PCR芯片，又称微流控PCR芯片，是将传统的聚合酶链式反应（PCR）过程微型化到一个芯片上完成。其核心原理是利用微加工技术，在数平方厘米的芯片上刻蚀出微米级的通道和反应室，用以容纳纳升级别的样品和试剂。聚合酶链反应（PCR）作为体外扩增特定 DNA 片段的核心技术，已广泛应用于病原菌检测、基因突变筛查、临床诊断等领域，但传统 PCR 仪器体积大、热惯性高、样品消耗多，难以满足现场快速检测（POCT）与微量样本分析需求。微流控技术与 PCR 的融合催生了微流控 PCR 芯片，通过在几平方厘米芯片上集成 “样品处理 - 扩增 - 检测” 全流程，实现 “芯片实验室” 功能，具备集成化、微型化、便携性优势。本文综述其技术基础、整合形式、结构检测及应用，为领域研究提供参考。
微流控芯片通过微加工技术构建微米级通道与功能单元（微泵、微阀、微反应器），集成全流程操作。核心材料包括玻璃（透光性好）、PDMS（生物相容性优）、纸质材料（成本低），需满足生物相容、光学 / 电学适配、易加工要求。制造流程为 “通道构建 - 打孔 - 密封”，热压印、注塑成型等工艺实现批量生产，其微型化设计适配珍稀样本，封闭通道防污染，高比表面积提升反应与传热效率。
PCR 技术已发展多代：传统 PCR 通过 “变性 - 退火 - 延伸” 循环扩增，凝胶电泳定性；qPCR/RT-qPCR 整合荧光检测，实现相对定量，RT-qPCR 适用于 RNA 病毒检测；mPCR 单体系扩增多靶标，需解决非特异性问题；dPCR 将样品稀释至单分子水平，通过荧光计数绝对定量，灵敏度比 qPCR 高 10-100 倍，适用于低丰度突变检测。
集成 qPCR 与荧光检测，缩短时间并降污染。如 “玻璃 - PDMS - 玻璃” 三明治芯片，PDMS 减少水分蒸发，毛细管力加载反应液，集成微型加热器（升温速率 8-10℃/s）与荧光检测窗口，30 分钟内完成 RNA 病毒检测，样本消耗仅为传统 1/10。
通过 “空间复用” 分隔扩增腔或 “荧光复用” 实现多靶标检测。如集成多室 PCR 与毛细管电泳（CE）的装置，4 个独立 PCR 室对应 CE 通道，Pt/Ti 加热器构建均匀温区，产物直接分离，适用于遗传多态性与多病原体检测。
分微腔式与液滴式：微腔式通过高密度微孔阵列（数万孔）实现并行扩增；液滴式如喷墨打印 dPCR 系统，喷墨头生成液滴，螺旋石英毛细管完成循环，激光诱导荧光计数阳性液滴；分步乳化芯片单芯片集成液滴生成、扩增、检测，避免转移损失。
图1：基于聚合酶链反应的技术 (PCR, qPCR, mPCR, dPCR)
微室 PCR 芯片：反应液静止，外部温控模块周期性变温，易集成高通量阵列（96/384 孔）。
连续流 PCR 芯片：反应液流经固定温区，通道分蛇形（早期主流）、螺旋（减热量串扰）、振荡（灵活控循环）、闭环（磁性流体驱动多通道并行）。
荧光检测：用染料、探针结合产物，实时测荧光，适用于快速检测。
电化学检测：功能化电极将化学信号转电信号（如电流），成本低无光学组件。
电泳检测：集成 CE/CGE，按片段长度分离产物，适用于突变分型。
病原体检测：如新冠检测芯片集成全流程，30 分钟出结果，适用于现场。
基因突变检测：dPCR 芯片测 ctDNA 低丰度突变（灵敏度 0.1%），助力肿瘤早诊。
疾病诊断预测：mPCR 芯片筛查遗传病、评估慢性病风险，降成本与时间。
低丰度样品处理：适配单细胞、微量活检样本，微升级体系减消耗。
基因表达谱PCR芯片是一种专门用于同时检测成百上千个基因表达水平的高通量技术。其设计原理是预先将针对特定基因（如癌症通路、信号转导通路相关基因）的引物或探针，以微阵列的形式固定在一片芯片上。微流控 PCR 芯片解决传统 PCR 痛点，成为基因检测重要方向。当前面临批量制造成本高、复杂样品处理难等挑战。未来将结合 3D 打印、新材料与 CRISPR 技术，向 “全自动化、超高通量、低成本、便携化” 发展，为精准医疗、食品安全等提供高效方案。
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