Dans plusieurs domaines comprenant le contrôle de l'environnement, la fabrication de nourriture, et la recherche biomédicale, la capacité d'exécuter des mesures précises est principale à un grand choix d'études.
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Tandis qu'il est suffisant d'effectuer seulement une mesure unique parfois, comme la surveillance de glucose dans un diabétique, quelques études exigez les mesures des analytes multiples.
Au cours des années, des technologies sophistiquées capables d'exécuter des mesures multiplex ont été développées pour cette raison comprenant les chromatographes en phase gazeuse, le HPLCs, et les spectromètres de masse.
Une technologie neuve puissante qui peut effectuer l'ensemble complexe des mesures multiples exigées par plusieurs différents inducteurs est la puce ADN de fibre optique.
Puces ADN de fibre optique - une synthèse de la technologie
Il y a des limitations aux méthodes contemporaines de mesure une fois confronté au besoin de mesures précises multiples d'un système complexe. Limitations spectroscopiques et chromatographiques d'exposition étant donné qu'un mélange complexe peut contenir les analytes qui superposent dans leurs propriétés spectroscopiques et de séparation.
Les puces ADN n'ont pas de telles limitations. Une puce ADN typique, ou la « laboratoire-sur-un-frite », comporte un substrat avec plusieurs différents accepteurs (caractéristiques) déposés là-dessus. Le substrat utilisé peut être en verre, silicium, nylon, ou un grand choix de plastiques.
Chaque caractéristique a une seule spécificité obligatoire qui permet aux analytes multiples dans un mélange d'être séparées entre eux et s'analysées séquentiellement. Lors de gripper, une modification de signe se produit à la caractéristique, qui est trouvée par l'intermédiaire d'un mécanisme de transduction. Le signe peut être optique, électrochimique, thermique, ou un changement de Massachusetts.
Dans une puce ADN fibreoptique, des fibres optiques sont employées comme substrat de puce ADN, ainsi que méthode de dépistage. Des fibres optiques sont faites de deux types différents de glace ; une glace de faisceau entourée par un revêtement en verre qui a un index inférieur de réfraction.
Ceci permet à la fibre de transmettre la lumière au-dessus des longues distances avec peu d'atténuation. L'échantillon est immobilisé sur une extrémité d'une fibre optique, puis plusieurs fibres, chacune avec une sonde immobilisée différente témoin sur son bout, sont empaquetées ensemble.
Quand un ligand grippe à la sonde, l'émission de fluorescence est déclenchée et trouvée par une caméra ccd.
Applications des puces ADN de fibre optique
Des puces ADN de fibre optique ont été appliquées à beaucoup de différents projets de recherche avec des objectifs diagnostiques multiples. Quelques applications de la technologie comprennent le dépistage de la substance d'algues nuisible de fleur, de l'analyse des protéines, de la migration des cellules, et de l'analyse de l'ADN.
Analyse de protéine
Une analyse de dépistage de protéine basée sur des analyses immunisées enzyme-jointes de sorbant (ELISA) peut être adaptée à un format de puce ADN de fibre optique en immobilisant un anticorps de saisie sur la surface d'un microbead et en mettant le microbead au bout de la fibre optique. L'anticorps de dépistage transportant le fluorophore grippera alors à l'anticorps de saisie, activant une émission fluorescente.
Migration des cellules
Des puces ADN de fibre optique peuvent être employées pour des analyses de migration des cellules en immobilisant les protéines cibles (fibronectine et collagène) qui activent l'adhérence cellulaire. Les bouts de sonde sont alors lavés avec des cellules de fibroblaste marquées avec une teinture fluorescente. L'émission d'un signe fluorescent se produit quand les substances anti-migratrices sont présentes dans les cellules.
Analyse de l'ADN
La technologie de puce ADN de fibre optique est couramment des utilisations dans l'analyse de l'ADN. Des sondes ADN monocatenaires sont fixées aux microsphères et apposées aux extrémités des fibres optiques. Des échantillons monocatenaires fluorescent marqués d'ADN sont alors mis sur la puce ADN, et les fibres optiques sont surveillées pour la fluorescence. Les brins d'ADN complémentaires hybrideront entre eux, prouvant que la séquence d'ADN d'objectif est présente dans l'échantillon.
Dépistage de substance d'algues nuisible de fleur
Les fleurs d'algues relâchent les toxines qui peuvent menacer les moyens côtiers comprenant des poissons et d'autres organismes. Dans une étude, une puce ADN de fibre optique a été employée pour trouver des organismes entraînant les fleurs d'algues nuisibles (HABs) utilisant l'ARN ribosomique de plusieurs substances d'objectif immobilisées sur des microsphères pour produire une sonde de saisie et mises dans une puce ADN. Les chercheurs ont alors développé un immunoessai de sandwich qui a été appliqué à la puce ADN et employé pour trouver des organismes de HAB.
Nez artificiel
Basé sur le système olfactif mammifère qui a différents boîtiers des cellules capables identifier différentes odeurs, cette seule approche à la détection optique a été développée ces dernières années.
Les nez électroniques ont été autour pendant plus de trois décennies qui utilisent un choix de détecteurs croix-réactifs. Cependant, ces systèmes ont un inconvénient significatif : reproductibilité. Pendant qu'ils doivent être au fil du temps régulièrement remonté dus à la perte de sensibilité, des systèmes de détecteur doivent, en réalité, être recyclés chaque fois car la puce ADN ne peut pas être reproduite exact chaque fois.
Les nez artificiels basés sur puce ADN de fibre optique utilisent une teinture solvatochromic ajoutée aux microsphères qui brille par fluorescence à différentes longueurs d'onde quand certaines odeurs sont trouvées. Après qu'une première période de « formation » pour la puce ADN qui comporte l'exposition à une gamme des analytes de vapeur, des algorithmes soient employés pour accumuler une bibliothèque (effectivement une « mémoire ") des odeurs et de leur réaction d'associé dans la puce ADN. Les algorithmes utilisés sont de beaucoup de différents types, mais entrent grand dans deux catégories : dirigé et non guidé. Les nez artificiels basés sur puce ADN fibreoptiques sont auto-codage.
Une bibliothèque des microsphères avec différents compositions et profils est fait au hasard distribuée en travers de l'extrémité repérée d'une fibre optique pour accumuler le nez artificiel. Différents profils temporels de réaction sont identifiés et utilisé pour tracer la position des microsphères sur le choix et une fois su, la puce ADN est employée pour des buts analytiques.
Se traduire, tandis qu'encore nécessaire, est beaucoup plus simple avec un nez artificiel basé sur puce ADN fibreoptique que des méthodes plus traditionnelles, qui effectue à ce système beaucoup plus fiable et plus reproductible.
En conclusion
Les puces ADN de fibre optique sont une frontière neuve dynamique dans la mesure des systèmes moléculaires, biologiques, et environnementaux complexes qui fournissent encore plus caractéristiques fiables pour un grand choix d'industries que des modes plus contemporains d'analyse ont des points faibles dans la fourniture.
Il est susceptible qu'elles continueront à être développées à l'avenir, portant des voies neuves de recueillir l'information indispensable sur les mélanges complexes des analytes dans les systèmes biologiques et chimiques depuis de nombreuses années pour venir.
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