مقالة منهجية

وبيوشيب الكهروكيميائية استنادا ميكروفلويديك لتسمية خالية تحليل الحمض النووي التهجين

DOI:

10.3791/51797

⸱

سبتمبر 10, 2014

 ,  ,  ,  , 
1MEMS Sensors and Actuators Laboratory (MSAL), Department of Electrical and Computer Engineering, Institute for Systems Research, University of Maryland, 2Institute for Bioscience and Biotechnology Research, Fischell Department of Bioengineering, University of Maryland

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

نقدم بيوشيب القائم ميكروفلويديك الكهروكيميائية للكشف عن تهجين الحمض النووي. التالية ssDNA التحقيق functionalization، يتم دراسة خصوصية وحساسية، والحد من الكشف مع أهداف ssDNA تكميلية وغير تكميلية. وتوضح النتائج أن تأثير الأحداث تهجين الحمض النووي على النظام الكهروكيميائية، مع حد الكشف عن 3.8 نانومتر.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

التصغير من الإجراءات التحليلية في الفوق الصغيرة الحجم يوفر مزايا هامة في ما يخص وقت رد الفعل، والتكلفة، والتكامل من الخطوات السابقة للتجهيز. استخدام هذه الأجهزة نحو تحليل الأحداث تهجين الحمض النووي هو مهم لأنه يقدم تكنولوجيا لتقييم الوقت الحقيقي من المؤشرات الحيوية في نقطة من الرعاية لمختلف الأمراض. ومع ذلك، عندما يقلل من البصمة جهاز هيمنة مختلف الظواهر الفيزيائية الزيادات. هذه الظواهر تؤثر على دقة تصنيع وموثوقية تشغيل الجهاز. ولذلك، هناك حاجة كبيرة لافتعال بدقة وتعمل هذه الأجهزة بطريقة استنساخه من أجل تحسين الأداء العام. هنا، نحن تصف البروتوكولات والأساليب المستخدمة لتصنيع وتشغيل بيوشيب الكهروكيميائية استنادا ميكروفلويديك لتحليل دقيق للأحداث تهجين الحمض النووي. يتكون بيوشيب من جزأين: شريحة ميكروفلويديك معثلاث قنوات صغيرة موازية مصنوعة من (PDMS) polydimethylsiloxane، و 3 × 3 العريض الكهروكيميائية الدقيقة رقاقة. تم الكشف عن الأحداث تهجين الحمض النووي باستخدام مقاومة الكهروكيميائية الطيفي (EIS) التحليل. تحليل EIS يتيح مراقبة التغيرات في خصائص النظام الكهروكيميائية التي هي المهيمنة في هذه المقاييس طول. مع القدرة على رصد التغيرات في كل من تهمة نقل والمقاومة الأنتشارى مع جهاز الاستشعار البيولوجي، ونحن لشرح الانتقائية لأهداف ssDNA التكميلية، حد كشف حساب من 3.8 نانومتر، و 13٪ عبر التفاعل مع غيرها من ssDNA غير التكميلية التالية 20 دقيقة من الحضانة. هذه المنهجية يمكن تحسين أداء الأجهزة المنمنمة التي كتبها توضيح على سلوك نشر في النظام الصغيرة الحجم وذلك من خلال تمكين دراسة الأحداث تهجين الحمض النووي.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

المختبر على واحد في رقاقة ميكروفلويديك الأجهزة (LOC) توفر مزايا عديدة في التشخيص السريري، والرصد البيئي والبحوث الطبية الحيوية. هذه الأجهزة تستخدم قنوات ميكروفلويديك للسيطرة على تدفق السوائل لمناطق رقاقة حيث مجموعة متنوعة من الإجراءات يمكن أن تأخذ مكان بما في ذلك خلط الكاشف، استنادا تقارب ملزمة، نقل الإشارة، وزراعة الخلايا 1-4. ويوفر مزايا عديدة أكثر على microfluidics أدوات التشخيص السريرية التقليدية مثل القراء لوحة microwell أو الكهربي المقايسات تحول جل. تتطلب أجهزة ميكروفلويديك 2 إلى 3 أوامر من حجم (nanoliters بدلا من ميكرولتر) أقل الكواشف لإجراء فحوصات مماثلة. أيضا، يمكن لهذه الأجهزة أن تزيد من السرعة التي تحدث بعض الأحداث البيولوجية بسبب الحبس أصغر من الأنواع داخل القنوات 5،6. ثالثا، وأجهزة الاستشعار يمكن دمجها داخل الأجهزة ميكروفلويديك باستخدام تقنيات الطباعة الحجرية والحفر، والتي يمكن أن توفر خالية من التسمية detectioن. وأخيرا، وهذه الأجهزة غير مكلفة لإنتاج وتتطلب القليل من العمل من جانب فني للعمل 7-10.

