微流控芯片技術因其微型化、自動化、高通量、集成化、快速等優勢使得實驗室研究產生革命性的變化，并在生物化學、醫學等諸多領域得到廣泛應用，但目前還沒有基于微流控芯片技術的國產全集成自動化DNA分析儀。

   此篇文章為大家講解微流控技術在法醫DNA快速檢測方面的研究進展，同時介紹國內外全集成式DNA分析的研究狀況。未來，以微流控芯片為主導的全自動、便攜式、集成式、集成化的DNA分析系統，將使得法醫DNA檢驗從實驗室走進案件現場甚至日常生活，實現真正快速即使檢驗。

傳統的法醫DNA檢測過程包括生物檢才提取、DNA提取和定量、PCR復合擴增、毛細管電泳等，整個過程大約需8~10h，不僅耗時耗力，需購置特定的實驗儀器，大多步驟以及反應之間的轉換需手工操作，而且需要專業人員進行操作。從根本上解決日益緊迫的DNA物證檢驗量、集成化和自動化是必然選擇。從20世紀90年代逐漸興起的微流控芯片技術具有體積小、樣本和試劑消耗少、分析成本低、分析速度快，易于實現操作流程集成化和自動化等諸多優勢，為實現法醫DNA快速分析開辟了一條新途徑。

諸多學者從微流控技術角度出發，對涉及DNA快速檢測，包括芯片DNA提取、芯片PCR擴增、毛細管芯片電泳及集成式芯片等各方面進行了研究。

1、芯片DNA提取技術

   芯片DNA提取技術方面，傳統的DNA提取方法需要多次震蕩、離心、轉移等，操作費時，不易整合到芯片上，更不適合DNA的快速檢驗。國內，研究人員應用PMMA芯片制作了非填充式DNA提取芯片，從血中提取DNA且能夠滿足后續PCR的需要。后來國內研究人員研究了PDMS芯片DNA微分析系統，將磁珠固相提取技術與微流控芯片相結合，成功完成大腸桿菌熱裂解、DNA提取至PCR擴增的全過程，為單芯片上集成多功能提供了可能。更有研究者開發了其他在芯片上的提取方法，例如基于pH誘導的靜電吸附DNA提取、基于UV活化的聚碳酸酯表面的DNA提取、基于納米多孔濾膜的DNA提取。

2、芯片PCR擴增技術

   PCR芯片根據其液體流動方式可分為微反應腔式PCR芯片和連續流動式PCR芯片。其中，微反應腔PCR芯片實際上是傳統PCR的微型化，將反應混合物固定在微反應池內，通過外部對其不斷加熱與制冷來實現溫度循環，該種芯片具有體積小，結構簡單，易于制作成一次性、集成度高、易于整合其他功能芯片的特點。連續流動式PCR芯片，是將反應混合物于3個恒溫區內連續流動，沒流過3個溫區即完成一次擴增，具有反應速度快、擴增時間短的特點。

    后來研究人員為了實現多個樣本的同時擴增，研究人員在設計的PMMA多通道擴增芯片上，利用快速DNA酶和紅外擴增系統，39min就能夠同時完成最多個樣本的STR擴增，不僅提高了檢測通量，而且縮短了DNA分型時間，同時降低了每個樣本的檢測成本，更體現出微流控技術在法醫DNA快速分析的優勢。

3、毛細管芯片電泳技術

   毛細管芯片電泳技術，早期主要集中在芯片毛細管電泳的進樣方式、流體控制及影響分離柱效的因素等基礎性研究工作中。后來，Mathies實驗室搭建了具有4通道的微陣列芯片電泳裝置，在有效分離長度為10cm的芯片上實現9個STR基因座的分離，該裝置的檢測限為25個拷貝。2010年，同一實驗室又開發出集成PCR擴增的便攜式共聚焦熒火掃描的多通道毛細管電泳檢測平臺，能夠在分離長度為7cm的芯片上同時完成96個樣本的檢測，檢出限為20pmol/L。

目前，芯片毛細管電泳已從實驗研究階段逐步向產業化方向發展。已能夠實現對DNA、RNA、蛋白質等高通量的分離分析。

4、集成式芯片

    在集成式芯片研究方面，盡管將法醫DNA分析全流完成集成于一體存在很大挑戰，但是一些研究者已嘗試利用微流控系統將各種步驟與芯片毛細管電泳相結合。

    2014年，Delphine等在前期工作基礎上，成功研發出用于法醫個體識別的全集成式的微流控芯片，該芯片由塑料制成，包括基因分型全過程：一種獨特酶反應液的DNA制備、紅外非接觸式PCR擴增及高分辨率的電泳分離，并證明了2h能夠從口腔拭子和FTA卡樣本得到18個STR基因座分型，且檢測結果和傳統方法完全一致。

    近幾年微流控芯片技術在DNA快速檢測方面取得了突破性進展，引起產業界的很大關注，國外推出的3款商業化的快速檢測儀器，以滿足法醫DNA現場即時檢驗的需求，但國內尚屬空白，因此，我們期待我國科研人員加強產業化意識，積極革新技術，自主開發一款適于我國DNA快速檢驗的低成本、高通量、便攜式的現場快速檢測儀器，以提升在全集成式DNA快速檢驗的國際競爭力。