Термоциклирование с турбонаддувом приводит к сверхбыстрой ДНК-диагностике

By LabMedica International staff writers
Posted on 25 Sep 2015

Амплификация и количественный анализ нуклеиновых кислот с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР) является одним из наиболее чувствительных и мощных инструментов для клинических лабораторий, точной медицины, персонализированной медицины и других научных областей.

Сверхбыстрая мультиплексная ПЦР, характеризующаяся низким энергопотреблением, компактным размером и простотой в эксплуатации, идеально подходит для своевременной диагностики по месту лечения, но использование простого и надежного амплификатора для ПЦР остается сложным для портативного тестирования.

Схематичное изображение фотонной полимеразной цепной реакции (ПЦР) на чипе с использованием света для быстрого нагрева и охлаждения электронов на поверхности тонкой пленки золота (фото любезно предоставлено Люком Ли/лабораторией BioPOETS).

Биоинженеры из Калифорнийского университета (Беркли, штат Калифорния, США) разработали новый сверхбыстрый фотонный метод ПЦР, который сочетает использование тонкой золотой (Au) пленки в качестве преобразователя света в тепло и светоизлучающих диодов в качестве источников тепла. Сверхбыстрый фотонный метод ПЦР использует плазмонное фототермическое преобразование света в тепло посредством фотон-электрон-фононного взаимодействия.

Ученые использовали тонкие пленки золота толщиной 120 нм. Золото осаждалось на пластиковом чипе с микрофлюидными лунками для удержания ПЦР-смеси с образцом ДНК. Источник света представлял собой массив стандартных светодиодов, расположенных под лунками ПЦР. Пиковая длина волны синего света светодиода составила 450 нм и была настроена так, чтобы получить наиболее эффективное преобразование света в тепло. Ученые смогли провести 30 циклов при температуре от 55 °C до 95 °C менее чем за пять минут. Они тестировали способность фотонной системы ПЦР для амплификации образца ДНК и обнаружили, что результаты хорошо согласуются с обычными ПЦР-анализами.

Доктор философии Люк П. Ли (Luke P. Lee), профессор биоинженерии и старший автор исследования, заявил: "Эта фотонная система ПЦР является быстрой, чувствительной и недорогой. Она может быть интегрирована в сверхбыстрый чип геномной диагностики, который мы совершенствуем для практического использования в полевых условиях. Поскольку эта технология предоставляет результаты по месту лечения, мы можем использовать ее в широком диапазоне условий, от сельских районов Африки до больницы скорой помощи". Исследование было опубликовано 31 июля 2015 года в журнале “Свет: наука и применение” (Light: Science & Application).

Ссылки по теме:
Калифорнийский университет