TWOJA PRZEGLĄDARKA JEST NIEAKTUALNA.

Wykryliśmy, że używasz nieaktualnej przeglądarki, przez co nasz serwis może dla Ciebie działać niepoprawnie. Zalecamy aktualizację lub przejście na inną przeglądarkę.

 

Nasi studenci konstruują laboratorium chipowe do analizy DNA

Data: 20.04.2017 Kategoria: nauka/badania/innowacje

Na Politechnice Wrocławskiej w ramach projektu studenckiego powstaje innowacyjne urządzenie do analizy materiału genetycznego. - To przenośnie laboratorium, niewielkich rozmiarów, które pozwoli na zbadanie bardzo małej ilości próbki – zapowiada Maciej Sasowski, prezes Koła Naukowego Mikroinżynierii, Mikroelektroniki i Mikrosystemów  M3

- Urządzenie to wykorzystuje metodę łańcuchowej reakcji polimerazy (ang. polymerase chain reaction, PCR), powszechnie stosowaną w stacjonarnych urządzeniach laboratoryjnych do analizy DNA np. w mikrobiologii, archeogenetyce czy kryminalistyce – wyjaśnia Maciej Sasowski. Wraz z inżynierem Arkadiuszem Walą przy wsparciu dra inż. Wojciecha Kubickiego zastosowali tę technologię, ale w mikroskali.

Lab-chip ze szkła

mikrosystemdna01.jpgSercem urządzenia jest miniaturowe laboratorium chipowe (lab-chip), które zawiera sieć mikroskopijnych kanałów przepływowych do precyzyjnego zarządzania próbką materiału genetycznego o objętości pojedynczych mikrolitrów.  - Lab-chip wykonany jest w całości ze szkła z wykorzystaniem technik mikroinżynieryjnych, opracowanych w Zakładzie Mikroinżynierii i Fotowoltaiki – mówi student.

Podstawą rozwoju współczesnej elektroniki jest miniaturyzacja. Mikrosystemy MEMS (Mikro-elektro-mechaniczne systemy) znajdują się praktycznie wszędzie: w telefonach komórkowych, samochodach, sprzęcie gospodarstw domowego, telewizorach, ale także urządzeniach do diagnostyki medycznej. – Obecny rozwój technik mikrosystemowych pozwala na wykonywanie coraz mniejszych i wydajniejszych urządzeń - mówi Maciej Sasowski.  Dlatego ich wynalazek ma być prosty w obsłudze i relatywnie tani w produkcji, tak aby mógł znaleźć zastosowanie w każdym laboratorium biologii molekularnej, ale także  w szpitalach oraz klinikach medycznych i weterynaryjnych (np. wykrywanie lekooporności, testy ojcostwa, analiza kryminalistyczna), jak również rutynowych badaniach genetycznych. 

Niewielkie i przenośne

Projekt studentów Politechniki wykorzystuje reakcję PCR, najczęściej używaną i najskuteczniejszą w badaniach genetycznych. - Technika ta bazuje na cyklicznych zmianach temperatury „koktajlu genetycznego” w zakresie 50-95°C, czego efektem jest powielenie łańcuchów DNA i uzyskanie ponad milionkrotnego namnożenia materiału w próbce w ciągu godziny – wyjaśnia Maciej Sasowski. Dodaje, że zaawansowane termocyklery PCR pozwalają na analizę śladowych ilości DNA w czasie rzeczywistym, ale ze względu na wysoki koszt sprzętu, długi czas analizy i duże zużycie kosztownych odczynników ich zastosowanie jest w praktyce ograniczone do nielicznych laboratoriów stacjonarnych.

mikrosystemdna3.jpgStudenci zastąpili klasyczny termocykler miniaturowym lab-chipem PCR, który może być produkowany masowo.  Innowacyjność ich projektu polega na cyklicznym przepuszczaniu koktajlu genetycznego przez strefy grzejne wydzielone w układzie mikrofluidycznym lab-chipa, co znacznie skraca czas analizy i umożliwia  większą wydajności namnażania DNA.  Autorzy projektu zastosowali techniki mikroinżynieryjne obróbki szkła, które pozwalają na wykonanie szklanego laboratorium chipowego z siecią odpowiednio zaprojektowanych kanałów. - Ta innowacyjna technologia gwarantuje neutralność biologiczną urządzenia, co jest kluczowe w procesach związanych z DNA – tłumaczy Maciej Sasowski.

Oprócz szklanego chipa studenci wykonali też prototyp stanowiska pomiarowego, zawierającego m.in. miniaturowe pompki i zawory do sterowania przepływem próbki w mikrokanałach, układ akwizycji obrazu z lab-chipa, system synchronizacji, moduły komunikacyjne i oprogramowanie sterujące.

Maciej Sasowski: - Docelowo urządzenie będzie miało postać niewielkiej skrzynki z wbudowanym minikomputerem i wyświetlaczem graficznym, a operacje wykonywane przez użytkownika będą ograniczone do umieszczenia lab-chipa z próbką wewnątrz urządzenia. Laboratorium ma mieć zasilanie bateryjnie.

Obecnie trwają testy urządzenia z wykorzystaniem symulantów, a w kolejnym etapie będą to próbki rzeczywistego materiału genetycznego.

Iwona Szajner

Galeria zdjęć

Politechnika Wrocławska © 2017

Nasze serwisy używają informacji zapisanych w plikach cookies. Korzystając z serwisu wyrażasz zgodę na używanie plików cookies zgodnie z aktualnymi ustawieniami przeglądarki, które możesz zmienić w dowolnej chwili. 

Akceptuję