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活版印刷生物芯片原位合成系统研究

作　者: 何建迪
导　师: 汤建新
学　校: 中南大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 活版印刷原位合成生物芯片合成仪
分类号: Q819
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 59次
引　用: 1次
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内容摘要

如何从海量的基因信息数据中发掘成各种基因的功能,研究其在生命过程中所负担的角色,已成为基因组时代特别是后基因组时代面临的重要课题。生物芯片技术是90年代兴起的一种对成百上千个基因进行同时检测的新技术,已广泛应用于基因表达、检测基因突变和多态性分析、发现新药物等诸多领域。其主要应用过程包括芯片的制备、杂交反应和信号检测等环节,生物芯片制备方法及制备仪器是生物芯片相关技术的首要问题。本文致力于活版印刷生物芯片原位合成系统的设计与实现,旨在开发用于合成中、低密度DNA微阵列的自动化设备。论文重点阐述了仪器硬件平台的构建,采用触摸屏人机交互实现用户对系统的操作,采用可编程序控制器(PLC)实现基因芯片和多肽芯片合成过程的定位压印和液体传输控制;详细描述了仪器的组成:压印平台、精密印刷模版、平面定位系统、机械手、液气传输系统和控制系统。在三坐标仪下测量了系统的控制精度,测试结果表明,系统定位精度为28.4μm、重复精度为16μm,能实现高精度定位压印,满足活版印刷原位合成生物芯片的要求。采用该系统合成基因芯片完全避免了传统原位合成基因芯片的掩模制备过程和点样法制备基因芯片的高额成本,最终在75 mm×25mm的载玻片上合成432(12×36)个位点DNA微阵列,有望填补国内中、低密度基因芯片的空白,为生物芯片的推广和应用打下基础。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-22
  1.1 生物芯片及技术  9-10
  1.2 生物芯片的分类  10-13
    1.2.1 基因芯片  10
    1.2.2 蛋白质芯片  10-11
    1.2.3 芯片实验室  11
    1.2.4 组织芯片  11-12
    1.2.5 细胞芯片  12-13
  1.3 生物芯片的应用  13-16
    1.3.1 疾病诊断  13-14
    1.3.2 基因突变检测  14
    1.3.3 药物筛选  14-15
    1.3.4 毒理学研究  15
    1.3.5 药物基因组学研究  15-16
  1.4 生物芯片的制备方法  16-19
    1.4.1 原位合成法  16-19
    1.4.2 合成后点样法  19
  1.5 课题研究背景及意义  19-20
  1.6 论文的的主要研究工作  20-22
第二章活版印刷原位合成基因芯片原理  22-27
  2.1 基因芯片合成方法比较与分析  22-23
  2.2 活版印刷原位合成基因芯片原理  23-24
  2.3 基因芯片合成条件和环境  24-25
  2.4 基片及其类型  25
  2.5 基片选择  25
  2.6 本章小结  25-27
第三章活版印刷生物芯片原位合成仪硬件平台构建  27-42
  3.1 压印平台设计  27-29
    3.1.1 反应槽及模版数量  27-28
    3.1.2 反应槽设计与加工  28-29
    3.1.3 精密模版  29
  3.2 多功能反应池设计  29-30
  3.3 机械手设计  30-31
  3.4 活版印刷生物芯片原位合成仪控制系统总体设计原则  31
  3.5 运动控制系统设计  31-38
    3.5.1 控制工艺流程  32-33
    3.5.2 运动控制理论基础  33-34
    3.5.3 运动控制器方案选择  34
    3.5.4 可编程控制器简介  34-35
    3.5.5 控制系统PLC选型和资源配置  35-38
    3.5.6 平面定位系统构建  38
  3.6 液气传输控制系统设计  38-39
  3.7 触摸屏  39-40
  3.8 硬件平台实物  40-41
  3.9 本章小结  41-42
第四章活版印刷生物芯片原位合成仪的软件设计与实现  42-59
  4.1 软件结构  42
  4.2 PLC控制软件设计  42-47
    4.2.1 WideField2简介  42-43
    4.2.2 循环扫描工作原理  43
    4.2.3 程序设计步骤与示例  43-45
    4.2.4 程序设计  45-47
  4.3 触摸屏人机界面设计  47-56
    4.3.1 ADP组态软件简介  47
    4.3.2 界面设计步骤  47-50
    4.3.3 设计结果  50-56
  4.4 控制精度测试  56-58
    4.4.1 测试方法  56-57
    4.4.2 测试结果  57-58
  4.5 本章小结  58-59
第五章结论与展望  59-61
  5.1 结论  59
  5.2 展望  59-61
参考文献  61-66
致谢  66-67
攻读硕士学位期间主要研究成果  67

活版印刷生物芯片原位合成系统研究

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