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Microarray a fibra ottica

In parecchi campi compreso il controllo ambientale, la fabbricazione dell'alimento e la ricerca biomedica, la capacità di realizzare le misure accurate è chiave a vari studi.

Analisi del DNA

Credito di immagine: Connetta il mondo/Shutterstock.com

Mentre è sufficiente effettuare soltanto una singola misura in alcuni casi, quale il video del glucosio in un paziente diabetico, alcuni studi richieda le misure degli analiti multipli.

Nel corso degli anni, le tecnologie specializzate capaci di realizzare le misure multiple sono state sviluppate per questo motivo compreso i cromatografi a gas, HPLCs e gli spettrometri di massa.

Una nuova tecnologia potente che può fare l'insieme complesso delle misure multiple richieste da vari campi è il microarray a fibra ottica.

Microarrays a fibra ottica - una generalità della tecnologia

Ci sono limitazioni ai metodi contemporanei di misura una volta affrontati all'esigenza delle misure accurate multiple di un sistema complesso. Sia limitazioni spettroscopiche che cromatografiche di manifestazione date che una miscela complessa può contenere gli analiti che si sovrappongono nei loro beni della separazione e spettroscopici.

I Microarrays non presentano tali limitazioni.   Un microarray tipico, o “il laboratorio-su-un-chip„, comprende un substrato con varie sedi del legame (funzionalità) depositate su. Il substrato usato può essere di vetro, silicio, nylon, o varia plastica.

Ogni funzionalità ha una specificità obbligatoria unica che permette che gli analiti multipli in una miscela siano separati l'uno dall'altro e siano analizzati in sequenza. Sopra l'associazione, un cambiamento del segnale si presenta alla funzionalità, che è individuata via un meccanismo di trasduzione. Il segnale può essere ottico, elettrochimico, termico, o un cambiamento in Massachusetts.

In un microarray a fibra ottica, le fibre ottiche sono usate come il substrato di microarray come pure metodo di rilevazione. Le fibre ottiche sono fatte di due tipi differenti di vetri; un vetro di memoria circondato da un rivestimento di vetro che ha un indice analitico più basso della rifrazione.

Ciò permette che la fibra trasmetta l'indicatore luminoso sopra le distanze lunghe con poca attenuazione. Il campione è vincolato su un'estremità di una fibra ottica, quindi parecchie fibre, ciascuna con una sonda di campionamento vincolata differente sul suo suggerimento, sono impacchettate insieme.

Quando un legante lega alla sonda, l'emissione della fluorescenza è avviata ed individuata da una telecamera CCD.

Applicazioni dei microarrays a fibra ottica

I microarrays a fibra ottica si sono applicati a molti progetti di ricerca differenti agli obiettivi diagnostici multipli. Alcune applicazioni della tecnologia comprendono la rilevazione delle specie d'alghe nocive del blumo, l'analisi delle proteine, la migrazione delle cellule e l'analisi del DNA.

Analisi della proteina

Un'analisi di rilevazione della proteina basata sulle analisi immuni enzima-collegate dell'assorbente (ELISA) può adattarsi ad un formato a fibra ottica di microarray vincolando un anticorpo di bloccaggio sulla superficie di una microperla e collocando la microperla al suggerimento della fibra ottica. L'anticorpo di rilevazione che porta il fluorophore poi legherà all'anticorpo di bloccaggio, attivante un'emissione fluorescente.

Migrazione delle cellule

I microarrays a fibra ottica possono essere usati per le analisi di migrazione delle cellule vincolando le proteine bersaglio (fibronectin e collageno) che permettono all'aderenza delle cellule. I suggerimenti della sonda poi sono lavati con le celle del fibroblasto contrassegnate con una tintura fluorescente. L'emissione di un segnale fluorescente accade quando le sostanze anti-migratori sono presenti nelle celle.