كشف خالية من التسمية عادة ما يتم تنفيذ باستخدام المفاتيح الضوئية أو الكهربائية. يمكن للأجهزة البصرية يقدم أداء أفضل الاستشعار بسبب التدخل أقل مع التحاليل في العينة. ومع ذلك، فإن خطر أدائهم في الحالات التي يكون فيها خلفية العينة لها نفس الطول الموجي للصدى وأجهزة الاستشعار 11. هناك العديد من المزايا لاستخدام الإشارات الكهربائية لإجراء الكشف البيولوجي والكيميائي في أنظمة ميكروفلويديك. تلفيق هي بطبيعتها أقل تعقيدا منذ هذه المجسات عادة لا تتطلب سوى أقطاب نمط التشغيل. بالإضافة إلى ذلك، إشارات كهربائية يمكن ربطه مباشرة مع معظم معدات القياس في حين طرائق إشارة أخرى قد تتطلب محول لتحويل إشارة 12-15. أجهزة الاستشعار الكهربائية عادة قياس التغيرات في impedancه 16،17، 18 السعة، أو الأكسدة النشاط 19. ومع ذلك، وتعرض كما هي المنمنمة هذه النظم تحديات جديدة. أهم التحديات للتغلب على ما يلي: إعداد العينات وخلط السوائل (بسبب حجم العينة منخفض وعدد رينولدز)، والتأثيرات الفيزيائية والكيميائية (بما في ذلك القوات الشعرية، خشونة السطح، والتفاعلات الكيميائية بين مواد البناء والتحاليل)، وانخفاض signal- نسبة إلى الضجيج (التي تنتجها المنطقة السطحية وخفض حجم) 20-23، والتدخل المحتمل من التحاليل الكهربائية نشط في العينات البيولوجية المعقدة (مثل الدم واللعاب). سوف مزيد من التحقيق في هذه الآثار تؤدي إلى المبادئ التوجيهية لتصنيع دقيق وتشغيل هذه الأجهزة بطريقة استنساخه التي من شأنها تحسين على أدائها العام.

ويستخدم على نطاق واسع كشف تهجين الحمض النووي لتشخيص الاضطرابات الوراثية 24،25 ومختلف أشكال ملغاةإيه 26. كل عام، ويتم تحديد سلالات متعددة من الانفلونزا في المرضى الذين يستخدمون النتائج من تقنيات تهجين الحمض النووي 27. فيروس الانفلونزا وحده مسؤولا عن 36،000 حالة وفاة سنويا في الولايات المتحدة 28. هذه الأمثلة يمكن أن تستفيد من مقعد بين كبار جهاز ميكروفلويديك التي يمكن أن تؤدي تقنيات فحص نفس قارئ لوحة أو هلام تحول الفحص مع انخفاض حجم العينة وعلى جزء صغير من التكلفة دون التضحية حساسية أو خصوصية. بسبب العديد من المزايا من خالية من التسمية الاستشعار الكهروكيميائية، وقد استخدم على نطاق واسع للكشف عن الأحداث تهجين الحمض النووي 29،30. الإعداد حيث انخفضت أقطاب المستوى الكلي (في حدود المليمتر) في الأكواب مع الحل من الفائدة يمكن استخدامها لتوفير البيانات الحساسة للغاية فيما يتعلق حركية ملزمة واحدة من تسلسل الحمض النووي الذين تقطعت بهم السبل لمطابقة تسلسل التي تكمل بعضها بعضا. مؤخرا، كان هناك عدد قليل من التقدم في دمج الاستشعار الكهروكيميائية في ميكرofluidics لتهجين الحمض النووي. وقد أجريت دراسات فيما يتعلق حركية تهجين 31 ودمج أجهزة استشعار للكشف عن 15 في قنوات ميكروفلويديك. ومع ذلك، لا تزال هناك حاجة للحصول على إنتاجية عالية جهاز ميكروفلويديك السريع الذي يمكن تحليل الأحداث تهجين الحمض النووي بالتوازي دون خطوات إعداد العينات المعقدة.

