עבודה זו מספקת שיטה הזיוף של פלטפורמות מבוססות-droplet microfluidic לבין היישום של microspheres לזיהוי עבור הגברה ננו-ספירה-PCR. שיטת ננו-ספירה-PCR מאפשר לקבל חד גדילי DNA amplicons מבלי המפריד בין שני גדילי ה-DNA.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
עבודה זו מספקת שיטה הזיוף של פלטפורמות מבוססות-droplet microfluidic לבין היישום של microspheres לזיהוי עבור הגברה ננו-ספירה-PCR. שיטת ננו-ספירה-PCR מאפשר לקבל חד גדילי DNA amplicons מבלי המפריד בין שני גדילי ה-DNA.
מיקרופלואידיקה מבוסס-droplet מאפשרים ייצור אמין microspheres הומוגנית בערוץ microfluidic, מתן הגודל מבוקרת של המורפולוגיה של ננו-ספירה שהושג. ננו-ספירה copolymerized עם בדיקה acrydite-DNA היה מפוברק בהצלחה. ניתן להשתמש בשיטות שונות כגון PCR אסימטרי, עיכול אקסונוקלאז, בידוד על מצופים streptavidin beads מגנטי לסנתז DNA חד-גדילי (ssDNA). עם זאת, שיטות אלה לא ניתן להשתמש ביעילות כמויות גדולות של ssDNA נקיים במיוחד. כאן, אנו מתארים ננו-ספירה-PCR פרוטוקול המפרט איך ssDNA יכול להיות ביעילות מוגבר, הופרדו dsDNA פשוט על-ידי pipetting של צינורית תגובת ה-PCR. ההגברה של ssDNA יכול להיות מיושם כמו ריאגנטים פוטנציאליים עבור DNA microarray ותהליכים (שיטתית האבולוציה של ליגנדים על ידי העשרת מעריכית) דנ א-SELEX.
דנ א חד גדילי (ssDNA) בהרחבה נחשב כרכיב הכרה מולקולרית (MRE) בשל תכונותיו מהותי עבור ה-DNA-DNA הכלאה1,2. פיתוח מערכות סינתטי ssDNA יכול להוביל יישומים ביולוגיים כגון ה-DNA מיקרו-מערכים3, oligotherapeutics, אבחון משולב חישה מולקולרי המבוסס על אינטראקציות משלימים4,5.
עד כה, חלקיקי הפולימר בקנה מידה מיקרומטר בהצלחה הוכחו באמצעות מכשירי microfluidic. מספר טכניקות microfluidic הוכחו להיות חזק להפקת microspheres מאוד הומוגנית על זרימה רציפה ב6,הסביבה microchannel7.
במחקר של Lee. et al. 8, פלטפורמה מבוססת-droplet microfluidic לסינתזה microfluidic של הגברה oligo-ננו-ספירה, ssDNA copolymerizable, דווח. פלטפורמת microfluidic מורכב שתי שכבות PDMS (polydimethylsiloxane): חלק עליון עם רשת ערוץ microfluidic ליצירת ננו-ספירה ו תחתון חלק שטוח. הבאנדש שלושה סוגים של ערוצי fluidic PDMS: 1) זרם התמקדות ערוץ לדור droplet 2) ערוץ סרפנטין לערבוב שני פתרונות, 3) ערוץ הפילמור רציפים התמצקות ננו-ספירה. לאחר שני זורם immiscible הם הציגו לתוך ערוץ fluidic PDMS אחד, שאפשר להכריח את הזורם דרך מבנה צר דיזה. ההתנהגויות זרימה כגון ערוץ גאומטריה, קצב הזרימה צמיגות להשפיע על הגודל ועל מורפולוגיה של ננו-ספירה. לכן, ניתן לחלק לזרם המרכזי נוזלי microscale monospheres9,10.
. הנה, ננו-ספירה מפורט-PCR פרוטוקול מסופק עבור ההגברה של ssDNA. ראשית, מתואר תהליך עיצוב של התקן מבוסס-droplet microfluidic. לאחר מכן, הדרך באילו לזיהוי microspheres יכול להיות functionalized עם תבנית ה-DNA אקראית באופן משלים הוא הסביר. לבסוף, מוצג עבור הגברה ssDNA פרוטוקול ננו-ספירה-PCR.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. ייצור של פלטפורמה Microfluidic PDMS
2. הפקת לזיהוי Oligo-Microspheres
3. ביצוע לזיהוי Oligo-Microspheres נחשב
4. ביצוע את ה-DNA הכלאה על פני השטח של Oligomicrosphere לזיהוי
הערה: זהות DNA בדיקה עם 5'-NH2-הקבוצה, במקום 5'-acrytide שינוי נוסף לתוך פתרון אני ונבדק המכילות Ap microspheres במקביל. תוצאות הדנ א הכלאה מוצגים באיור2. הפתרון רגשים (cAp) התווית על-ידי Cy3 oligonucleotide משלימים יוצב בחדר חשוך.
5. אסימטרית PCR עבור הגברה ssDNA
6. ננו-ספירה-PCR עבור הגברה ssDNA
הערה: סעיף זה מתאר הפרוטוקול עבור הגברה ssDNA בשפופרת תגובת ה-PCR. ננו-ספירה-PCR תגובות בוצעו ב- 50 μL של התגובה האחסון. רצפי מפורט נהגה להגביר ssDNA מפורטים בטבלה 5. במקרה זה, Ap על פני השטח של microspheres יכולים anneal לתבניות DNA אקראית באופן משלים. זהו צעד חשוב מאוד לייצור גדילי DNA משלימים (צירוף ד. נ antisense, איור 3). ה-DNA מורחב משמש כתבנית עבור הגברה ננו-ספירה-PCR.
