Команда ученых и инженеров из Калифорнийского университета, Санта-Крус и Университета Бригама Янга разработала именно такой подход, способный обрабатывать биомолекулярные образцы крови. Их метод может анализировать и идентифицировать несколько целей на платформе молекулярного обнаружения на основе кремния и описан на этой неделе в Biomicrofluidics от AIP Publishing.«Лаборатория на чипе» описывает миниатюризацию лабораторных функций, таких как анализ крови на чипе.
Вместо того, чтобы переносить относительно большие (от микро- до миллилитров) образцы между пробирками или использовать громоздкое аналитическое оборудование, образцы и реагенты обрабатываются на устройствах в масштабе чипа с жидкостными микроканалами. Для этого требуются гораздо меньшие объемы испытаний, и на одном устройстве можно интегрировать несколько функций, что повысит скорость, надежность и переносимость этих лабораторных процессов.
«В нашем подходе используются оптико-жидкостные микросхемы, в которых и обработка жидкости, и оптическое зондирование выполняются на кристалле, что позволяет дополнительно миниатюризировать и повысить производительность системы микросхем», — сказал Хольгер Шмидт, профессор электротехники Нариндер Капани в Калифорнийском университете, Санта. Круз.Весь процесс тестирования был сложной задачей для команды, возглавляемой Шмидтом и Аароном Хокинсами, профессором физики в Университете Бригама Янга.
Каждый из чипов должен был быть разработан и протестирован для выполнения множества функций, от фильтрации клеток крови без засорения фильтра до надежного анализа оптических данных для создания правильных шаблонов возбуждения на кремниевом чипе. Однако процесс прошел, как и предполагалось, и команда была приятно удивлена, увидев, насколько мощным на самом деле был метод многоточечного оптического возбуждения.Следующим шагом к реализации потенциала этого исследования является переход к реальным клиническим образцам и обнаружению индивидуальных биомаркеров ДНК.«Мы продемонстрировали анализ отдельной нуклеиновой кислоты в контексте обнаружения вируса Эбола на кристалле и хотели бы перенести его в это приложение», — сказал Шмидт.
Другие цели команды включают увеличение скорости процесса анализа и интеграцию большего количества оптических элементов на микросхеме. Они также хотят расширить свои возможности для анализа белковых биомаркеров в дополнение к уже продемонстрированным нуклеиновым кислотам и целым вирусным частицам.Ожидается, что это исследование будет иметь широкий спектр приложений, поскольку основной принцип такого рода встроенного оптического анализа и манипуляции является очень общим.«В ближайшем будущем мы надеемся создать новые диагностические инструменты для молекулярной диагностики с приложениями в онкологии и обнаружении инфекционных заболеваний, как вирусов, так и (устойчивых к лекарствам) бактерий», — сказал Шмидт. «Кроме того, эти чипы могут быть очень полезны для фундаментальных исследований в области молекулярной биологии и других наук о жизни, поскольку они могут обеспечивать анализ отдельных нано- и микрочастиц без необходимости в дорогостоящем оборудовании.
И они требуют относительно небольшого количества экспериментальных навыков».