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核酸适配体是一种可以形成具有茎-环特殊二级结构的单链寡核苷酸分子探针,可以与不同类型的目标分子(如小分子、DNA、蛋白质等)进行高灵敏、高特异性的结合,最近逐渐被用于探测病变细胞不同阶段的分子水平变化信息。这些变化若能及早发现,对于理解疾病发生的分子机理,准确地诊断疾病状态和监测治疗模式都至关重要。为此,近年来发展出一种cell-SELEX技术,将整个细胞作为靶标,通过多轮复杂筛选和聚合酶链式反应(Polymerase chain reaction,PCR),能有效筛选出能够与病变细胞表面特征分子高特异性结合的核酸适配体探针。该技术在生物标志物发现、癌症诊断与治疗中已经显示出广泛应用前景,但因整个cell-SELEX过程涉及一系列复杂的操作和步骤,手工筛选实验往往需要耗费大量的时间,效率不高,无法满足适配体筛选的应用需求。因此,实现cell-SELEX适配体筛选过程自动化对于提高筛选效率和应用具有重要应用价值和实用意义。为此,我们课题组在前期研发的卡盒式核酸分析仪的基础上,正在研发一款基于全封闭卡盒的cell-SELEX适配体自动筛选仪。本文针对该自动化筛选仪的研制,围绕cell-SELEX筛选过程中多步聚合酶链式反应热循环温控问题,设计并开发了一款500-μL的大体积PCR反应室,并为之专门设计和实现了一个基于PID(比例-积分-微分控制器)的PCR温度控制系统。为了减小大体积PCR反应体系中大温度延迟对PID温控的影响,论文采用模糊PID控制器和PI控制器分别控制PCR反应室和金属加热模块的温度,并将两个温度控制器串联在一起,对整个PCR热循环进行串级温度控制。为了进一步展示和验证系统的实际温控性能和效果,我们在自主研制的大体积温控模块上分别应用串级PID控制法与常规PID控制方法进行了温控对比实验。实验结果表明,论文构建的串级控制法具有更优的温控性能,可以更快、更准确地获得想要的PCR温控效果,能够更好地满足cell-SELEX核酸适配体自动筛选仪对PCR温控的设计要求。