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在DNA中单核苷酸变异的快速检测对实验室的片上系统突破

Published on December 8, 2010 at 10:15 PM

松下,核心内的合作伙伴IMEC的人力+ +程序,和IMEC今天呈现在圣旧金山各一个生物医学实验室-上的芯片实现DNA中的单核苷酸多态性快速检测(SNPs)的传感器的关键组成部分的国际电子器件会议等作为一个小型化的芯片代高压泵,一个micropillar过滤器的优化,实现世界纪录分辨率为DNA的分离,和一个SNP检测器允许使用非常小的样本量的片上检测。

一个SNP是一个单一的DNA序列中的核苷酸替换,这可能会导致病原体和药品的人不同的反应。这些SNP的检测,因此对更多个性化医疗的移动变得越来越重要。

现有的方法来检测SNP的需要许多专用的医疗工具在医学实验室的样品处理步骤。这种测试是劳动密集,耗时和昂贵的。此外,需要相当大的血液样本。一个片上实验室的设备可以同时向患者和医疗保健系统带来巨大的优势。这种装置可快速,易于使用,成本效益的测试方法,可在医生的办公室经常几倍甚至病人的床附近进行。这是非常有趣的护理点应用,如个性化的医药。

通过先进的微电子制造工艺相结合的异构集成,IMEC和松下的目标是实现一个国家的最先进的SNP检测的微流体装置。为了做到这一点,已装配先进的微流体元件和优化,如小型化的芯片代高压泵,允许一个micropillar过滤优化,实现世界纪录分辨率为DNA的分离和一个SNP探测器芯片使用非常小的样本量的检测。

SNP检测系统血液样本量很小的入口单位。这个入口单元功能一个基于先进的导电聚合物致动器的微型高压泵。优化后,执行器产生高压力(最多为3MPa),在低电压(〜1.5V)。高压是必不可少的,生成的SNP检测系统的下一个单元流体流动。芯片上的低电压操作是很重要的,因为它打开片上实验室设备的自主性和可移植性的路径。

下一步,DNA分离装置,具有先进的微柱阵列滤波器的开发。这深紫外线图案的硅柱阵列是使用先进的MEMS技术实现的。它由许多微米级的支柱,一般为20μm的高与1 -2μm的支柱间的距离。基于离子对反相(IR - RP),液相色谱仪,用于DNA分离柱阵列。 IMEC和VUB(布鲁塞尔自由大学),一个IMEC的科学合作伙伴,优化支柱型DNA分离的IR - RP液相色谱技术。这导致了第一个微型芯片系统,能够快速和高选择性分离的短双链DNA链仅相差50个碱基对长度。系统的分辨率是世界上最高的的,证明可能在最后的SNP检测系统的同时处理5个SNPs。

其他的SNP检测器的功能单位是DNA提取及聚合酶链反应(PCR),使用加热器和温度传感器,和一个基于电化学传感器的SNP检测单位的单位。是至关重要的,这些传感器的小型化以来的最低要求传感器体积确定SNP检测所需的血液样本量,因此,设备的所有组件的尺寸。松下和IMEC展示了SNP的检测能力的科学家使用0.5μL处理小卷片上传感器。

IMEC的人力+ +程序提供了一个多学科的R为工业合作伙伴的研发平台上进行协作调查相结合的异构系统的诊断和治疗的纳米电子学和生物技术行业相关的解决方案,为日后的医疗和保健需求。人+ +合作伙伴建立在微观和纳米电子学和专长IMEC的25多年的专业经验,在多种医疗保健相关领域。

Last Update: 23. October 2011 09:54

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