高頻壓電微振動控制在數字PCR技術中的應用
20世紀末，Vogelstein等提出數字PCR(digital PCR,dPCR)的概念,通過將一個樣本分成幾十到幾萬份,分配到不同的反應單元,每個單元至少包含一個拷貝的目標分子(DNA模板),在每個反應單元中分別對目標分子進行PCR擴增,擴增結束后對各個反應單元的熒光信號進行統(tǒng)計學分析。
數字PCR是一種核酸分子絕對定量技術,主要采用當前分析化學熱門研究領域的微流控或微滴化方法。數字PCR一般包括兩部分內容,即PCR擴增和熒光定量分析。在PCR擴增階段,與傳統(tǒng)技術不同,dPCR一般需要將樣品稀釋到單分子水平,并平均分配到幾萬個反應腔室里反應。這樣子相當于變相的對靶基因進行富集。與此同時,由于對原樣品的大幅度的稀釋,使得PCR抑制劑濃度顯著降低,這樣dPCR對初始PCR反應物里抑制劑的要求顯著低于qPCR(Quantitative Real-time PCR)。不同于qPCR對每個循環(huán)進行實時熒光測定的方法,dPCR技術是在擴增結束后對每個反應單元的熒光信號進行采集,有熒光信號的微滴判讀為1,沒有熒光信號的微滴判讀為0,最后根據泊松分布原理及陽性微滴的個數與比例得出靶分子的起始拷貝數或濃度。
數字PCR基本原理
基于分液方式的不同,數字PCR主要分為3種：微流體數字PCR (Microfluidic digital PCR,mdPCR)、微滴數PCR(Droplet digital PCR,ddPCR)、芯片數字PCR(Chip digital PCR,cdPCR),分別通過微流體通道、微液滴或微流體芯片實現分液,分隔開的每個微小區(qū)域都可進行單獨的PCR反應,其中mdPCR基于微流控技術,對DNA模板進行分液,微流控技術能實現樣品納升級或更小液滴的生成,但液滴需要特殊吸附方式再與PCR反應體系結合,mdPCR已逐漸被其他方式取代;ddPCR技術,是相對成熟的數字PCR平臺,利用油包水微滴生成技術將含有核酸分子的反應體系生成20000個納升級微滴,經PCR擴增后,微滴分析儀逐個對每個微滴進行檢測;cdPCR利用微流控芯片技術將樣品的制備、反應、分離和檢測等集成到一塊芯片上。利用集成流體通路技術在硅片或石英玻璃上刻上許多微管和微腔體,通過不同的控制閥門控制溶液在其中的流動來實現生物樣品的分液、混合、PCR擴增,實現絕對定量。
芯明天壓電陶瓷促動器以其優(yōu)異的性能和方便的操作適用于各類微操作、微控制應用。芯明天壓電陶瓷促動器采用壓電震動技術,可產生高精度、高頻率且可控的微振動,非常適于PCR設備中的微流體控制或物質的打散。
芯明天壓電陶瓷促動器
芯明天壓電陶瓷促動器具有非常多的種類,如小體積型、高頻型、大出力型、低溫真空型等等,具體的選擇取決于用戶設備的工作參數以及結構。
壓電陶瓷疊堆
芯明天具有上百種壓電陶瓷疊堆的型號,具有多樣化的尺寸及參數,產生的形變位移由1‰至2‰不等,且空載諧振頻率非常高,可達近500kHz。此外,壓電陶瓷疊堆的尺寸非常小巧,常見的截面尺寸有2×2mm、3.5×3.5mm、5×5mm、7×7mm、10×10mm等,并且如此小的截面,卻可達上千牛頓的出力。
壓電陶瓷疊堆一般通過膠粘接的方式來固定安裝。
壓電陶瓷促動器
壓電陶瓷促動器非常適用于作為振動激勵源,工作頻率可達千赫茲。
芯明天壓電陶瓷促動器與壓電陶瓷疊堆相比,外部具有金屬保護外殼,具有更高的可靠性,并且可承受一定的拉力。此外,抗扭力型壓電陶瓷促動器具有一定的抗扭力功能,可防止安裝過程中扭力造成內部壓電陶瓷的損壞。
壓電陶瓷促動器的移動端具有多種安裝選擇,可選平頭、球頭、外螺紋、內螺紋或定制接口,安裝方式非常靈活,且很便捷。
壓電陶瓷促動器的長度越長,它的位移范圍將越大;直徑越大,出力也將越大。具有環(huán)形與柱形兩種外形。使用中,可采用正立、倒置或橫向安裝,但需要提供具體負載等參數,由我們的技術人員分析可行性及安全性。
壓電納米定位臺
芯明天壓電納米定位臺與壓電陶瓷促動器相比,可進行多方向(多維)的運動控制,可在1至6維自由選擇運動方向及行程范圍。
壓電納米定位臺一般采用機械放大結構,它的行程可長達1mm,可定制設計外形結構?？蛇x擇中心通孔設計,更適于樣品的安裝。
壓電納米定位臺的帶載后工作頻率一般約在幾十赫茲。
壓電物鏡定位器
芯明天壓電物鏡定位器是專為驅動物鏡頭而設計,可帶載物鏡進行單軸的聚焦定位,精度可達2.5nm,非常適于高精度顯微成像等應用。
壓電物鏡定位器與物鏡之間通過適配器連接,可將物鏡快速鎖定在預期位置。多種螺紋牙可選,如M27×0.75、M26×0.75、M26×1/36"、M25×0.75、W0.8×1/36"等,也可定制,便于與顯微鏡集成安裝。
壓電偏擺臺
芯明天壓電偏擺臺是可進行角度運動的壓電平臺,一般為θx、θy二維偏轉,也可選擇θx、θy、θz及XYZ六軸運動,運動調節(jié)更靈活。
壓電偏擺臺適用于顯微成像中的樣品調平,也適于成像中的光路徑調節(jié)。調節(jié)速度可達毫秒量級,偏轉精度可達納弧度。