الجهاز الواردة في هذا العمل يوفر منصة تسمح للتفاعل متعددة ليتم فحص بالتوازي وبدون خطوات إعداد العينات المعقدة. يقدم بروتوكول لدينا كيف ميكروفلويديك القائم وmicrofabricated biochips الكهروكيميائية مع النظم الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS) التكنولوجيا 32،33. وصفنا عملية تصنيع كل من رقاقة ميكروفلويديك، مصنوعة من polydimethylsiloxane (PDMS)، ورقاقة الكهروكيميائية، تتألف من مجموعة من الأقطاب الكهربائية. وتناولت أيضا functionalization الكيميائية للبيوشيب مع تحقيقات ssDNA. وأخيرا، فإن أبيويتجلى إيتي لجهاز الاستشعار البيولوجي للكشف على وجه التحديد وتحليل الأهداف ssDNA. وعموما، فإن بيوشيب الكهروكيميائية القائم ميكروفلويديك هي تقنية سريعة وتحليل الإنتاجية العالية. ويمكن استخدامه للتحقيق في التفاعلات بين الجزيئات البيولوجية ومحولات إجراء، ويمكن استخدامها في مجموعة متنوعة من التطبيقات المختبر على واحد في رقاقة.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. التصنيع الدقيق للرقاقة ميكروفلويديك

