近日，驷格生物科研团队研发成果在国际权威知名期刊上连续发布4篇科技论文，驷格生物公司通过人才培养、技术创新术中心的承建、共同推进科技成果的转化落地，实现教学与市场需求相契合。本期带大家先来了解下PCR检测芯片加热冷却模块方面的知识。

硅基芯片具有热学和流体设计，硅材料具有比玻璃、聚合物等材料更好的导热性，经热学仿真设计后，该芯片可在流道区域均匀加热。增加绝缘沟槽有利于通过限制热传递损失来提高加热速率，使得局部温度分布更加集中。

聚合酶链式反应（PCR）技术是医学诊断、环境监测、食品卫生安全领域的主流检测方法。目前市面上使用的实时荧光PCR设备检测耗时通常需要几个小时，且设备体积庞大，不易便携。因此针对现场即时检测的一系列功能需求，便于现场检测的超快PCR设备需要具有快速温度变化的紧凑加热结构，目前对这一方面的系统分析仍然缺乏研究。为了克服当前使用的PCR设备的低加热效率和不便携性的问题，已经提出了基于PCR芯片的小型化PCR系统，即芯片上实验技术。

本文的主要目的是探索使用能够达到快速加热速率和温度均匀性的电阻加热器与空气冷却技术相结合用于快速冷却的可行性，工作内容主要基于对PCR检测芯片和加热冷却模块的材料选择的系统模拟研究。通过FEM方法设计并研究了超快PCR设备中应用的三种不同加热电阻结构和三种不同冷却方案，同时研究电阻加热器的各种图案设计和厚度对加热速率及温度均匀性的影响。此外，还分析了由不同热学物理性质如表面发射率、导热系数、质量密度和恒压热容等的材料制成的PCR芯片的表面温度变化情况。模拟研究中发现在微腔周围增加绝缘沟槽有利于通过限制热传递损失来提高加热速率，这也使得局部温度分布更加集中。在模拟研究中，除了空气自然对流造成的热损失外，还考虑了模拟对象的热辐射损失，这使得模型更接近实际情况。通过比较，发现硅（由于其良好的热性能和生物相容性）确实适用于PCR芯片。同时，AlN和SiC具有更好的热性能，可以被视为实验用PCR芯片材料，但它们是否适合生物反应需要进一步验证。我们的研究结果为超快PCR设备中使用的加热和冷却模块的设计提供了相当大的参考，该设备在体外诊断（IVD）和食源性病原体和细菌的PCR检测中具有巨大潜力。

关于驷格

上海驷格生物科技有限公司是由上海微技术工业研究院培育孵化的一家致力于运用半导体芯片技术服务生命科学和大健康产业的高科技创新体外诊断企业。2020年12月，获上海市科技委员会的批准，承担“上海市体外诊断芯片技术创新中心”的建设任务。公司创始人和技术团队由多位国际知名大学和研究机构海归专家组成。公司创始人陈昌博士是国家级科学专家，新冠疫情暴发后，陈昌博士提出了将硅基芯片技术用于核酸检测的构想。2020年5月，他带领团队创立了上海驷格生物公司，目前公司整体研发人员占比50%。

公司首款产品“微纳芯片核酸扩增分析仪”不仅保留了传统PCR的高灵敏度和高特异性的特点，还将原本1小时以上40个PCR扩增循环的实时检测时间缩短至“5分钟”，树立了核酸快检技术的新标杆。该仪器整机小巧轻便，单手可持，最大变温速度可达20℃/秒。基于半导体MEMS技术的硅基核酸检测芯片，保证精准和极其快速的升降温核酸扩增，从而获得超快、灵敏和准确的检测结果。

同时，公司已按照欧盟《体外诊断医疗器械指令》规定，完成仪器在欧盟CE申报工作，得到了主管机构的确认；已完成美国FDA注册。该产品已具备欧美市场的准入条件。

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