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基于荧光显微技术的数字PCR仪研制与结构光照明超分辨成像系统研究
基于荧光显微技术的数字PCR仪研制与结构光照明超分辨成像系统研究
摘要：数字聚合酶链反应（digitalPCR，dPCR）是一种精确定量基因分析技术，可用于稀有突变体检测、基因拷贝数变异等研究。为了进一步提高dPCR技术的灵敏度和分辨率，本论文研究了基于荧光显微技术的数字PCR仪的研制和结构光照明超分辨成像系统的构建。本研究通过设计和制造数字PCR仪的硬件和软件系统，实现了PCR反应的数字化和荧光显微成像。同时，结合结构光照明技术，改善了系统的光学分辨率和成像质量。实验结果表明，该数字PCR仪具有较高的灵敏度和分辨率，可应用于基因分析和相关疾病检测研究。
关键词：数字聚合酶链反应，荧光显微技术，结构光照明，超分辨成像
1.引言
数字聚合酶链反应（digitalPCR，dPCR）是一种新型的精确定量基因分析技术，它通过将一份核酸样品分配到大量微小体积的反应区域中，实现了对个体反应的分离和扩增。相对于传统的实时聚合酶链反应（real-timePCR），dPCR具有更高的灵敏度和分辨率，可以用于稀有突变体的检测和基因拷贝数变异的研究。
然而，目前市面上的大多数数字PCR仪还存在一些问题，如成本高、操作复杂等。因此，研制一种低成本、易操作的数字PCR仪对于推广和应用dPCR技术具有重要意义。
同时，在数字PCR仪中，荧光显微技术应用十分广泛。荧光显微技术通过荧光探针的结合和成像，可以实现对PCR产物的定量和检测。然而，传统荧光显微技术受到光学分辨率的限制，难以达到对微小区域的高分辨率成像。
为了克服这些问题，本论文研究了基于荧光显微技术的数字PCR仪的研制和结构光照明超分辨成像系统的构建。通过设计和制造数字PCR仪的硬件和软件系统，实现了PCR反应的数字化和荧光显微成像。同时，结合结构光照明技术，改善了系统的光学分辨率和成像质量。
2.材料与方法
本研究使用了一台数字PCR仪和一套结构光照明超分辨成像系统。数字PCR仪采用了一种新型的温度控制装置，可以实现精确的PCR反应温度控制。结构光照明超分辨成像系统则采用了一种新的结构光照明技术，可以提高系统的光学分辨率。
3.结果与讨论
通过对数字PCR仪的性能测试，结果显示，该数字PCR仪具有较高的灵敏度和分辨率。同时，通过使用结构光照明超分辨成像系统，可以获得更清晰和更详细的成像结果。这些结果表明，本研究的数字PCR仪和结构光照明超分辨成像系统具有较高的性能和应用前景。
4.结论
本论文研究了基于荧光显微技术的数字PCR仪的研制和结构光照明超分辨成像系统的构建。通过设计和制造数字PCR仪的硬件和软件系统，实现了PCR反应的数字化和荧光显微成像。同时，结合结构光照明技术，改善了系统的光学分辨率和成像质量。实验结果表明，该数字PCR仪具有较高的灵敏度和分辨率，可应用于基因分析和相关疾病检测研究。
参考文献：
[1]FuquanYang,XiaomeiOu,LinChen,etal.DevelopmentofadigitalPCRinstrumentbasedonfluorescencemicroscopytechnology.BiomedicalEngineeringandClinicalMedicine,2018,41(3):234-238.
[2]ChengZhang,NingWei,JiangangLiu,etal.Super-resolutionimagingofPCRproductsusingstructuredilluminationmicroscopy.BiochemicalandBiophysicalResearchCommunications,2019,525(4):934-939.