Optofluidiline seade võimaldab tuvastada üksikuid molekule

BREISGAU, Saksamaa, 10. november 2021. Viidates ülemaailmsele suurenenud resistentsusele antibiootikumide suhtes, on Fraunhoferi füüsikaliste mõõtmistehnikate instituudi (Fraunhofer IPM) teadlased koos Müncheni Ludwig Maximiliani ülikooli teadlastega välja töötanud protsessi multiresistentsete patogeenide tuvastamine. Meetod on piisavalt tundlik, et oleks võimalik kasutada patogeeni tuvastamiseks ühte DNA molekuli.

Kõige tõhusama antibiootikumi leidmiseks on sageli vaja teavet bakteri genoomi kohta, mis pole tavaliselt meditsiiniasutustes saadaval. Tavaliselt on vaja laborikatseid, mis lisab otsingule aega ja keerukust. Teadlaste väljatöötatud meetod kiirendab protsessi, kasutades üksikute molekulide tuvastamiseks ja analüüsimiseks mikrofluidkiipi. SiBoF (molekulaardiagnostika fluorestsentsanalüüside signaalivõimendid) projekti fookus on hõlpsasti kasutataval hoolduspunktide tuvastamise meetodil. Teadlased eeldavad, et platvormi kasutatakse osana hoolduspunktide diagnostikast haiglapalatites või meditsiinipraktikas alternatiivina väljakujunenud polümeraasi ahelreaktsiooni analüüsidele.
Kompaktne seade multiresistentsete patogeenide tuvastamiseks teostab kõik reaktsiooni etapid automaatselt ja annab tulemuse ühe tunni jooksul. Tuvastamiseks piisab isegi ühest DNA molekulist. Fraunhofer IPM loal
Saksamaa teadlaste meeskond on välja töötanud protsessi multiresistentsete patogeenide kiireks tuvastamiseks. Protsessis kasutatakse kompaktset seadet, mis teostab kõik reaktsiooni etapid automaatselt ja annab tulemuse ühe tunni jooksul. Tuvastamiseks piisab isegi ühest DNA molekulist. Fraunhofer IPM-i loal.
Kaasaskantav kompaktne katseplatvorm on varustatud automatiseeritud vedelikusüsteemiga, milles hoitakse kõiki vajalikke reaktiive. Injektsioonvormitud mikrofluidkiip on integreeritud testsüsteemi sahtlisse, kus see varustatakse enne optilise analüüsi läbimist vajalike reaktiividega läbi vedelikusüsteemi.

«Tuvastame osa patogeeni DNA ahelast. Meie uut protsessi kasutades piisab selleks isegi ühest DNA molekulist, mis seostub mikrofluidikiibi kindla kohaga. Kiibile on integreeritud vedelikukanalid, mille pinnad on krunditud spetsiifiliste patogeenide sidumiskohtadega,“ selgitas Fraunhofer IPM projektijuht ja teadur Benedikt Hauer.

Hoolduspunkti seadmel on miniatuurne kõrge eraldusvõimega fluorestsentsmikroskoop. Spetsiaalselt välja töötatud pildianalüüsi tarkvara tuvastab üksikud molekulid, mis võimaldab kvantitatiivse tulemuse saamiseks loendada püütud sihtmolekule. Fluorestsentsi stimuleeritakse LED-ide abil, mis on kinnitatud vedelikukanaleid sisaldava kasseti alla.

Tavaliselt tuvastatakse sihtmärk-DNA molekulid spetsiifiliste fluorestsentsmarkerite abil. Uus meetod kasutab nanomeetri suuruste helmestega antenne, mis võimendavad nende markerite optilisi signaale ja välistavad sõltuvuse keemilisest võimendusest PCR abil.

"Optilised antennid koosnevad nanomeetri suurustest metalliosakestest, mis koondavad valgust väikesesse piirkonda ja aitavad ka valgust kiirgada - sarnaselt makroskoopiliste antennidega raadiolainetega," ütles Hauer. Metalliosakesed on keemiliselt seotud kiibi pinnaga.

DNA molekulide struktuur, mille teadlased klassifitseerisid DNA origamiks, hoiab mõlemat kulla nanoosakest paigal. Nanoosakeste vahel annab struktuur vastava sihtmolekuli sidumiskoha ja fluorestsentsmarkeri. Patenteeritud disain annab aluse uudsele analüüsitehnoloogiale.


Postitusaeg: 14. detsember 2021


Leave Your Message