近期，光電學(xué)院儀器儀表工程專業(yè)碩士研究生沈金榮在莊松林院士團(tuán)隊(duì)導(dǎo)師鄭繼紅教授指導(dǎo)下，以第一作者身份在國際一流的英國皇家化學(xué)學(xué)會(huì)期刊《芯片實(shí)驗(yàn)室》(Lab on a Chip，SCI 1區(qū)，IF=6.799）上，發(fā)表了快速核酸檢測(cè)新方法的文章《液滴數(shù)字PCR微流控芯片大視場(chǎng)核酸濃度快速測(cè)量系統(tǒng)》(A rapid nucleic acid concentration measurement system with large field of view for a droplet digital PCR microfluidic chip)，文章實(shí)現(xiàn)了一種提升檢測(cè)速度的大視場(chǎng)熒光檢測(cè)系統(tǒng)。
新冠肺炎病毒是一種新型的高傳染性冠狀病毒，在全球范圍內(nèi)廣泛傳播，對(duì)人類健康造成了持續(xù)影響，阻止冠狀病毒肆虐最有效的方法就是開發(fā)一套快速、精確的檢測(cè)方法。我校研究團(tuán)隊(duì)在光學(xué)儀器應(yīng)用與生物檢測(cè)方面探索研究多年，針對(duì)新冠病毒核酸檢測(cè)工作，建立第三代核酸檢測(cè)技術(shù)數(shù)字PCR檢測(cè)系統(tǒng)。數(shù)字PCR是一種高靈敏度、高精準(zhǔn)度、高通量的絕對(duì)定量的核酸檢測(cè)方法，主要是對(duì)待測(cè)樣品進(jìn)行混合和稀釋，樣品進(jìn)樣和自動(dòng)劃分，隨后在反應(yīng)腔室內(nèi)進(jìn)行PCR擴(kuò)增，最后根據(jù)泊松分布原理對(duì)采集的芯片熒光圖像進(jìn)行分析，得出芯片中樣本濃度。
數(shù)字PCR芯片（結(jié)構(gòu)如圖所示）上面分布著20000個(gè)體積為0.81nL微反應(yīng)腔室陣列，每個(gè)微反應(yīng)腔室的直徑為100μm，兩個(gè)反應(yīng)腔室之間最小間距為60μm。為了完成對(duì)數(shù)字PCR芯片熒光圖像的一次性采集，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)一種大視場(chǎng)快速核酸濃度檢測(cè)系統(tǒng)，主要由大靶面的CMOS相機(jī)、白激光+藍(lán)色LED光源、自主設(shè)計(jì)大視場(chǎng)的精縮物鏡、復(fù)眼照明系統(tǒng)和圖像處理識(shí)別軟件組成。相較于傳統(tǒng)熒光拼接成像系統(tǒng)，可以快速完成對(duì)數(shù)字PCR芯片的一次性檢測(cè)。
為了驗(yàn)證系統(tǒng)性能，通過對(duì)模擬新冠肺炎病毒DNA的檢測(cè)，以1.0×105copies/μL為起始濃度，以10倍濃度梯度向下稀釋，來評(píng)估系統(tǒng)對(duì)全濃度數(shù)字PCR芯片的絕對(duì)定量檢測(cè)能力，并且通過與已或二類醫(yī)療器械許可證的檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)具有更快的檢測(cè)速度和相同的檢測(cè)準(zhǔn)確率，這種快速且準(zhǔn)確的檢測(cè)方法有望加速數(shù)字PCR檢測(cè)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)物圖和三通道檢測(cè)結(jié)果圖
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供稿：光電學(xué)院