  1. إعداد الكهروكيميائية رقاقة
    1. نمط الذهب أقطاب
      1. شطف فارغة 4 '' رقاقة السيليكون (درجة الجودة الأولية) مع الأسيتون، والميثانول، والأيزوبروبانول ("AMI" نظيفة). شطف الأيزوبروبانول من الرقاقة مع الماء منزوع الأيونات (DI)، يليه التجفيف مع N 2 بندقية.
      2. تنمو 1 ميكرون سميكة شافي 2 طبقة التخميل مع ترسيب الأبخرة الكيميائية محسنة البلازما (PECVD) الأداة. إيداع 200 طبقة سميكة من الكروم تليها 2،000 طبقة سميكة من الذهب مع أداة DC الاخرق.
      3. تدور "PR1" مقاوم الضوء الإيجابي (معلمات الغزل: 3،000 دورة في الدقيقة، 1،000 دورة في الدقيقة / ثانية، 30 ثانية) لإنشاء فيلم موحد ~ 1.6 ميكرون سميكة. قبل خبز الرقاقة لمدة 1 دقيقة في 100 درجة مئوية على طبق ساخن.
      4. فضح رقاقة مع 190 ميغا جول / سم 2 في 405 نانومتر الطول الموجي من خلال الضوئية الرئيسية. تطوير رقاقة لمدة 30 ثانية في 352 ديفeloper وشطف الرقاقة مع DI والجافة مع N 2 بندقية.
      5. حفر الذهب مع منمش الذهب مقابل 1.5 دقيقة. حفر الكروم مع الكروم لمنمش ~ 30 ثانية. شطف الرقاقة مع DI والجافة مع N 2 بندقية.
      6. تجريد مقاومة للضوء مع "AMI" الإجراء نظيفة.
        ملاحظة: مؤكسد قوي وقابلة للانفجار.
      7. تنظيف رقاقة مع 4: 1 H 2 SO 4: H 2 O 2 خليط ("سمكة البيرانا" نظيفة) لمدة 1 دقيقة. شطف الرقاقة مع DI والجافة مع N 2 بندقية.
    2. نمط البلاتين أقطاب
      1. تدور "PR2" مقاوم الضوء الإيجابي (معلمات الغزل: 3،000 دورة في الدقيقة، 1،000 دورة في الدقيقة / ثانية، 30 ثانية) لإنشاء فيلم موحد ~ 1.4 ميكرون سميكة. قبل خبز الرقاقة لمدة 1 دقيقة في 100 درجة مئوية على طبق ساخن.
      2. فضح رقاقة مع 30 ميغا جول / سم 2 في 405 نانومتر الطول الموجي من خلال الضوئية الرئيسية. خبز الرقاقة لمدة 45 ثانية في 125 درجة مئوية على طبق ساخن. الفيضانات فضحالرقاقة مع 1،000 ميغا جول / سم 2 في 405 نانومتر الطول الموجي بدون الضوئية الرئيسية. تطوير رقاقة لمدة 2 دقيقة في 6: 1 AZ400K المطور وشطف الرقاقة مع DI والجافة مع N 2 بندقية.
      3. إيداع 400 طبقة سميكة من التيتانيوم تليها طبقة سميكة 1600 ألف من البلاتين باستخدام نظام التبخر E-شعاع.
      4. رفع قبالة مقاومة للضوء في حمام الأسيتون ultrasonicated لمدة 5 دقائق تليها شطف مع الأسيتون والأيزوبروبانول. شطف الرقاقة مع DI والجافة مع N 2 بندقية.
  2. إعداد القنوات الفحص
    1. إعداد قالب لقنوات الفحص
      1. شطف فارغة 4 '' رقاقة السيليكون (اختبار درجة الجودة) مع "AMI" الإجراء نظيفة. شطف الأيزوبروبانول من الرقاقة مع DI تليها تجفيف مع N 2 بندقية.
      2. تدور "PR3" مقاوم الضوء السلبية (2 خطوة المعلمات الغزل: خطوة واحدة - 600 دورة في الدقيقة، 120 دورة في الدقيقة / ثانية، 10 ثانية الخطوة الثانية - 1،150 دورة في الدقيقة، 383 دورة في الدقيقة / ثانية،27 ثانية) لخلق فيلم موحد ~ 100 ميكرون سميكة. قبل خبز الرقاقة على طبق ساخن (معلمات الخبز خطوة 2: خطوة واحدة - تكثيف من درجة حرارة الغرفة إلى 65 درجة مئوية في 300 درجة مئوية / ساعة وعقد في درجة الحرارة لمدة 10 دقيقة الخطوة 2 - المنحدر تصل إلى 95 ° C في 300 درجة مئوية / ساعة ودرجة الحرارة عقد لمدة 30 دقيقة).
      3. فضح الرقاقة مع 2،500 ميغا جول / سم 2 في 405 نانومتر الطول الموجي من خلال الضوئية الرئيسية. بعد خبز الرقاقة من خلال زيادة تصل إلى 95 درجة مئوية في 300 درجة مئوية / ساعة وعقد في درجة الحرارة لمدة 10 دقيقة على طبق ساخن. تطوير رقاقة لمدة 10 دقيقة في بروبيلين جلايكول الأثير Monomethyl خلات (PGMEA) المطور. شطف الرقاقة مع الأيزوبروبانول والجافة مع N 2 بندقية.
    2. افتعال قنوات الفحص
      1. إعداد 10: 1 polydimethylsiloxane (PDMS) خليط (20 غرام من المطاط الصناعي، 2 غرام من وكيل علاج) وديغا تماما في فراغ الغرفة لمدة 20 دقيقة.
      2. تحديد ضميمة حول رقاقة العفن مع رقائق الألومنيوم وتصب ببطء PDMS غير مخمرعلى العفن.
      3. خبز القالب مع PDMS في فرن مربع (2 المعلمات الخبز خطوة: خطوة واحدة - 5 دقائق ستزيد من درجة حرارة الغرفة إلى 80 درجة مئوية الخطوة 2 - عقد في 80 درجة مئوية لمدة 17 دقيقة).
      4. قشر بعيدا PDMS من العفن ومكان على رقائق الألومنيوم. قطع رقائق فحص بسكين الجراح، وتحديد الثقوب مع أداة خزعة اللكم.

2. تجميع جهاز

  1. محاذاة قنوات فحص PDMS مع أقطاب العمل على رقاقة الكهروكيميائية يدويا. PDMS العصي بشكل جيد لشريحة الكهروكيميائية، وختم القنوات ومنع التسرب.
  2. توصيل أنابيب مرنة (OD 0.087 'وID 0.015') إلى الكوع البلاستيك أو موصل مستقيم باستخدام أنبوب مرن قصيرة كما محول (OD 0.1875 'و0.0625 ID' '). إرفاق وصلات إلى كل من مداخل اللكم ثقب في الجهاز.
  3. ربط حقنة على الطرف الآخر منالأنابيب ووضع الحقنة في ضخ حقنة. بالتناوب تغيير مجموعة من حقنة، أنبوب، وموصل وفقا لالخطوة الإجراء المطلوب في الفرع 3 و حل المناظر له.