7. מיקרוסקופיה קונפוקלית רכישה
הערה: התוצאות של ננו-ספירה-DNA בדיקה הכלאה הם עם תמונה תחת מיקרוסקופ קונפוקלי. ניתוח תמונות מתבצעת באמצעות ImageJ.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פלטפורמת ה-microfluidic מבוסס-droplet פולימריים מפוברק מורכב PDMS שתי שכבות (איור 1 א'). שלושה סוגים של רשתות ערוץ microfluidic משמשים ליצירת microspheres: 1) זרימה-התמקדות הגיאומטריה כפי שמוצג איור 1b, 2) ערוץ סרפנטין לערבוב פתרון אני והפתרון II ו- 3) ערוץ הפילמור ננו-ספירה התמצקות. הגובה של כל הערוצים היה 60 μm. אורך הערוץ עבור ערבוב ו הפילמור היו 74.35 מ מ, 94.45 מ מ, בהתאמה. רוחב microchannel עבור שני זורם נוזל immiscible ואח...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מזהמים של dsDNA הם נושא מרכזי ב- ssDNA הגברה. זה נשאר קשה למזער את dsDNA הגברה קונבנציונאלי אסימטרי PCR הגברה15. בנוסף, למרות שיפורים טכניים ליצירת ssDNA אפשרו לנו להגדיל את היעילות של תפוקה של הדוגמה, בידוד ssDNA הוא עדיין בעייתי בשל העלויות הגבוהות שלה טיהור לא שלם לקידומם.
PCR אסימטרי הוא אחד מהשיטות המאתגרים ביותר המשמשים לעבודה עם ssDNA. שיטה זו חלה כמויות שוויוני של פריימר (למשל, 20: 1 יחס) על מנת לייצר כמויות גדולות של ssDNA. עם זאת, קשה מאוד למטב את כל ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים יש שאין ניגודי אינטרסים לחשוף.
מחקר זה נתמך על ידי פרוייקט שכותרתו "קואופרטיב תכנית המחקר עבור חקלאות מדע & טכנולוגיה פיתוח (פרויקט מס ' PJ0011642) "ממומן על ידי המינהל לפיתוח כפרי, הרפובליקה של קוריאה. מחקר זה נתמכה גם בחלקו על ידי מענק (ה-NRF-2017R1A2B4012253) של התוכנית מחקר מדעי בסיסי דרך לאומי מחקר קרן (ב- NRF) במימון של משרד המדע, ICT ותכנון העתיד, הרפובליקה של קוריאה. מחקר זה גם נתמך על ידי מענק (N0000717) של התוכנית לחינוך עבור מדמין והתכנסות תעשייתי ממומן על ידי משרד המסחר, התעשייה, האנרגיה, הרפובליקה של קוריאה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| פולידימתילסילוקסן נוזלי, PDMS | Dow Corning Inc. | Sylgard 184 | רכיבי שבב |
| 40% אקרילאמיד: תמיסת ביס (19: 1) | רכיבי 1610140 ביו-ראד | של אמוניום פרסולפט הניתן לקופולימריזציה | |
| , APS | Sigma Aldrich | A3678 | מקשה של אקרילאמיד: תמיסת ביס |
| N, N, N′, N′-Tetramethylethylenediamine, TEMED | Sigma Aldrich | T9281 | זרז של אמוניום פרסולפט |
| שמן מינרלי | סיגמא אולדריץ' | M5904 | טבלה 1. פתרון III. רכיב של ריאגנטים מיקרוספריים |
| Cy3 המסומן בבדיקות אוליגונוקלאוטידים משלימות | Bioneer | סינתז | טבלה 3. מידע על רצף |
| ssDNA אקרידיט שכותרתו בדיקה | Bioneer | סינתזה | טבלה 1. פתרון I. רכיב של ריאגנטים מיקרוספריים |
| Tris | Biosesang | T1016 | רכיבים של מאגר TE, תמיסת חיץ pH |
| EDTA | Sigma Aldrich | EDS | רכיבים של מאגר TE, הסרת יונים (Ca2+) |
| Ex taq | Takara | RR001A | ssDNA הגברה |
| מיקרוסקופ קונפוקלי | Carl Zeiss | LSM 510 | זיהוי אוליגונוקלאוטידים חשיפה של משטח המיקרוספרה |
| מיקרוסקופ אור | Nikon Instruments Inc. | ליקוי חמה 80i | חישוב מספר מיקרוספירות |
| T100 Thermal Cycler | Bio-rad | 1861096 | ssDNA הגברה |
| כף יד מטפל בקורונה | אלקטרו-טכני | BD-20AC מעבדה | בקורונה טיפול משטח הידרופילי |
| פלטה חמה | כצלחת | HI-1000 | לריפוי משאבת מזרק PDMS נוזלית |
| kd מדעית | 78-1100 | זרימה אחידה של תמיסה I ופתרון II | |
| מדחס | Kohands | KC-250A | בקרת זרימה של Solution III |
| Bright-Line Hemacytometer | Sigma Aldrich | Z359629 | חישוב מספר המיקרוספירות |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה