BOB综合体育官网app下载-新型3D打印快速DNA分离微流控磁平台

生物样品的纯化或分手，特殊是作为生物信息存储份子的脱氧核糖核酸(DNA)，是很多遗传学研究、法医学、罕有病临床诊断、癌症诊断和/或病毒疾病的要害和出发点。到今朝为止，很多分歧的手艺，如粒径解除色谱法、离子互换色谱法、亲和色谱法、碱性萃取法、盐析法、滤纸、硅胶基质(凝胶、树脂或微球)、磁性珠(市道上有填料柱、重力柱、自旋柱、自旋板和磁支架)等，都已被便利地用在分手DNA。 bob综合体育app登录官网 相较在传统的方式，微流系统统供给小型化的尝试室范围的利用，答应在几微米乃至纳米的操作，实现更好的正确性，削减阐发时候，并提高全部隔离进程的靠得住性，同时最年夜限度地削减交叉污染的风险。在微标准上切确节制流体的能力为用持续活动进程和微流系统统中的各类功能组件(如通道、阀门、泵、夹杂器和传感器)代替批顶装备斥地了很多可能性。在这项研究中，我们提出了一种新的磁性平台，作为在螺旋微流控装配中把持超顺磁珠快速分手DNA的立异解决方案。成立了一个计较模子来评估永磁体在平台上的定位和扭转。研究内容 将超顺磁性二氧化硅微颗粒(1mg)加载到基在pdm的微流控芯片中(图1D)。将负载颗粒的微流控芯片放置在磁性平台上(图1A)。磁场是由微流控芯片下的磁体扭转发生的。打针器泵以所需的流速(5 20 μL/min)将缓冲液送入微流控装配。每次尝试最先时，用含有6 M Gu-HCl的连系介质1 × TE (10 mM Tris, 1 mM EDTA)缓冲液(pH 6.0)以20 μL/min的速度洗涤2 min，制备分手系统。DNA分手首要经由过程三个步调进行:(i)吸附，(ii)洗涤和(iii)洗脱。 图1(A) CAD模子和3D打印平台，(B)平台的CAD分化图，(C)用在PDMS成型的金属模具，(D)微流控芯片(硬币直径26.15 mm)。 在15,000、30,000和80,000倍的5、2和1 μm bars的SEM图象中，磁性二氧化硅颗粒在描摹上别离为球形和单分离，约为6 μm(图2B)。概况化学成份包括O、Si和Fe原子，其重量别离为51.03、33.02和15.95%(图2B)。FTIR光谱显示了磁性硅珠的化学布局如图2C所示。1060 cm 1处的峰代表布局中的Si O Si键。630,570和440 cm 1处的接收带属在铁纳米粒子(Fe O拉伸)。6经由过程VSM阐发取得的磁滞曲线(图2D)来评估颗粒的磁性。磁滞曲线显现超顺磁特点，磁饱和度约为10 emu/g。另外，氧化铁纳米粒子(SPION)包覆的二氧化硅微粒子对矫顽力没有永远磁化。 图2(A)合成磁性颗粒的形态布局(SEM图象)，(B)概况化学(EDX成果)，(C)化学布局(FTIR光谱)，(D)磁机能(VSM成果)。 采取两种分歧类型的DNA作为模子DNA:鱼精子DNA和分歧浓度的人胎盘DNA进行微流控DNA分手。起首用鱼精子DNA进行分手，每步的流速为10 μL/min。分手在30分钟内完成(吸附10分钟，洗涤8分钟，洗脱10分钟，改换打针器约1分钟)。在pH为6.0的连系缓冲液中，鱼精子DNA被吸附到颗粒上。如图3A所示，鱼精子DNA吸附量跟着DNA负载量的增添而增添。在必然数目的DNA后，吸附剂(磁性二氧化硅颗粒)到达饱和点，不再吸附吸附剂份子(DNA)，从而到达最年夜吸附容量(qm)。吸附效力曲线显示，尝试qm约为100μg/mg颗粒(图3A)。Sips吸附模子也被用在理解吸附进程的行动。Sips模子对鱼精子DNA吸附的回归系数(R2)为0.990。模子的qm值为121 μg/mg。吸附等温线模子注解，该系统可能以化学吸附为主，可以认为是一个单层吸附进程。操纵人胎盘DNA研究了在不异前提下(每步流速为10 μL/min，连系缓冲液pH为6.0)系统的吸附行动。选择较高的浓度来肯定不用耗DNA样品的最年夜吸附量(图3B)。尝试发现qm约为110 μg/mg，这与文献中几种批处置系统中利用的磁性纳米颗粒(16 121 μg/mg)相当。Sips模子拟合尝试数据点，回归系数为0.998,qm为109 μg/mg，与尝试数据吻合杰出。采取分歧pH值的1 × TE缓冲液测定其解吸效力。以10 μL/min和100 μL洗脱量的鱼精子DNA在室温下反复尝试3次(图3C)。 成果注解，化学彼此感化在解吸进程中也起主导感化。跟着洗脱缓冲液pH值从7.0增添到9.0，解吸效力也从18%增添到38%。 图3(A)鱼精子DNA和(B)人胎盘DNA的吸附量。