Optofluidiskā ierīce ļauj noteikt atsevišķas molekulas

BREISGAU, Vācija, 2021. gada 10. novembris — atsaucoties uz pieaugošo rezistenci pret antibiotikām, kas pasaulē pieaug, pētnieki no Fraunhofera Fizikālo mērīšanas metožu institūta (Fraunhofer IPM), kas strādā kopā ar Minhenes Ludviga Maksimiliana universitātes darbiniekiem, ir izstrādājuši procesu multirezistentu patogēnu noteikšana. Metode ir pietiekami jutīga, lai patogēna noteikšanai varētu izmantot vienu DNS molekulu.

Lai atrastu visefektīvāko antibiotiku, bieži vien ir nepieciešama informācija par baktēriju genomu, kas parasti nav pieejama medicīnas praksē. Parasti ir nepieciešama laboratorijas pārbaude, kas meklēšanai palielina laiku un sarežģītību. Pētnieku izstrādātā metode paātrina procesu, izmantojot mikrofluidisko mikroshēmu, lai noteiktu un analizētu atsevišķas molekulas. SiBoF (signālu pastiprinātāji fluorescences pārbaudēm molekulārajā diagnostikā) projekts ir vērsts uz viegli lietojamu aprūpes punktu noteikšanas metodi. Pētnieki paredz, ka platforma tiks izmantota kā daļa no aprūpes punkta diagnostikas slimnīcu nodaļās vai medicīnas praksē kā alternatīva noteiktajām polimerāzes ķēdes reakcijas analīzēm.
Kompaktā iekārta multirezistentu patogēnu noteikšanai automātiski veic visus reakcijas posmus un nodrošina rezultātu vienas stundas laikā. Atklāšanai pietiek pat ar vienu DNS molekulu. Ar Fraunhofer IPM
atļauju Pētnieku komanda Vācijā ir izstrādājusi procesu, lai ātri atklātu pret daudzām zālēm rezistentus patogēnus. Procesā tiek izmantota kompakta iekārta, kas visus reakcijas posmus veic automātiski un nodrošina rezultātu vienas stundas laikā. Atklāšanai pietiek pat ar vienu DNS molekulu. Ar Fraunhofer IPM atļauju.
Pārnēsājamā, kompaktā testa platforma ir aprīkota ar automatizētu šķidruma sistēmu, kurā tiek uzglabāti visi nepieciešamie reaģenti. Inžektorlējuma mikrofluidiskā mikroshēma ir iestrādāta testa sistēmas atvilktnē, kur pirms optiskās analīzes tai caur šķidruma sistēmu tiek piegādāti nepieciešamie reaģenti.

"Mēs atklājam daļu no patogēna DNS virknes. Izmantojot mūsu jauno procesu, lai to paveiktu, pietiek pat ar vienu DNS molekulu, kas saistās ar noteiktu vietu mikrofluidiskajā mikroshēmā. Šķidruma kanāli ir integrēti mikroshēmā, kuras virsmas ir gruntētas ar saistīšanās vietām specifiskiem patogēniem, ”skaidroja Benedikts Hauers, projekta vadītājs un Fraunhofer IPM pētnieks.

Aprūpes punkta ierīcei ir miniaturizēts augstas izšķirtspējas fluorescences mikroskops. Īpaši izstrādāta attēlu analīzes programmatūra identificē atsevišķas molekulas, kas ļauj saskaitīt uzņemtās mērķa molekulas, lai iegūtu kvantitatīvu rezultātu. Fluorescence tiek stimulēta, izmantojot gaismas diodes, kas ir piestiprinātas zem kasetnes, kurā ir šķidruma kanāli.

Parasti mērķa DNS molekulas tiek noteiktas, izmantojot īpašus fluorescences marķierus. Jaunajā metodē tiek izmantotas antenas ar nanometru izmēra lodītēm, kas pastiprina šo marķieru optiskos signālus un novērš paļaušanos uz ķīmisko pastiprināšanu, izmantojot PCR.

"Optiskās antenas sastāv no nanometru izmēra metāla daļiņām, kas koncentrē gaismu nelielā apgabalā un arī palīdz izstarot gaismu — līdzīgi kā makroskopiskās antenas ar radioviļņiem," sacīja Hauers. Metāla daļiņas ir ķīmiski saistītas ar mikroshēmas virsmu.

DNS molekulu struktūra, ko pētnieki klasificēja kā DNS origami, notur abas zelta nanodaļiņas savā vietā. Starp nanodaļiņām struktūra nodrošina saistīšanās vietu attiecīgajai mērķa molekulai un fluorescences marķieri. Patentētais dizains nodrošina pamatu jaunajai testa tehnoloģijai.


Izlikšanas laiks: 2021. gada 14. decembris


Leave Your Message