3. تحليل الحمض النووي التهجين

ملاحظة: إدخال كل حل ببطء في قناة بمعدل تدفق 200 ميكرولتر / ساعة حتى يتم شغل القناة بأكملها.

  1. Functionalize كل متناهية العمودية مع مختلف تسلسل ssDNA التحقيق (أداء بالتوازي مع 3 microchannels عمودية منفصلة):
    1. ملء كل متناهية مع حل ssDNA التحقيق حضانة مختلفة (10 ملي العازلة الفوسفات، و 100 مم كلوريد الصوديوم، و 10 ميكرومتر تريس (2 carboxyethyl) الفوسفين (TCEP)، و 1 ميكرومتر التحقيق ssDNA)، واحتضان لمدة 1 ساعة تليها الشطف متناهية مع برنامج تلفزيوني.
    2. ملء متناهية مع محلول يحتوي على 1 ملم من 6 mercapto-1-HEXANOL (صحة الأم والطفل) في منطقة عازلة من 10 ملي PBS، 100 مم كلوريد الصوديوم و1.395 ملي TCEP، وincuيليه باتي لمدة 1 ساعة قبل الشطف متناهية مع برنامج تلفزيوني.
  2. رفع قبالة PDMS، وتناوب 90 درجة إلى اتجاه أفقي، ووضع أسفل لفضح صفوف منفصلة من غرف رد فعل مع كل صف يحتوي على عداد فريدة والإلكترود المرجعي (الشكل S1).
  3. تعبئة و microchannels مع حل قياس السيطرة على 4X تتركز سيترات الصوديوم المالحة (SSC) العازلة، واحتضان لمدة 20 دقيقة.
  4. قياس الخلفية: إملأ و microchannels مع 5 ملي فيري سيانيد / 5 ملي فيروسيانيد في محلول PBS وتسجيل القيم مقاومة للنظام الكهروكيميائية للترددات مختلفة (الكهروكيميائية الطيفي مقاومة، EIS) باستخدام potentiostat متصلة العمل، ومكافحة، وأقطاب المرجعية ( EIS المعلمات: نطاق الترددات من 1 ميغاهيرتز إلى 0.1 هرتز، 10 نقاط البيانات تردد في العقد الواحد، 25 فولت السعة، 5 بالسيارات الاستقطاب مقابل الإلكترود المرجعي). تكرار هذا القياس لكل العاملين في القطب و microchannels.
  5. قياس تهجين الحمض النووي (أداء لكل هدف ssDNA غير التكميلي والتكميلي).
    1. تعبئة و microchannels مع الهدف ssDNA حل قياس 4X تتركز عازلة SSC تحتوي على 1 ميكرومتر من الهدف ssDNA، واحتضان لمدة 20 دقيقة. قياس الحمض النووي وفقا للخطوة 3.4.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

عملية التصنيع السيطرة عليها ودقيقة للجهاز التجريبي ضروري في مجال البحوث. فإنه يسمح للباحثين بالحصول على التجارب التي مرت استنساخه والعالية. هنا نكون قد أظهرت عالية الغلة، وعملية التصنيع الدقيق استنساخ عالية من بيوشيب الكهروكيميائية استنادا ميكروفلويديك (الشكل 1). مع انخفاض معدل الفشل، وقد أظهرت بعض الأجهزة القضايا الربط التي تؤدي إلى تسرب الحل. من أجل التحقق من صحة النشاط الكهروكيميائية من بيوشيب، تتم القياسات voltammetry دوري في شغل و microchannels مع الكهربائية ...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تثبت إجراءاتنا تصنيع وبيوشيب الكهروكيميائية القائم ميكروفلويديك واستخدامه لتحليل الأحداث تهجين الحمض النووي. من خلال عملية التصنيع الدقيق عالية الغلة تسيطر علينا تطوير جهاز تتألف من قنوات الميكروسكيل متكاملة مع مجموعة واسعة من محولات الطاقة الكهروكيميائية. لقد وضعت معايير للرقابة لمعالجة الإجراء ضوئيه من الشريحة الكهروكيميائية والعفن قناة ميكروفلويديك من خلال نهج تكرارية. توفر هذه الخطوات مبادئ توجيهية لخلق المستقبل من غيرها من الأجهزة التحليلية المنمنمة. الأهم من ذلك، أنها توفر و...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الكتاب ليس لديهم ما يكشف.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

