2021年06月16日
遺伝子解析の科学的研究におけるマイクロフルイディクスの利用
MEMS(Micro-Mechanical Metalworking Technology)をベースにしたμTAS(Miniature Total Analysis System Software)は、ここ10年ほどの間に世界の最先端技術の一つとして発展してきました。 この技術は、有機化学や生物学に関わる試料調製、生物学的・化学的変化、分離、検査の全過程を数立方センチメートルのチップに小型化または基本的に小型化したマイクロ・フルシステムソフトウェアであり、異なる生物学的・化学的変化の全過程を実行し、その物質を分析するために使用されます。 現段階では、マイクロ流体チップはμTASで最も活発な産業であり、開発トレンドの最前線となっています。 通常、マイクロ流体チップは、バイオ医療、新薬の生成と選択、食品と製品の品質検査、環境モニタリング、犯罪科学、軍事科学、航空宇宙科学研究など、あらゆる分析産業で使用され、その中でもバイオ分析はネットワークのホットスポットとなっています。 現在、主なアプリケーションは、ヌクレオチドの単離と定量分析、DNAシーケンス、遺伝子変異と遺伝子発現の違いの分析などに集中しています。 本稿では、近年の世界におけるマイクロ流体マイクロアレイを用いた遺伝子解析の研究成果を紹介する。
ポリメラーゼ連鎖反応
ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)は、体外のヌクレオチド分子の構造を増幅する方法で、生物医学のさまざまな業界で広く利用されています。3つの温度セグメントの反復循環システムに重要な操作プロセスを反映して、酵素反応によって特殊なDNA断片を増幅し、増幅された材料は、病気の診断、検出機関や血液中のユニークな病気の確認に使用することができます。 体内や血液中のユニークな細菌やウイルスの感染を検出します。 基本的なPCRのプロセスは、サンプルの準備、増幅、検査と、時間と手間がかかりますが、マイクロ流体チップ技術をPCRの増幅や関連する検査に使用すると、プロセスを簡略化し、検査の効率を大幅に向上させることができます。 現段階では、リフレクタープールで固定的に増幅するPCRと、連続的に移動するPCRが、チップ上でのPCR増幅の2つの重要な方法となっている。 前者は、反射鏡プールの温度の規則的な変化を反映した静的なデータに基づいており、後者は、3つの異なる温度ゾーンを順次通過する生体サンプルの助けを借りて増幅されます。
しかし、複数のサンプルを連続して増幅する場合、単位時間あたりに増幅されるサンプル数が少なくなり、また、人力でサンプルを交換するため、相互に汚染される可能性が高くなります。 上記の欠点を解消するために、精鋭チームが開発した35増幅サイクル方式のスパイラル安全溝マイクロ流体PCRサンドイッチガラスチップは、26分で6012bpのDNAをわずか10ng/mlの濃度値で増幅することに成功した。チップ内の流動流体が内側から失われることで、マイクロ安全溝に反射流体が流れる際の分散と摩擦抵抗が減少し、小径の 石英石のキャピラリは、シーケンシャルインジェクションシステムソフトウェア(SI)のリンクチャネルとして使用されており、デッドボリュームを0.3nlに抑えることで、増幅プロセス全体の中で中小規模のアップグレードされたサンプルの自動制御システムを完成させ、チップ上の複数のサンプルの連続自動増幅、マイクロリットルサンプルの自動サンプル交換、連続PCR増幅、マイクロセーフティーチャネルの洗浄などの役割を果たし、サンプル間のクロスコンタミネーションが発生しません。 サンプル間のクロスコンタミネーションはありません。 市販のフロースルー型マイクロ流体PCRチップを使用することで、PCRの迅速な増幅に成功したことは容易に理解できる。その利点は、増幅が速いこと、操作が簡単なこと、サンプルや実験試薬の塗布量が少ないこと、チップを複数回再利用できることなどである。
ヌクレオチドの分離とトランスクリプトームのシークエンス
バイオサイエンス業界におけるマイクロ流体解析の重要なターゲットの一つがヌクレオチドの解析です。 静電場の増加によるジュール熱電効果が低いこと、導入試料の量が少ないこと、マイクロセーフティーチャンネル基準での分子拡散レベルが低いことから、ヌクレオチドの確認分離におけるマイクロ流体電気泳動の原理分析は、タブレットコンピュータのゲル電気泳動の識別作業能力よりもはるかに優れています。 マイクロチップの迅速かつ高品質な分離効率は、オリゴヌクレオチド、DNA、RNAフラグメントの分析、およびそれらの遺伝子のジェノタイピングやトランスクリプトームのシークエンスで十分に発揮されます。 マイクロチップでのDNAジェノタイピングは、迅速な遺伝子同定を可能にし、分子生物学、診断、遺伝子薬理学、医薬品検査のレベルでの特性を著しく向上させます。
この10年間、マイクロ流体解析チップの技術改良と開発動向に伴い、マイクロ流体解析チップのシステムソフトウェアで単離できるDNA断片の長さが徐々に拡大し、DNA断片のトランスクリプトームシーケンスや遺伝情報の単離・解析が可能になり、同時にパラレルサーフェス解析が可能なマルチプレックスアレイチップが発生しています。
多形性テスト
SNP(SingleNucleotidePolymorphism)は、ゲノム上の物理的な地図の理想的な遺伝子マーカーであり、代謝、成長・発達、病因に関わる遺伝子の正確な局在化を実現することができます。 その数は、おそらく300万人を超えるだろう。
微流控芯片：流動狀況、基本概念及研究成果
伴隨著微流控芯片(microfluidicchips)，又稱之為集成ic試驗室(labonachip)或微全數據分析系統(μTAS)技術性的迅猛發展，微尺度流動的基礎研究慢慢產生經營規模。微流控芯片以微尺度下流體輸運為服務平台，根據對流動的...
微流控设计方案产品研发-微流控芯片试验的历史时间
微流控芯片实验室是一种小型化的系统集成，它将一个或好几个在实验室中进行的剖析集成化到一个芯片中。芯片实验室的研究关键集中化在好多个主要用途，包含血液制品、DNA剖析，及其有机合成等。将实验室开展的生物化学实际操作小型化具备诸多优势，比如成本...
Microfluidic chip technology and its application in biomedical engineering
MicrofluidicChip ist ein kleines Modul zur Analyse der mikrobiellen chemischen Zusammensetzung und eine Systemsoftware, ...
