ייצור שבבים microfluidic ושיטה לגילוי שפעת
Summary
שבב microfluidic תרמופלסטיים משולב פותח לשימוש כאבחון מולקולרי. השבב מבצע חילוץ חומצות גרעין, transcriptase ההפוכה, וה-PCR. שיטות לבודה והפעלת השבב מתוארות.
Abstract
אבחון מהיר ויעיל, לשחק תפקיד חשוב בשליטה על מחלה זיהומית ומאפשר ניהול יעיל מטופל וטיפול. כאן, אנו מציגים שבב microfluidic תרמופלסטיים משולב עם היכולת להגביר שפעת וירוס במטליות מטופל אף ולוע (NP) וaspirates. בעקבות טעינת מדגם המטופלים, מכשיר microfluidic רצף מבצע תמוגה על שבב תא, טיהור רנ"א וצעדים בתוך ריכוז המיצוי המוצק השלב (SPE), שעתוק לאחור (RT) ותגובת שרשרת פולימרז (PCR) בRT-PCR תאים, בהתאמה. איתור נקודת סיום מתבצע באמצעות Bioanalyzer את השבב (Agilent Technologies, סנט קלרה, קליפורניה). עבור ציוד היקפי, השתמש משאבת מזרק יחידה לנהוג מגיבים ודגימות, בעוד שני תנורי סרט דקים שמשו את המקורות החומים לRT-PCR והתאים. השבב נועד להיות שכבה אחת ומתאימה לייצור תפוקה גבוהה, כדי לצמצם את fabricatiעל זמן ועלות. שבב microfluidic מספק פלטפורמה לניתוח מגוון רחב של וירוסים וחיידקים, מוגבלים רק על ידי שינויים בעיצוב מגיב הדרושים כדי לזהות פתוגנים עניין חדשים.
Introduction
מיליוני מקרי מוות דווחו בשלוש מגיפות השפעת של המאה ה -20 1. יתר על כן, מגיפת השפעת האחרונה הוכרזה על ידי ארגון הבריאות העולמית (WHO) 2 בשנת 2009, והחל מיום 1 באוגוסט 2010, 18449 מקרי מוות שדווח על ידי ארגון בריאות עולמית 3. מגיפה זו הוכיחה שוב את הניטל הגבוה של מחלות זיהומיות, ואת הצורך בזיהוי מהיר ומדויק של שפעת כדי לאפשר אישור מהיר מחלה, תגובה לבריאות הציבור מתאימה וטיפול יעיל 4.
ישנן מספר שיטות נפוצות לאבחון שפעת, אלה כוללים immunoassays מהיר, בדיקת האנטיגן ניאון ישירה (DFA) ושיטות תרבות ויראליות. immunoassays ראפיד דרמטי חסר רגישות 5-8, בעוד שתי שיטות האחרות הן עתירות עבודה וזמן רבים 9. בדיקות מולקולריות להציע יתרונות רבים, כולל תפנית הזמן sensit קצר, גבוהלקוחים, וסגולי גבוהים יותר. כמה גופים מסחריים כבר עובדים לקראת בדיקות מולקולריות מהירות (הנקרא גם בדיקות או NATS חומצות גרעין) למחל זיהומיות, וכמה יש מבחני שפעת בצינורות שלהם. עם זאת רובם דורשים הכנת מדגם את השבב. אף אחד מתיקוני הרפואה ו( CLIA) ייתרו בדיקות מולקולריות לשלב הכנת מדגם לתוך מחסנית assay או מודול.
טכנולוגיית מעבדה על השבב משחקת תפקיד חשוב בפיתוח של מכשירי בדיקת נקודה של טיפול. לאחר המבוא של שבב ה-PCR לראשונה בשנת 1993 10, מאמצים רבים שהושקעו בפיתוח שבבי בדיקת חומצות גרעין. עם זאת, רק מעטים מהם יש הכנת מדגם גולמית משולבת עם הגברה במורד זרם.
אנחנו הוכחנו בעבר את המזעור של עמודת מיצוי שלב מוצקה (SPE) לתוך שבב microfluidic פלסטיק 11 ולפתחment ואופטימיזציה של שבב ה-PCR זרימה רציפה 12. כאן, אנו מרחיבים את העבודה הקודמת לשלב SPE בצעדי PCR RT ולתוך שבב יחיד לאבחון קליני ולהפגין את יכולתה להגביר חומצות גרעין ממטליות מטופל אף ולוע (NP) וaspirates.
Protocol
Representative Results
Discussion
שיטת האבחון שהוצגה כאן הדגימה את היכולת של שבב microfluidic פלסטיק משולב כדי להגביר שפעת RNA מן דגימות מטופל עם סגוליות גבוהות וגבול גילוי נמוך 13 עצבנו השבב הזה לנקודת פוטנציאל של בדיקות טיפול:. (א) את הטמפרטורה וfluidic השליטה הייתה פשוטה יותר, (ב) את השבב הוא עלות נמוכה ומ?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
מחקר זה נתמך על ידי המכון הלאומי לבריאות (NIH) מענק R01 EB008268.
