ПЦР-лабораторию уместили на микрочипе

ПЦР-лабораторию уместили на микрочипе

Создан микрофлюидный чип, который проверяет наличие ДНК патогенов в образце крови. Устройство имеет небольшой размер, работает быстро и без электричества и при этом весьма дешево в производстве. Описание чипа опубликовано в журнале Science Advances.

Полимеразная цепная реакция (ПЦР) — метод молекулярной биологии, позволяющий увеличить изначально низкую концентрацию заданной последовательности ДНК в растворе так, что ее присутствие становится детектируемым визуально. В медицине эта техника широко применяется для того, чтобы проверить наличие того или иного патогена в образце крови. Однако для проведения реакции требуется оборудование — центрифуга для отделения клеток крови от плазмы и термоциклер для поддержания температурного режима реакции. Если же проводится ПЦР в реальном времени, которая определяет количество ДНК в образце, то термоциклер должен быть оснащен еще и флуоресцентным детектором. Всё это оставляет метод применимым только внутри лаборатории.

Для решения проблемы ученые из Калифорнийского университета в Беркли разработали микрофлюидный чип SIMPLE (Self-powered Integrated Microfluidic Point-of-care Low-cost Enabling) для проведения ПЦР, который работает автономно. Он представляет собой плашку из полидиметилсилоксана, на которой расположены лунки, соединенные каналом и содержащие активатор реакции. Каплю крови помещают в начало канала, по которому она движется, постепенно заполняя все лунки. При этом они отделены от канала порогом, который пропускает плазму, но не клетки крови, что позволило разработчикам чипа избавиться от стадии центрифугирования.

По каналу кровь движется за счет вакуумной системы, которую авторы чипа называют «легким». Оно состоит из вакуумного отсека, который медленно отсасывает воздух из емкостей чипа через тонкие газопроницаемые стенки. Чип имеет два «легких», одно из которых тянет кровь вдоль канала, а другое — затягивает ее в лунки. Для того, чтобы система не начинала работать раньше времени, чипы хранят в вакуумной упаковке.

Чтобы чип мог определять количество ДНК в крови, авторы реализовали в нем метод цифровой ПЦР. Его суть в том, что реакционную смесь разделяют на множество микрообразцов, в которых реакция идет параллельно — на чипе это происходит в отдельных лунках. После реакции флуоресценция позволяет определить, в какие микрообразцы попали молекулы ДНК, а в какие - нет. Доля светящихся микрообразцов (в случае чипа — лунок) пропорциональна концентрации искомой последовательности ДНК в исходном образце. Единственный минус для портативного чипа в том, что для подсчета лунок необходим микроскоп.

Вдобавок ко всему авторы используют модификацию ПЦР, которая не требует температурных циклов, а проводится при постоянной температуре. Поэтому для работы чипа достаточно многоразовой солевой грелки.

На обработку одного образца на чипе уходит всего полчаса, при этом все устройство умещается на ладони, и стоимость материалов для одной штуки не превышает десяти долларов. Пока он предназначен только для детекции ВИЧ и метициллин-устойчивого золотистого стафилококка (MRSA), но в дальнейшем его, конечно, планируют приспособить и для других патогенов, например, вируса Эбола или малярийного плазмодия.