المؤلفون تقر مؤسسة روبرت دبليو الألمانية، ووكالة الدفاع لتقليص التهديد (DTRA)، ومؤسسة العلوم الوطنية الناشئة حدود في البحث والابتكار (EFRI) للحصول على الدعم المالي. شكرا الكتاب أيضا ماريلاند Nanocenter وFablab من أجل دعم مرفق غرف الأبحاث.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
رقاقة السيليكون 4 ''Ultrasil4-5664جانب واحد مصقول ؛ نوع P. مخدر البورون. التوجيه 1-0-0 ؛ سمك 500 ميكرون ؛ المقاومة 10-20 أوم & middot; سم
شيبلي 1813 مقاوم للضوء ("PR1") مقاومللضوء الإيجابيMicrochem
AZ5214 مقاوم للضوء ("PR2")Hoechst Celanseمقاوم للضوء الإيجابي
SU-8 50 مقاوم للضوء ("PR3") مقاومللضوءالسلبي Microchem
الذهب TranseneTFAلا
حفر الكرومTransene1020ACبدون تخفيف
PDMS المطاطDow Corning3097366 1004
عامل علاج PDMSDow Corning3097358 1004
أداة تثقيب الخزعةHealthlinkBP20
Tygon أنابيب مرنةCole Parmer & nbsp ؛R 36030.015 "
Tygon محول مرنCole Parmer & nbsp ؛06417-410.0625 "
1 مل حقنةبيكتون ديكنسون301025
فوسفات البوتاسيوم أحادي القاعدةفلوكا1551139
فوسفات البوتاسيوم ثنائي القاعدة اللامائيسيجماRES20765-A7
كلوريد الصوديومسيجما ألدريتشS7653
تريس (2-كربوكسي إيثيل) فوسفينألدريتشC4706
6-mercapto-1-hexanolAldrich451088
20x مركز سيترات الصوديوم المحلول الزجاجيSigma93017
سداسي سيانوفيرات البوتاسيوم (III)Aldrich455946
SSDNA التكميلية # 1تقنيات الحمض النووي المتكاملة (IDT)100 nmole DNA oligo5'-GGGACGTCCACGGAGCGCTA
TCGGAGCTTT-3 '
الهدف ssDNA # 2تقنيات الحمض النووي المتكاملة (IDT)100 nmole DNA oligo5'- / 5ThioMC6-D / ACGCGTCAGGTCATTGACGA
ATCGATGAGT-3 '
ssDNA التكميلية # 2تقنيات الحمض النووي المتكاملة (IDT)100 nmole DNA oligo5'-ACTCATCGATTCGTCAATGA
CCTGACCCGT-3 '
الهدف ssDNA # 3تقنيات الحمض النووي المتكاملة (IDT)100 nmole DNA oligo5'- / 5ThioMC6-D / ACCTAGATCCAGTAGTTAGA
CCCATGATGA-3'
ssDNA التكميلية # 3تقنيات الحمض النووي المتكاملة (IDT)100 nmole DNA oligo5'-TCATCATGGGTCTAACT
GGATCTAGGT-3'
<قوي>أداة < / قوي >
ترسيب بخار كيميائي معزز بالبلازما (PECVD) نظامOxford InstrumentsPlasmaLab 100ضغط الغرفة 1,000 mTorr ، درجة الحرارة 200 & # 176 ؛ C ، طاقة التردد اللاسلكي 20 واط ، الغازات: أ) N2< / sub>O معدل التدفق 710 sccm ؛ ب) تكوين 5٪ SiH 4 < / sub > و 95٪ N2< / sub> معدل تدفق الغازات 170 sccm ، SiO2< / sub> معدل النمو 690 & # 197 ؛ / دقيقة.
وحدة الاخرق DCAJA InternationalATC 1800-Vللكروم: ضغط الغرفة 10 mTorr ، معدل تدفق الأرجون 20 سم سم ، طاقة التيار المستمر الموردة 200 واط ، معدل الرش 10 نانومتر / دقيقة. للذهب: ضغط الغرفة 10 mTorr ، معدل تدفق الأرجون 20 sccm ، طاقة التيار المستمر الموردة 200 واط ، معدل الرش 36 نانومتر / دقيقة.
نظام تبخر الشعاعالإلكتروني Dentonمصمم خصيصاللتيتانيوم: ضغط الغرفة < 2 × 10-6< / sup> Torr ، تم تزويد الطاقة للمدفع الإلكتروني 7.5 كيلو واط ، تيار خيوط 150-200 مللي أمبير ، معدل التبخر 6-10 &# 197 ؛ / ثانية. للبلاتين: ضغط الغرفة < ؛ 2 × 10 < سوب >-6 < / سوب> Torr ، الطاقة الموردة للمدفع الإلكتروني 7.5 كيلو واط ، تيار الشعيرة 150-200 مللي أمبير ، معدل التبخر 2-3 &# 197 ؛ / ثانية.
PotentiostatCH Instruments660D
KD ScientificKDS230
حفر تخفيف الصناعي مضخة حقنة

