KaryMullis發(fā)明的PCR技術(shù)包括變性(95℃)、退火(55~70℃)和延展(72℃)三步反應(yīng)，通常PCR過(guò)程中不少于40℃，通過(guò)一次循環(huán)，DNA分子的數(shù)量就增加一倍。Kopp等將PCR技術(shù)成功地應(yīng)用于微流控芯片，為微流控制技術(shù)開(kāi)辟了一個(gè)全新的診斷領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)PCR、數(shù)字PCR等技術(shù)。以PCR技術(shù)為基礎(chǔ)的微流控芯片主要是在時(shí)域、空域上進(jìn)行加熱或冷卻，也可分為室內(nèi)固定PCR和連續(xù)流動(dòng)PCR。瞬時(shí)域PCR微流動(dòng)控制芯片，是一種在微流控芯片內(nèi)對(duì)反應(yīng)室進(jìn)行刻蝕，通過(guò)反應(yīng)室內(nèi)溫度的變化實(shí)現(xiàn)熱循環(huán)放大。與FAM探針或染料相結(jié)合，單用一個(gè)熒光通道就能檢測(cè)多個(gè)qPCR。

持續(xù)流式PCR系統(tǒng)，即空間域PCR微流控芯片，是在芯片所在的環(huán)境中設(shè)置三個(gè)恒溫區(qū)域，流體流經(jīng)不同溫度區(qū)時(shí)，體驗(yàn)不同溫度從而實(shí)現(xiàn)熱循環(huán)，在微流體控制芯片裝置上，通過(guò)改變混合液的流速來(lái)調(diào)節(jié)其持續(xù)時(shí)間，它是通過(guò)流變、退火、延伸等過(guò)程實(shí)現(xiàn)PCR擴(kuò)增。持續(xù)流式PCR微流控芯片中最常用的是帶有蛇形通道的微流控芯片，在泵的作用下，在不同溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)基因的擴(kuò)增；建立連續(xù)流式PCR微流控芯片，在流體流經(jīng)管道時(shí)環(huán)繞加熱器進(jìn)行旋轉(zhuǎn)加熱；隨著系統(tǒng)中壓力的改變，液體塞子在一定溫度范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)。利用鐵磁流體塞作為閥門和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，構(gòu)造了帶鐵磁塞的連續(xù)流PCR微流體芯片，通過(guò)磁鐵對(duì)其位置進(jìn)行控制，使微流體流經(jīng)固定溫度區(qū)，從而進(jìn)行PCR反應(yīng)，防止樣品的蒸發(fā)。

Matsuda等通過(guò)一個(gè)旋轉(zhuǎn)儀器，將液滴在反應(yīng)管內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，使液滴在管內(nèi)運(yùn)動(dòng)。連續(xù)流PCR芯片周期比時(shí)域PCR芯片具有更低的功耗和更快的響應(yīng)速度，但其延展時(shí)間和變性時(shí)間依賴于系統(tǒng)設(shè)計(jì)，缺乏靈活性。另外，在連續(xù)流PCR芯片中，往往很難實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)，而沒(méi)有小尺寸的驅(qū)動(dòng)流體流動(dòng)所需的元件，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)操作系統(tǒng)過(guò)于龐大而無(wú)法攜帶(SUNetal.,2007)。所以，盡管基于PCR技術(shù)的微流控芯片有很大的優(yōu)越性，它能大大簡(jiǎn)化操作步驟，提高效率，縮短檢測(cè)時(shí)間，減少試劑消耗，能迅速傳熱，可移植性好，但需要熱循環(huán)，對(duì)加熱裝置等儀器設(shè)備有較高要求。