Анна Образцова


N+1

Похожие новости:
Ученые создали подкожный прибор для анализа крови
В ходе мероприятия под названием DATE 2013, состоялся показ нового устройства, которое можно использовать для контроля функционирования организма. Ученые из Швейцарии показали тестовый образец, однако сообщили о том, что в ближайшем времени прибор будет запущен в серийное производство. Новинка ..
2013-03-26 1951 0 Технология
0
Ученые изобрели самовосстанавливающуюся электронику
Американские ученые из университета Иллинойса разработала уникальную технологию саморемонта микросхем, с помощью которой за доли секунды восстанавливается электропроводимость оборванных цепей. Когда в интегрированном микрочипе появляется микроскопическая трещина, замыкание или обрыв цепи приводят к полному отказу всего ..
2011-12-28 3533 0 Технология
0
Уфа: начато строительство центра радиационной медицины
ООО "ПЭТ-Технолоджи", проектная компания ОАО "Роснано", в пятницу начала строительство в Уфе уникального медицинского центра, совмещающего блоки позитронно-эмиссионной томографии, радиохирургии, а также производство диагностических радиофармпрепаратов, сообщает "Роснано". В церемонии начала строительства приняли участие президент Башкортостана Рустэм Хамитов ..
2012-08-6 2220 0 Технология
0
Квантовую телепортацию впервые использовали в фотонном микрочипе
Физикам из Японии и Великобритании впервые удалось реализовать схему квантовой телепортации в устройстве фотонного чипа. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Nature Photonics, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Бристольского университета. Традиционно квантовая телепортация для своего ..
2015-04-06 2096 0 Технология
0
Физики уместили 10 бит в одном фотоне
Физики из нидерландского Университета Твента побили рекорд записи информации в одиночных фотонах, поместив в единичный квант света свыше 10 бит данных. Новый результат, по словам авторов, позволит значительно улучшить существующие методики квантовой криптографии — в современных устройствах фотон ..
2016-09-28 18804 0 Технология
0
Микрочип под кожей станет новым контрацептивом
Американские исследователи создали микрочип, который будет контролировать рождаемость. Новая система предполагает, что устройство доставки лекарственного средства может быть удаленно включено или выключено, и каждый имплантат сможет работать 16 лет.Размеры инновационного устройства, предназначенного для имплантации под кожу ..
2014-07-09 2061 0 Технология
1
Анализ ДНК можно будет провести прямо на смартфоне
Специалисты института наносистем в Калифорниии создали устройство, благодаря которому обычный смартфон трансформируется в мини-лабораторию для анализа ДНК. Данное устройство представляет собой мобильный микроскоп, прикрепленный к Windows смартфону  и использует его камеру для того, чтобы изучать генетическкю информацию ..
2014-12-23 10026 0 Технология
0
Через два года мы будем жить рядом с ГМО людьми
Люди с генетически модифицированными ДНК смогут появиться в обществе уже на протяжение двух лет. Сотрудники частной биотехнологической компании Editas Medicine планируют провести клинические испытания новой и достаточно смелой методики. Американская корпорация намерена создать первую в мире лабораторию, ..
2015-11-16 2230 0 Технология
0
Google позволила заглянуть в свою "квантовую лабораторию"
Google в мае объявила об открытии футуристической лаборатории Quantum Artificial Intelligence Lab (QAIL), которая должна была заняться изучением искусственного интеллекта с применением достижений квантовой физики. В проекте задействован квантовый компьютер, купленный у канадской компании D-Wave. Система, которая выполняет ..
2013-10-12 1885 0 Технология
0
Инженеры создали компьютерный процессор из воды
Ученые Стэнфордского университета создали новый тип компьютерного процессора, используя наработки в области ферромагнитных жидкостей и гидродинамики. Отчет о проекте опубликован в журнале Nature. В отличие от традиционных процессоров для передачи данных в устройстве вместо электричества используются капли воды с добавлением ..
2015-06-14 2170 0 Технология
1
Источник синхротронного излучения уместили на столе
Группа американских физиков и инженеров сконструировала компактный источник синхротронного излучения. Устройство способно выдавать пучок квантов с энергиями до одного мегаэллектронвольта и может разместиться на столе. Подробности со ссылкой на статью в журнале Nature photonics приводит пресс-служба университета Небраски-Линкольн. Рентгеновское ..
2013-11-25 1615 1 Технология
0
Жизнь ионно-литиевых батареек продлят при помощи песка
В стандартных ионно-литиевых батареях аноды производят из графита, однако эксплуатационные качества этого материала уже не соответствуют требованиям современных технологий. Большие надежды инженеры возлагают на наночастицы кремния, но изготавливать их трудно, а срок службы очень недолог. Калифорнийские ученые нашли ..
2014-07-12 2081 0 Технология
1
Учёные собрали простейший квантовый компьютер
Мы уже неоднократно писали о попытках учёных приблизить создание принципиально новых квантовых компьютеров, в которых информация будет передаваться с помощью фотонов. И вот сразу четыре отдельные команды исследователей сделали ещё один небольшой шаг в этом направлении. Они представили простую и пока сильно ..
2012-12-27 2744 0 Технология
0
Лаборатория в Facebook создаст беспилотники для раздачи интернета
Компания Facebook, которой принадлежит крупнейшая в мире социальная сеть, создает лабораторию Connectivity Lab, где сотрудники будут разрабатывать новые авиационные и коммуникационные технологии для обеспечения доступа в интернет пока еще не охваченной им части населения Земли, говорится в сообщении Facebook. Как ..
2014-03-30 1489 0 Технология
-1
США впервые за 30 лет получили замену плутонию-238 из России
Окриджская национальная лаборатория в США впервые за последние 30 лет наработала плутоний-238. Получено 50 граммов вещества. Ранее этот радиоактивный изотоп, используемый в межпланетных миссиях, Соединенные Штаты закупали у России. Об этом сообщается на сайте лаборатории.Образец оксида плутония-238 произведен в виде порошка ..
2015-12-24 1938 0 Технология
0