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Hong, J., Edel, J. B., deMello, A. J. Micro- and nanofluidic systems for high-throughput biological screening. Drug Discov. Today. 14, 134-146 (2009).
  2. Sun, Y., Kwok, Y. C. Polymeric microfluidic system for DNA analysis. Anal. Chim. Acta. 556, 80-96 (2006).
  3. Xu, Y., Yang, X., Wang, E. Review: aptamers in microfluidic chips. Anal. Chim. Acta. 683, 12-20 (2010).
  4. Yang, W., Woolley, A. T. Integrated multiprocess microfluidic systems for automating analysis. J. Lab. Automat. 15, 198-209 (2010).
  5. Gervais, T., Jensen, K. F. Mass transport and surface reactions in microfluidic systems. Chem. Eng. Sci. 61, 1102-1121 (2006).
  6. Song, H., Ismagilov, R. F. Millisecond kinetics on a microfluidic chip using nanoliters of reagents. J. Am. Chem. Soc. 125, 14613-14619 (2003).
  7. Jiang, H., Weng, X. A., Li, D. Q. Microfluidic whole-blood immunoassays. Microfluid. Nanofluid. 10, 941-964 (2011).
  8. Dutse, S. W., Yusof, N. A. Microfluidics-based lab-on-chip systems in DNA-based biosensing: an overview. Sensors. 11, 5754-5768 (2011).
  9. Dittrich, P. S., Manz, A. Lab-on-a-chip: microfluidics in drug discovery. Nat. Rev. Drug Discov. 5, 210-218 (2006).
  10. Craighead, H. Future lab-on-a-chip technologies for interrogating individual molecules. Nature. 442, 387-393 (2006).
  11. Hunt, H. K., Armani, A. M. Label-free biological and chemical sensors. Nanoscale. 2, 1544-1559 (2010).
  12. Dukkipati, V. R., Pang, S. W. Integrated microfluidic system for DNA analysis. IEEE-NANO 2006. Sixth IEEE Conference on Nanotechnology. 1, 162-165 (2006).
  13. Fang, T. H., et al. Real-time PCR microfluidic devices with concurrent electrochemical detection. Biosens. Bioelectron. 24, 2131-2136 (2009).
  14. Pavlovic, E., et al. Microfluidic device architecture for electrochemical patterning and detection of multiple DNA sequences. Langmuir. 24, 1102-1107 (2008).
  15. Xu, X., Zhang, S., Chen, H., Kong, J. Integration of electrochemistry in micro-total analysis systems for biochemical assays: recent developments. Talanta. 80, 8-18 (2009).
  16. Cai, H., Lee, T. M. -H., Hsing, I. M. Label-free protein recognition using an aptamer-based impedance measurement assay. Sensor. Actuat. B-Chem. 114, 433-437 (2006).
  17. Iliescu, C., Poenar, D. P., Carp, M., Loe, F. C. A Microfluidic device for impedance spectroscopy analysis of biological samples. Sensor. Actuat. B-Chem. 123, 168-176 (2007).
  18. Prakash, S. B., Abshire, P. Tracking cancer cell proliferation on a CMOS capacitance sensor chip. Biosens. Bioelectron. 23, 1449-1457 (2008).
  19. Yamaguchi, A., et al. Rapid fabrication of electrochemical enzyme sensor chip using polydimethylsiloxane microfluidic channel. Anal. Chim. Acta. 468, 143-152 (2002).
  20. Beebe, D. J., Mensing, G. A., Walker, G. M. Physics and applications of microfluidics in biology. Annu. Rev. Biomed. Eng. 4, 261-286 (2002).
  21. Mariella, R. Sample preparation: the weak link in microfluidics-based biodetection. Biomed. Microdevices. 10, 777-784 (2008).
