冠亚官方在线入口和数明（míng）小讲堂 | 新冠核酸检测之PCR技术

疫情（qíng）防控

科学防疫 冠亚官方在线入口和数明有（yǒu）“芯”

当（dāng）前上（shàng）海正处于抗新型冠状病（bìng）毒肺炎疫情防控的关键阶段，在这个没有硝烟的（de）战场上，及（jí）时快速地筛（shāi）查（chá）新冠感染者并及时进行隔离是阻止新冠病毒肆（sì）意蔓（màn）延的（de）最（zuì）有效且唯一的手（shǒu）段。核酸（suān）检测是目前筛查（chá）新（xīn）冠感染者最精准、有效、低成本的（de）技术方式。

什么是PCR？

聚合酶（méi）链式反应(Polymerase Chain Reaction), 简称PCR, 又称多聚酶（méi）链式反应，是一项（xiàng）利用DNA双（shuāng）链复制的原理，在生物体外复制特定DNA片段的核（hé）酸合（hé）成技术。透过这项技（jì）术（shù），可在短时（shí）间内大量扩增（zēng）目的基因，而不必（bì）依赖大肠杆（gǎn）菌或酵母菌（jun1）等生物体。

PCR扩增的三个基本步骤

（1）变（biàn）性（xìng）：模板DNA经加热至94℃左右并保（bǎo）持一定（dìng）时间（jiān）后，基于DNA半保留复（fù）制原理，还有碱基互补配对原则，即复制的过程中双（shuāng）链DNA会解链（liàn），由双链变成单链，为下（xià）轮反应做准备；

（2）退（tuì）火：模板DNA经加热变性（xìng）成单链后，温度降至55℃左右，引物与模板DNA单链的互补（bǔ）序（xù）列配对结合；

（3）延伸（shēn）：温度再（zài）升（shēng）至72℃左右，在DNA聚（jù）合酶的作用下，把（bǎ）游离的（de）dNTP按照碱基互补配对原（yuán）则结合到单链上（shàng），形成一条由旧链和新链杂合成的新的双链DNA。

PCR扩增原理：变（biàn）形（xíng）-退火-延（yán）伸温（wēn）度（dù）循环

理论上，经过上面步骤（zhòu），目（mù）标DNA浓度可增加一倍。重（chóng）复（fù）循环上述（shù）过（guò）程，可获得更多的“半保留（liú）复制链”，而形成的（de）新（xīn）链又可成为下次循环的模板。每完成（chéng）一个（gè）循环需（xū）2～4分钟， 仅需（xū）2～3小时就能（néng）将目标DNA扩增（zēng）放大（dà）几百万（wàn）倍。

全自动核酸（suān）提（tí）纯及实时荧光PCR分（fèn）析系统

经过以上分（fèn）析（xī），我们就可（kě）以理解（jiě）为（wéi）什么核酸检测结果最快（kuài）能在几个小时内出（chū）结果。

实时荧光PCR定量分析（xī）       

PCR扩增仪温度控制指标主要有（yǒu）：温度的准确性、均匀性（xìng）、以（yǐ）及升降（jiàng）温速度。

1. 温（wēn）度的准（zhǔn）确性：是指样品孔（kǒng）温度（dù）与设定温度（dù）的（de）一致性，它直接关系到实验的成败。因而对PCR扩增仪（yí）而言温度控制就意味着产（chǎn）品质量。

2. 温度（dù）的均（jun1）匀性：是指样（yàng）品孔间的（de）温（wēn）度差异，它关系（xì）到在不同样品（pǐn）孔（kǒng）进行反（fǎn）应结果的（de）一致性。

3. 升降温速度：更快（kuài）的升（shēng）降温速度，可以有效缩短反（fǎn）应时间和可能的非特异性结合、反应的时间，从而提高（gāo）PCR反应特异性。

相较于传统的相（xiàng）对稳定（dìng）耐用的机械式，新的半导体温控技（jì）术——TEC温度控制技术具有（yǒu）升降温更快速的优势，已经成为PCR扩增（zēng）仪的首选温（wēn）度控制（zhì）技术。