Materials
| Name of Reagent/Material | Company | Catalogue Number |
| 1-dodecanol | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | 443816-500G |
| 2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenone | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | 196118-50G |
| 2100 Bioanalyzer | Agilent Technologies, Santa Clara, CA | G2943CA |
| 2-Propanol | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | 19516 |
| Benzophenone | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | 239852-50G |
| BSA | Thermo Fisher Scientific,pittsburge, PA | A7979-50ML |
| Butyl methacrylate | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | 235865-100 ml |
| Carrier RNA | Qiagen, Valencia, CA | 1017647 |
| Cyclohexanol | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | 105899-1L |
| Ethanol | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | E7023 |
| Ethylene dimethacrylate | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | 335861 |
| Ethylene glycol dimethacrylate | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | 335681-100ML |
| Glass syringe 250 μl | Hamilton, Reno, NV | 81127 |
| Guanidine thiocyanate | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | 50981 |
| High Sensitivity DNA Kit | Agilent Technologies, Santa Clara, CA | 5067-4626 |
| Hot press | Carver,Wabash, IN | 4386 |
| J-B Weld Epoxies | Mcmaster-Carr,Elmhurst, IL | 7605A11 |
| Luer-Lok syringes | BD-Medical, Franklin Lakes, NJ | 309628 |
| Magnesium Chloride | Thermo Fisher Scientific,pittsburge, PA | AB-0359 |
| Methanol | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | 494437 |
| Methyl methacrylate | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | M55909 |
| Nanoport | Upchurch Scientific | N-333-01 |
| Nanoport Fitting | Upchurch Scientific | F-120x |
| Nuclease free water | Thermo Fisher Scientific,pittsburge, PA | PR-P1193 |
| OneStep RT-PCR kit | Qiagen, Valencia, CA | 210210 |
| PEG8000 | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | 41009 |
| Power supply | VWR,Radnor, PA | 300V |
| RNAse Away | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | 83931-250ML |
| RNASecure | Applied Biosystems, Foster City, CA | AM7005 |
| Silica microspheres | Polysciences,Warrington, PA | 24324-15 |
| Syringe pump | Harvard Apparatus,Holliston, MA | HA2000P/10 |
| Thermally Conductive Tape | Mcmaster-Carr,Elmhurst, IL | 6838A11 |
| Thermocouple | Omega Engineering, Stamford, CT | 5SRTC-TT-J-40-36 |
| Thin-film Heaters | Minco,Minneapolis, MN | HK5166R529L12A |
| Ultraviolet Crosslinker | UPV, Upland, CA | CL-1000 |
| Zeonex | Zeon Chemicals, Louisville, KY | 690R |
Referências
- Nicholls, H. Pandemic Influenza: The Inside Story. PLoS Biol. 4, (2006).
- Wenzel, J. J., et al. Analytical performance determination and clinical validation of the novel roche realtime ready influenza A/H1N1 detection set. Journal of Clinical Microbiology. 48, 3088-3094 (2010).
- Chan, K. H., et al. Analytical sensitivity of rapid influenza antigen detection tests for swine-origin influenza virus (H1N1. Journal of Clinical Virology: the. 45, 205-207 (2009).
- Ginocchio, C. C., et al. Evaluation of multiple test methods for the detection of the novel 2009 influenza A (H1N1) during the New York City outbreak. Journal of. 45, 191-195 (2009).
- Aeron, C. H., et al. Performance of influenza rapid point-of-care tests in the detection of swine lineage A(H1N1) influenza viruses. Influenza and Other Respiratory Viruses. 3, 171-176 (2009).
- Takahashi, H., Otsuka, Y., Patterson, B. Diagnostic tests for influenza and other respiratory viruses: determining performance specifications based on clinical setting. Journal of Infection and Chemotherapy. 16, 155-161 (2010).
- Selvaraju, S. B., Selvarangan, R. Evaluation of Three Influenza A and B Real-Time Reverse Transcription-PCR Assays and a New 2009 H1N1 Assay for Detection of Influenza Viruses. Journal of Clinical Microbiology. 48, 3870-3875 (2009).
- Northrup, M. A., Ching, M. T., White, R. M., Watson, R. T. . Transducer’93, seventh international conference on solid state sensors and actuators. , 924-926 (1993).
- Bhattacharyya, A., Klapperich, C. M. Thermoplastic microfluidic device for on-chip purification of nucleic acids for disposable diagnostics. Analytical Chemistry. 78, 788-792 (2006).
- Cao, Q., Kim, M. -. C., Klapperich, C. Plastic microfluidic chip for continuous-flow polymerase chain reaction: Simulations and experiments. Biotechnology Journal. 6, 177-184 (1002).
- Cao, Q., et al. Microfluidic Chip for Molecular Amplification of Influenza A RNA in Human Respiratory Specimens. PLoS ONE. 7, e33176 (2012).
- Rådström, P. Purification and Characterization of PCR-Inhibitory Components in Blood Cells. J. Clin. Microbiol. 39, 485-493 (2001).
- Boddinghaus, B., Wichelhaus, T. A., Brade, V., Bittner, T. Removal of PCR Inhibitors by Silica Membranes: Evaluating the Amplicor Mycobacterium tuberculosis Kit. J. Clin. Microbiol. 39, 3750-3752 (2001).
- Andreasen, D., et al. Improved microRNA quantification in total RNA from clinical samples. Methods. 50, S6-S9 (2010).
