由于单链DNA（ssDNA）具有进行DNA-DNA杂交的内在特性，它已被广泛视为一种分子识别元件（MRE）1,2。ssDNA合成系统的发展可推动多种生物应用，例如基于互补相互作用的DNA微阵列3、寡核苷酸治疗、诊断技术以及集成化分子传感系统4,5。
迄今为止，已利用微流控装置成功制备出微米级聚合物颗粒。多种微流控技术已被证实可在微通道环境中连续流动条件下高效地生成高度均一的微球6,7。
在Lee et al.8的研究中，报道了一种基于液滴的微流控平台，用于共聚可交联寡聚微球的微流控合成及单链DNA扩增。该微流控平台由两层PDMS（聚二甲基硅氧烷）构成：上层为具有微流控通道网络的结构，用于生成微球；下层为平坦基底。该系统包含三种类型的PDMS流体通道：1）用于生成液滴的流动聚焦通道，2）用于混合两种溶液的蛇形通道，以及3）用于顺序聚合反应以实现微球固化的通道。当两种互不相溶的流体被引入同一PDMS流体通道时，流体被迫通过狭窄的孔道结构。通道几何形状、流速和黏度等流动行为会影响微球的尺寸和形貌。因此，主液流可被分割为微米尺度的单分散微球9,10。
本文提供了一种用于扩增单链DNA（ssDNA）的详细微球-PCR方案。首先，介绍了基于液滴的微流控装置的设计过程。随后，阐述了如何以互补的方式将随机DNA模板功能化至聚丙烯酰胺微球表面。最后，展示了利用微球进行单链DNA扩增的PCR操作流程。
该方法有助于解答微流控系统组合技术及分子生物技术领域中的关键问题，例如微流控装置与不对称PCR方法。该技术的主要优势在于能够高效生成高度均一的微球，并且无需额外分离步骤即可产生单链DNA。该技术的应用前景涵盖多种疾病的诊断与治疗。
由于单链DNA的生成对于适配体检测实验至关重要，因此该技术可用于疾病的检测与治疗。尽管该方法有助于深入了解微机电系统（MEMS）中的三维微流控系统，但也可应用于其他用于疾病检测与治疗的系统。通常，初次使用该方法的研究人员在有效控制流体防止其反向流动方面会遇到困难。
该方法的可视化演示对于观察流动聚焦结构中微球的形成以及所生成微球的固化过程至关重要。首先，通过将基础聚合物与催化剂按10:1的比例混合，制备20毫升液态PDMS预聚物。将10毫升液态PDMS倒入置于硅片上的预制SU-8模具中，用于制作微流控网络的上部结构。
对于底部平面部分，在硅片上倒入与有模具结构时相同体积的液态PDMS，但不使用模具结构。将两片涂有液态PDMS预聚物的硅片置于预热的加热板上，在75摄氏度下固化30分钟。随后，手动将固化的PDMS层从SU-8模具上剥离下来。
将直径为1.5毫米的圆形打孔工具对准复制的微流控网络上的油相入口，以连接微米级流道与宏观流体样品，然后手动冲出通孔。重复打孔过程三次后，使用手持式电晕处理仪对上下两层PDMS进行亲水表面处理，每个样品处理数秒。
将两层经等离子体处理的PDMS堆叠，并在加热板上于90摄氏度加热30分钟，以完成PDMS与PDMS的键合过程。涡旋并短暂离心一条标准的带有丙烯酰胺标记的单链DNA探针以及一份19比1的丙烯酰胺双丙烯酰胺储备溶液。通过混合25微升40%丙烯酰胺双丙烯酰胺溶液、10微升单链DNA、10微升5倍浓度TBE缓冲液以及5微升水来配制溶液一。
用50微升20%过硫酸铵制备溶液二。分别将溶液一和溶液二装入两个注射器中，并将注射器安装到注射泵上，以将溶液引入微流控平台。准备含有0.4%TEMED的矿物油，用于微球的表面固化。
将矿物油注入玻璃瓶后，将两根管路插入玻璃瓶瓶盖上的气动端口和液体端口，作为微流控储液池。将管路连接在玻璃瓶与微流控装置的油相入口之间。将管路连接至微流控装置的两个溶液入口，以便从注射泵输送两种溶液。
然后将试管插入出口端口，以将生成的微球转移至烧杯中。接下来，将注射泵的流速设置为0.4至0.7毫升每小时。使用调压阀调节压缩机的压缩空气压力。
将带有磁力搅拌子的玻璃烧杯置于加热板上，并设定旋转速度。启动注射泵，并通过电磁阀的开关控制，将外部压缩机产生的压缩空气通入玻璃瓶中。使用数字显微镜观察流动聚焦结构中微球的形成过程，以及在玻璃烧杯中生成微球的固化过程。
观察微球的形成是其中最关键的步骤之一，因为这是本研究中制备微球和微流控系统的主要过程。随后，将100微升微球转移至1.5毫升微量离心管中。然后通过轻柔