近日，中国科学院上海应用物理研究所与清华大学合作，发展了一种新型的离子介导聚合酶链式反应（Ion-Mediated Polymerase Chain Reaction, IM-PCR），通过精确调控溶液pH值（即质子和氢氧根离子），可以在室温下完成PCR扩增，相关结果发表于Angew. Chem. Int. Ed.杂志，并申请了美国和国际专利。

PCR是体外通过酶反应合成、高灵敏扩增目标基因片段的一种方法，是最常用的分子生物学技术之一。常规PCR是通过控制溶液温度来实现DNA分子的可逆变复性，从而达到复制扩增的目的。而这种升降温过程通常需要复杂的控温装置并消耗大量能源。从理论上来说，DNA变复性还可以通过酸碱变性来实现，然而如何在不改变溶液体积的情况下精确控制溶液pH值则是一个难题。上海应物所物理生物学研究室樊春海课题组与清华大学化学系刘冬生课题组合作，建立了一种基于微流控电化学芯片，可以通过电压驱动快速、精确调控溶液pH值，并实现了对DNA分子机器的电驱动控制（Nano Lett. 2010,10,1393）。基于这一研究基础，上海应物所的张一博士和李茜副研究员发现微流控电化学可以有效控制PCR反应体系的pH值，实现了室温下的酸碱驱动的IM-PCR扩增。与传统PCR技术相比，这一新型的集成化IM-PCR技术无需变温过程，所有反应步骤均在室温下进行。这一小型化、低成本、易于集成的PCR新技术有望在生物检测、临床诊断及环境监测中发挥作用。（物理生物学研究室 供稿）