Analisi del DNA

La tecnologia a fibra ottica di microarray è comunemente usi nell'analisi di DNA. le sonde Unico incagliate del DNA sono fissate alle microsfere e sono affiggute alle estremità delle fibre ottiche. I campioni unico incagliati fluorescente contrassegnati del DNA poi sono collocati sul microarray e le fibre ottiche sono riflesse per la fluorescenza. I fili complementari del DNA ibrideranno l'un l'altro, indicando che la sequenza del DNA dell'obiettivo è presente nel campione.

Rilevazione delle specie d'alghe nocive del blumo

I blumi d'alghe rilasciano le tossine che possono minacciare le risorse costiere compreso il pesce ed altri organismi. In uno studio, un microarray a fibra ottica è stato usato per individuare gli organismi causare i blumi d'alghe nocivi (HABs) facendo uso del RNA ribosomiale da parecchie specie dell'obiettivo vincolato sulle microsfere per creare una sonda di bloccaggio e collocato in un microarray. I ricercatori poi hanno sviluppato un immunoassay del panino che si è applicato al microarray ed è stato usato per individuare gli organismi di HAB.

Radiatore anteriore artificiale

Sulla base del sistema olfattivo mammifero che ha cluster differenti delle celle capaci di riconoscere i profumi differenti, questo approccio unico alla percezione ottica è stato sviluppato negli ultimi anni.

I radiatori anteriori elettronici sono stati intorno per oltre tre decadi che impiegano una schiera dei sensori inter-reattivi.  Tuttavia, questi sistemi hanno uno svantaggio significativo: riproducibilità. Mentre devono essere col passare del tempo regolarmente sostituito dovuto perdita di sensibilità, i sistemi del rivelatore devono, in effetti, essere riaddestrati ogni volta poichè il microarray non può essere riprodotto esattamente ogni volta.

I radiatori anteriori artificiali microarray basati a fibra ottica impiegano una tintura solvatochromic aggiunta alle microsfere che è flourescente alle lunghezze d'onda differenti quando determinati odori sono individuati. Dopo che un periodo iniziale “di addestramento„ per il microarray che comprende l'esposizione ad un intervallo degli analiti del vapore, gli algoritmi sono usati per sviluppare una libreria (efficacemente “una memoria ") degli odori e della loro risposta del socio nel microarray. Gli algoritmi impiegati sono di molti tipi differenti, ma largamente rientrano in due categorie: sorvegliato e non supervisionato. I radiatori anteriori artificiali microarray basati a fibra ottica sono la auto-codifica.

Una libreria delle microsfere con differenti composizioni e profili si distribuisce a caso attraverso l'estremità incisa di una fibra ottica per sviluppare il radiatore anteriore artificiale. I profili temporali differenti di risposta sono riconosciuti ed usato per mappare la posizione delle microsfere sulla schiera e noto una volta, il microarray è usato per gli scopi analitici.

Il decodifica, mentre ancora necessario, è molto più semplice con un radiatore anteriore artificiale microarray basato a fibra ottica che i metodi più tradizionali, che rende a questo sistema molto più affidabile e più riproducibile.

In conclusione

I microarrays a fibra ottica sono una nuova frontiera dinamica nella misura dei sistemi molecolari, biologici ed ambientali complessi che stanno fornendo sempre più dati affidabili per varie industrie che i modi più contemporanei di analisi hanno imperfezioni nella fornitura.

È probabile che continueranno ad essere sviluppati in futuro, portando i nuovi modi riunire per molti anni le informazioni vitali sulle miscele complesse degli analiti nei sistemi biologici e chimici per venire.

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Last Updated: Feb 7, 2020

Dr. Catherine Shaffer

Written by

Dr. Catherine Shaffer

Catherine Shaffer is a freelance science and health writer from Michigan. She has written for a wide variety of trade and consumer publications on life sciences topics, particularly in the area of drug discovery and development. She holds a Ph.D. in Biological Chemistry and began her career as a laboratory researcher before transitioning to science writing. She also writes and publishes fiction, and in her free time enjoys yoga, biking, and taking care of her pets.

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