在每种流速下(样品流速为10 μL/min)，三次自力反复尝试的平均值均为±尺度误差。(C)分歧ph值下鱼精子DNA的解吸效力。每一个pH值下3次反复尝试(样品流速为10 μL/min)。 以鱼精子DNA为模子DNA，连系缓冲液pH为6.0，洗脱缓冲液pH为8.0，研究了流速对分手步调的影响，比力了近似材料和分手DNA所用的方式。为此，别离以5、10、20 μL/min的流速进行3次反复尝试。由图4可知，吸附效力与流速成反比，在10 μL/min的流速下，吸附机能在70%摆布到达饱和。在到达饱和后，磁性颗粒不再具有连系额外DNA的能力，这致使吸附效力到达平台期。跟着流速的下降，DNA缓冲液在微通道内的逗留时候会增添，从而影响颗粒概况与DNA份子的接触时候，从而影响吸附动力学和静电彼此感化，从而提高DNA吸附。另外，微粒上的阻力也减小了，这使得DNA份子更轻易附着在微粒上。对解吸机能进行评价时，可以较着看出，解吸效力跟着流量的增添而增添，当流量为20 μL/min时，解吸效力可达75%摆布。这可以归因在感化在DNA份子上的阻力的加强，这有助在从颗粒概况分手。 在摹拟中，重离子垂直入射，MCD-FET和CAVET最敏感的位置都在p基右边，图9中灰色箭头所示，p基四周存在高电场区。斟酌到最坏的环境，重离子会穿透全部装配。图4显示了MCD-FET和CAVET在关断状况(VDS = 100 V, VGS = 0 V)下的IDS随时候的转变。MCD-FET和CAVET的IDS均上升到当前峰值(Ipeak)，随后逐步下降。与CAVET比拟，MCD-FET表示出10.11 mA的低峰，下降了64.9%。 图4分歧流速下平台对鱼类精子DNA的吸附、解吸和分手效力。这些值是在每一个流量下三次自力反复尝试的平均值，±尺度误差。 为了快速分手DNA，总操作时候必需连结在最低限度。吸附效力在5 μL/min时最好，解吸效力在20 μL/min时最好。10 μL/min时的吸附效力也接近5 μL/min时的吸附效力。在较短处置时候的最好操作前提下，吸附步长为10 μL/min，洗涤息争吸步长为20 μL/min，操作时候为10 min(吸附5 min，洗涤2 min，洗脱3 min)，分手效力可达50%以上。 表1给出了我们的平台与文献中可用的其他手艺的分歧方面的比力。 表1文献中分歧DNA分手方式的比力 固然有比我们平台的分手效力更高的方式，但斟酌到样品的数目、装载样品的数目和处置时候，我们的平台具有更高的机能。但仍有改良的空间，特殊是在解吸进程中。在文献中，有研究经由过程将洗脱缓冲液中的盐量增添到1m，并在高温下利用磷酸盐缓冲液来提高解吸效力。是以，我们的平台的解吸机能可以进一步提高，这将提高分手效力。另外，我们的螺旋微通道内有40μL的体积，这影响了加工时候。微通道的体积、通道尺寸和流速可以进行优化，以进一步缩短处置时候，从而确保快速隔离。我们的平台设计很是矫捷，现实上，微通道的几何外形可以按照要处置的样品数目进行优化。总结与瞻望 在这项研究中，提出了一种新型的小型扮装置作为3D打印的微流控磁平台，用在快速分手DNA。这类新奇的设计使磁性颗粒在螺旋微通道的限制下持续活动。开辟了一个计较模子来评估磁把持粒子的有用性。 内部合成的超顺磁单分离二氧化硅颗粒用在分手鱼精子和胎盘DNA。经由过程周全的尝试评估了平台的吸附、解吸和隔离效力。我们的尝试注解，在我们的平台上，DNA分手可以在10分钟内完成。 比来，我们的团队开辟了柔性液压储层(FHR)，用在样品加载到微流控芯片中。带有集成阀门的新版本FHR正在开辟中。跟着新版本FHR的实行，在手术进程中不需要改换打针器，这终究将使全部进程完全主动化。另外，我们的平台具有矫捷的设计，可以按照特定利用点窜FHR和微通道的体积。 是以，斟酌到样品数目的矫捷设计，快速阐发，依靠在相对不太复杂的装备，低本钱制造，和最主要的是，具有便携式护理点测试的潜力等优异特征，我们的平台是低本钱，快速DNA分手的可行选择。进一步提高分手效力和利用我们的平台分手分歧的生物材料，如细菌、病毒、外泌体等，将是我们将来的一些研究标的目的。 论文信息：Gnes Kibar, Buigra Sartarslan, Serkan Doganay, Gokay Yildiz, O. Berk Usta, and Barbaros Cetin. 论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.analchem.3c04412

(责任编纂：admin)