半导体制冷器 (Thermo Electric Cooler，简称 TEC) 是利用半导体材料（liào）的（de）帕尔（ěr）贴效应制成的。如图下（xià）所示，帕尔帖效应是指当直（zhí）流电流通过（guò）两种半导体材料组成的电偶时，其一端吸热，一（yī）端（duān）放热的现象。TEC 包括一（yī）些 P 型和 N 型对（组），它们通过电极连在一（yī）起，并（bìng）且夹在两个陶瓷电极之间，当有电（diàn）流从 TEC 流过时，电流产生（shēng）的热量会从 TEC 的 一侧（cè）传到另一（yī）侧，在 TEC 上产生″热（rè）″侧和″冷″侧，这就是 TEC 的加热与致冷原理。 

帕尔帖效应，PN 节以及热（rè）流动示意图（tú）

PCR扩增（zēng）仪一般具有两种温控（kòng）模式，即模块温控（kòng）模（mó）式（shì）（Block-control）和反应管温控模式（tube-control）。管内样（yàng）品的温（wēn）度无（wú）法与温控（kòng）模（mó）块同时达到（dào）预设温度（dù），特别（bié）是PCR反（fǎn）应（yīng）中的孵育过程一般为（wéi）30秒（miǎo）或（huò）更短，如果采用只有模块温控模式（shì）的（de）话，反应混合物孵育的（de）时间与程序设定的时间会有相当大的差距。为了达到反应管内部温度精确控（kòng）制，需采用反应管控（kòng）制模（mó）模式，通过温度控制算（suàn）法进行参（cān）数标定（dìng）和补偿（cháng），确保反应混合物按（àn）照程序设定的时间维持预（yù）设温度。

科技战“疫”，冠亚官方在线入口和数明在行动（dòng）

面对近期香港、深圳（zhèn）、上海（hǎi）等地奥密（mì）克戎的快速扩散，核酸（suān）检测能力在数量和（hé）速度方面都（dōu）面（miàn）临（lín）着极大（dà）的考（kǎo）验。冠亚官方在线入口和数明半导体积极（jí）发（fā）挥了科技技术方（fāng）面的优势，组织技术专家研（yán）究PCR扩增技术（shù）的优化解决方案（àn），以功（gōng）率器件门（mén）极驱动芯片和TEC控制器为（wéi）着力点，优先保障芯片供（gòng）应和交付（fù），与客（kè）户（hù）一起助力抗疫，共克（kè）时艰。

冠亚官方在线入口和数明（míng）半导体自研的20V-600V耐压全系列的（de）低边、半桥、三相半桥等功率管门极驱动（dòng）芯片（SLM2103S、SLM2136等）可用于驱动（dòng）TEC，协助PCR扩增仪器客（kè）户快速（sù）、方便地完成系统设计，在当前半导（dǎo）体供应短缺时期，可以满（mǎn）足客户设计方案的快速变更、验证与量产。

600V耐压半桥功率器（qì）件驱（qū）动芯片（piàn）工作（zuò）示意图

600V耐压（yā）三相半桥功率器件（jiàn）驱动芯片工（gōng）作（zuò）示意图

冠亚官方在线入口和数明半导（dǎo）体的单芯片TEC控制器产品——SLM8833/8834/8835 集成了TEC驱动电路、低（dī）温（wēn）飘高精（jīng）度温度误差放大器及环路补偿电（diàn）路、温度设定与传感电路，采用高效（xiào）的（de）单（dān）电感架构（gòu），实（shí）现更紧凑、更高（gāo）的转换效率及（jí）更低（dī）的噪声；其中功率（lǜ）级集成了超（chāo）低阻抗的MOSFET，损耗更低寿命（mìng）更久；同时匹配模拟PID与数字PID两种温控模式（shì），以（yǐ）满足客户PCR扩增仪的小型化创新设计需求。

由（yóu）SLM8834 构成的 TEC 系统（tǒng）框图（tú）

模拟PID温控器模式（shì） 

数字PID温（wēn）控（kòng）模式