Droplet-based digital PCR (ddPCR) and its applications

基于微滴的数字PCR（ddPCR）及其应用

Hou, Ying, et al. "Droplet-based digital PCR (ddPCR) and its applications." TrAC Trends in Analytical Chemistry 158 (2023): 116897.

主讲人：黄义宝，2024年6月2日

研究进展：

   基于液滴的数字PCR（ddPCR）作为新一代绝对定量PCR技术，具有高灵敏度、高精密度和高重现性等优点。由于对即时护理（POC）检测和临床诊断的需求不断上升，一种低成本、便携式和简单使用的ddPCR设备已成为研究热点。由于其集成和小型化特性，微流控技术已被应用于各种ddPCR过程中。

研究内容： 

  本文综述了液滴产生、信号放大、信号检测和信号识别四种主要ddPCR过程提出了新的理论和方法。并介绍了集成的微流控ddPCR平台。随后，我们总结了ddPCR在液体活检、无创产前检测、病原体检测和转基因生物分析中的应用。最后，对ddPCR目前存在的挑战和前景进行了展望。

要点：

1. pcr的发展及其核心突破

2. 液滴生成的方法。(A)芯片上液滴数字PCR系统的图像，在t结几何形状形成液滴，在下游通道形成单分散液滴。 (B)在流动聚焦几何形状的喷嘴上的液滴产生图像和在下游孵育通道中的液滴收集图像。 (C)阶梯式乳化（SE）dPCR装置示意图。(D)基于振动尖尖毛细管的液滴产生示意图和物理表示。 (E)压缩空气驱动的ddPCR系统的原理图，仅由两个针头、一个狭窄的特四氟乙烯管和一个没有外部电源的恒温加热器组成。 (F)按钮激活的微流控ddPCR装置的原理图和物理图。

3. 信号放大的方法。(A)在线ddPCR系统示意图，使用喷墨墨产生液滴，卷曲毛细管用于热循环，LIFD用于信号检测。 (B)lamp辅助扩增ddPCR方法的工作流程示意图。 (C)基于RNA触发的Cas13a催化系统的单个RNA分子检测示意图。

4. 信号检测的方法。(A)连续流ddPCR仪器示意图。 (B)基于平面液滴阵列原位光固定化的ddPCR系统示意图 (C)在试管中完成的无液滴产生和原位三维计数的无损和无污染ddPCR示意图。

5. 多路复用ddpcr。(A) ESR1外显子5和8多路复用检测设计，结合了Ex8下降检测和靶向E380Q突变的ddPCR。 (B)使用荧光强度、探针的染料颜色和熔化温度进行基因分型的10倍ddPCR方法的工作流程示意图。

6. 集成的微流控ddPCR平台。(A)共流步进乳化ddPCR芯片示意图，带有一个深圆柱形腔室液滴产生区和一个用于热循环和荧光检测的液滴平铺腔室。 (B)自动液体生物间谍ddPCR微装置工作流程示意图和物理图。

总结与展望：

   本文综述了ddpcr相关技术的最新进展和应用。由于微流控技术的应用，ddPCR技术通常正在向自动化、集成和小型化的方向发展。等温扩增、新的成像和扫描技术以及算法优化等技术的进步也推动了ddPCR的发展。此外，由于ddPCR商业工具的广泛使用，在液体活检、病原体检测、产前检测和转基因植物检测等领域也取得了重大进展。它弥补了现有的核酸分子检测方法的缺失，特别是通过其在微量目标识别、复杂基质中的核酸检测和多重定量等方面的优势。