  22. Bhushan, B. Springer handbook of nanotechnology. , 3rd ed, Springer. (2010).
  23. Ghallab, Y. H., Badawy, W. Lab-on-a-chip: Techniques, circuits, and biomedical applications. , Artech House. (2010).
  24. Chee, M., et al. Accessing genetic information with high-density DNA arrays. Science. 25, 610-614 (1996).
  25. Ma, K. -S., Zhou, H., Zoval, J., Madou, M. DNA hybridization detection by label free versus impedance amplifying label with impedance spectroscopy. Sensor. Actuat. B-Chem. 114, 58-64 (2006).
  26. Ito, T., Hosokawa, K., Maeda, M. Detection of single-base mismatch at distal end of DNA duplex by electrochemical impedance spectroscopy. Biosens. Bioelectron. 22, 1816-1819 (2007).
  27. Kao, L. T. -H., et al. Multiplexed detection and differentiation of the DNA strains for influenza A (H1N1 2009) using a silicon-based microfluidic system. Biosens. Bioelectron. 26, 2006-2011 (2011).
  28. Li, J., Chen, S., Evans, D. H. Typing and subtyping influenza virus using DNA microarrays and multiplex reverse transcriptase PCR. J. Clin. Microbiol. 39, 696-704 (2001).
  29. Gautier, C., et al. Hybridization-induced interfacial changes detected by non-faradaic impedimetric measurements compared to faradaic approach. J. Electroanal. Chem. 610, 227-233 (2007).
  30. Ma, Y., Jiao, K., Yang, T., Sun, D. Sensitive PAT gene sequence detection by nano-SiO2/p-aminothiophenol self-assembled films DNA electrochemical biosensor based on impedance measurement. Sensor. Actuat. B-Chem. 131, 565-571 (2008).
  31. Kim, J. H. -S., Marafie, A., Jia, X. -Y., Zoval, J. V., Madou, M. J. Characterization of DNA hybridization kinetics in a microfluidic flow channel. Sensor. Actuat. B-Chem. 113, 281-289 (2006).
  32. Dykstra, P. H., Roy, V., Byrd, C., Bentley, W. E., Ghodssi, R. Microfluidic electrochemical sensor array for characterizing protein interactions with various functionalized surfaces. Anal. Chem. 83, 5920-5927 (2011).
  33. Ben-Yoav, H., Dykstra, P. H., Bentley, W. E., Ghodssi, R. A Microfluidic-based electrochemical biochip for label-free diffusion-restricted DNA hybridization analysis. Biosens. Bioelectron. 38, 114-120 (2012).
  34. Wink, T., van Zuilen, S. J., Bult, A., van Bennekom, W. P. Self-assembled monolayers for biosensors. Analyst. 122, 43R-50R (1997).
  35. McEwen, G. D., Chen, F., Zhou, A. Immobilization, hybridization, and oxidation of synthetic DNA on gold surface: Electron transfer investigated by electrochemistry and scanning tunneling microscopy. Anal. Chim. Acta. 643, 26-37 (2009).
  36. Arinaga, K., Rant, U., Tornow, M., Fujita, S., Abstreiter, G., Yokoyama, N. The role of surface charging during the coadsorption of mercaptohexanol to DNA layers on gold: Direct observation of desorption and layer reorientation. Langmuir. 22, 5560-5562 (2006).
  37. Katz, E., Willner, I. Probing biomolecular interactions at conductive and semiconductive surfaces by impedance spectroscopy: Routes to impedimetric immunosensors, DNA-sensors, and enzyme biosensors. Electroanalysis. 15, 913-947 (2003).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

مقالات ذات صلة