核酸适配体作为一种新型靶向分子,具有高灵敏度、高特异性的特点,被广泛应用于疾病诊断和治疗领域。Cell-SELEX技术将全细胞作为筛选靶标,利用不同细胞表面的蛋白差异或结构差异,能有效筛选出与目的细胞高特异性结合的核酸适配体。然而,通过手工方式筛选核酸适配体,步骤繁琐,筛选周期长,筛选效率低,无法满足筛选过程中的实际需求。Cell-SELEX适配体自动化筛选可以减少手工操作过程,大大地缩短筛选周期,提高筛选效率,具有重要的研究意义和应用价值。为此,本课题组正在研制一款基于全封闭卡盒的Cell-SELEX适配体自动筛选仪。为了满足自动核酸适配体筛选仪的研制要求,本课题设计了高达400μL的PCR反应体系,有效避免了手工筛选实验中样品的转移和收集过程中可能发生的交叉污染,同时大大简化了筛选流程。具体研究的内容包括:大体积PCR反应温控系统的结构设计,硬件电路设计,软件设计和智能温控算法的设计,并对系统的温度采集、温度控制等模块进行了性能验证,对不同温控方案的实际控制效果进行了对照实验,最后选用了双通道模糊自适应PID控制策略。实验结果表明,反应液的升温速率能达到5.68℃/s,降温速率能达到2.04℃/s,稳态控制精度为0.2℃,能够满足核酸适配体自动筛选仪对PCR温控性能的设计要求。本论文密切结合核酸适配体自动筛选仪的研发需求,重点对筛选过程中多步PCR热循环温控技术进行了研究,针对大体积PCR反应体系的温度滞后问题,采用双通道温控模块,根据热阱和反应液温度变化规律及时调整控制输出。同时,采用模糊自适应智能PID控制策略,在没有温控系统精确数学模型的情况下,利用模糊控制规则在线对PID参数进行调整,大大简化了手动调参过程,确保了系统的温控精度和效率,使得系统有很强的通用性。