《基於光微流雷射陣列的快速準確DNA分析與篩查》是依託太原理工大學，由范旭東擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於光微流雷射陣列的快速準確DNA分析與篩查
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：范旭東
- 依託單位：太原理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
實現完全配對與單鹼基錯配DNA檢測對疾病診斷和生化基礎研究具有非常重要的意義。高分辨熔解曲線分析（HRM）是近年來興起的一種簡便、可實現DNA突變快速掃描的後聚合酶鏈反應技術。然而隨著序列長度的增加，不同DNA所產生螢光強度差異越來越小，將難以分辨。 本項目提出一種基於光微流雷射的腔內高靈敏度HRM檢測方法，可用來分辨具有上千鹼基對的DNA序列，所需樣品低至納升量級。DNA樣品及螢光素被用做雷射器增益介質，與傳統HRM相比：（1） 雷射取代螢光被用做感測信號，利用共振腔極強光反饋，有望將傳統HRM中的感測信號差提高數千至數萬倍；（2）利用雷射器由受激輻射到自發輻射銳利相變過程，可精確標定不同DNA熔解溫度；（3）提供了一種保持溫度恆定，檢測信號強度隨激發光強變化這一快速、高通量的新型檢測方法；（4）與PCR及微流控技術高度兼容，可實現晶片上檢測。本項目的實現可推動生物醫藥套用和相關研究領域的發展。
結題摘要
實現完全配對DNA與單鹼基錯配DNA的精確、快速檢驗對疾病診斷與基礎生化研究等的發展具有重要意義。本項目提出一種基於穩定平面凹面(p-c) FP微腔的光流控雷射陣列，該微腔有亞pl模體積。該FP腔採用雷射燒蝕技術在熔融石英玻璃表面上製備微凹面結構，然後在其表面上鍍上多層分布布拉格反射(DBR)介質層封裝製成。達到了高的品質因數為5.6×10^5，超過通常所用的FP腔100倍。以1mM 溶於酒精的R6G染料作為增益介質，得到90nj/mm的超低閾值。高的精細度和低的雷射閾值使得我們的FP腔的性能接近光流控環形諧振腔雷射器的性能。光流控環形諧振腔雷射器具有創紀錄的高精細度(和q因子)和低雷射閾值。因為生物疾病檢測普遍存在著檢測靈敏度低、所需樣品量大的現象，本項目中的FP雷射諧振腔滿足生物疾病檢測所需要的高靈敏度、使用樣品量少以及容易集成等要求。 本項目提出一種新型的基於FP腔的光微流控雷射器的DNA高解析度熔融（DNA-HRM）分析方法。與傳統的HRM相比，基於雷射的HRM具有信噪比高、溫度解析度高以及容易集成等優點。另外，還可以通過調Q技術和降低泵浦強度等手段降低熔解溫度。本項目主要分析了多種長度以及多種類型的DNA。在單鹼基替換型DNA中分析了長度由25個鹼基對至兩種GC含量的130個鹼基對DNA。對單鹼基變異DNA（SNP）也進行了實驗分析。SNP是人類基因可遺傳變異中最常見的一類疾病，對SNP的快速準確檢驗對人類疾病檢測具有重要意義。 對此，我們提出了一種在固定溫度下掃描DNA的方法，這種方法是傳統的HRM所不能使用的。實驗結果顯示錯配DNA與正配DNA或者SNP變異後DNA與未變異DNA之間的斜率是不同的。而後我們也對G-四鏈體（一種DNA的高級結構）進行分析研究。G-四鏈體與人類癌症細胞有重要關聯，合理利用G四鏈體具有治療癌症的潛能。 本項目的開展進一步推動了微流控雷射晶片檢測技術的套用，同時推動了生物醫藥套用和相關領域的發展。
