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Microarray da fibra óptica

Em diversos campos que incluem a monitorização ambiental, a fabricação do alimento, e a pesquisa biomedicável, a capacidade para executar medidas exactas é chave a uma variedade de estudos.

Análise do ADN

Crédito de imagem: Conecte o mundo/Shutterstock.com

Enquanto é suficiente fazer em alguns casos somente uma única medida, como a monitoração da glicose em um paciente do diabético, alguns estudos exija medidas de analytes múltiplos.

Ao longo dos anos, as tecnologias sofisticadas capazes de executar medidas multiplex foram desenvolvidas por este motivo que incluem cromatógrafos de gás, HPLCs, e espectrómetros em massa.

Uma nova tecnologia poderosa que possa fazer o grupo complexo das medidas múltiplas exigidas por diversos campos diferentes é o microarray da fibra óptica.

Microarrays da fibra óptica - uma vista geral da tecnologia

Há umas limitações aos métodos contemporâneos da medida quando enfrentado com a necessidade para medidas exactas múltiplas de um sistema complexo. Limitações espectroscópicas e cromatográficas da mostra devido ao facto de que uma mistura complexa pode conter os analytes que sobrepor em suas propriedades espectroscópicas e da separação.

Os Microarrays não têm tais limitações.   Um microarray típico, ou a “laboratório-em-um-microplaqueta”, compreendem uma carcaça com diversos locais obrigatórios diferentes (características) depositados nela. A carcaça usada pode ser de vidro, silicone, nylon, ou uma variedade de plásticos.

Cada característica tem uma especificidade obrigatória original que permita que os analytes múltiplos em uma mistura sejam separados de se e analisados sequencialmente. Em cima da ligação, uma mudança do sinal ocorre na característica, que é detectada através de um mecanismo da transdução. O sinal pode ser óptico, eletroquímico, térmico, ou uma mudança na massa.

Em um microarray da fibra óptica, as fibras ópticas são usadas como a carcaça do microarray, assim como um método de detecção. As fibras ópticas são feitas de dois tipos diferentes de vidro; um vidro do núcleo cercado por um revestimento de vidro que tenha um deslocamento predeterminado mais baixo da refracção.

Isto permite que a fibra transmita a luz sobre distâncias longas com pouca atenuação. A amostra é imobilizada em uma extremidade de uma fibra óptica, a seguir diversas fibras, cada um com uma ponta de prova de amostra imobilizada diferente em sua ponta, são empacotadas junto.

Quando uma ligante liga à ponta de prova, a emissão da fluorescência está provocada e detectada por uma câmera do CCD.

Aplicações de microarrays da fibra óptica

Os microarrays da fibra óptica foram aplicados a muitos projectos de investigação diferentes com alvos diagnósticos múltiplos. Algumas aplicações da tecnologia incluem a detecção de espécie de algas prejudicial da flor, de análise das proteínas, de migração da pilha, e de análise do ADN.

Análise da proteína

Um ensaio da detecção da proteína baseado em ensaios imunes enzima-ligados do sorbent (ELISA) pode ser adaptado a um formato do microarray da fibra óptica imobilizando um anticorpo da captação na superfície de um microbead e colocando o microbead na ponta da fibra ótica. O anticorpo da detecção que leva o fluoróforo ligará então ao anticorpo da captação, ativando uma emissão fluorescente.

Migração da pilha

Os microarrays da fibra óptica podem ser usados para ensaios da migração da pilha imobilizando as proteínas do alvo (fibronectin e colagénio) que permitem a adesão de pilha. As pontas da ponta de prova são lavadas então com as pilhas do fibroblasto etiquetadas com uma tintura fluorescente. A emissão de um sinal fluorescente ocorre quando as substâncias anti-migratórios estam presente nas pilhas.

Análise do ADN

A tecnologia do microarray da fibra óptica é geralmente usos na análise do ADN. as pontas de prova Único-encalhadas do ADN são anexadas às microsfera e afixadas às extremidades das fibras óticas. As amostras único-encalhadas fluorescente etiquetadas do ADN são colocadas então no microarray, e as fibras óticas são monitoradas para a fluorescência. As costas complementares do ADN cruzarão entre si, mostrando que a seqüência do ADN do alvo esta presente na amostra.

Detecção de espécie de algas prejudicial da flor

As flores de algas liberam as toxinas que podem ameaçar os recursos litorais que incluem peixes e outros organismos. Em um estudo, um microarray da fibra óptica foi usado para detectar organismos causar flores de algas prejudiciais (HABs) usando o RNA ribosomal de diversas espécies do alvo imobilizadas em microsfera para criar uma ponta de prova da captação e colocadas em um microarray. Os pesquisadores desenvolveram então um immunoassay do sanduíche que fosse aplicado ao microarray e usado para detectar organismos de HAB.

Nariz artificial

Baseado no sistema olfactivo mamífero que tem conjuntos diferentes de pilhas capazes de reconhecer perfumes diferentes, esta aproximação original à detecção óptica tem sido desenvolvida nos últimos anos.

Os narizes eletrônicos estiveram ao redor por mais de três décadas que empregam uma disposição de sensores cruz-reactivos.  Contudo, estes sistemas têm um inconveniente significativo: reprodutibilidade. Enquanto têm que ser ao longo do tempo regularmente substituído devido à perda de sensibilidade, os sistemas do detector têm que, de facto, ser treinados novamente cada vez porque o microarray não pode ser reproduzido exactamente cada vez.

Os narizes artificiais microarray-baseados fibra óptica empregam uma tintura solvatochromic adicionada às microsfera que brilhe em comprimentos de onda diferentes quando determinados odores são detectados. Depois que um período inicial do “treinamento” para o microarray que envolve a exposição a uma escala de analytes do vapor, os algoritmos estão usados para acumular uma biblioteca (eficazmente uma “memória ") dos odores e da sua resposta do associado no microarray. Os algoritmos empregados são de muitos tipos diferentes, mas caem amplamente em duas categorias: supervisionado e unsupervised. Os narizes artificiais microarray-baseados fibra óptica são auto-codificação.

Uma biblioteca das microsfera com composições e perfis diferentes é distribuída aleatòria através da extremidade gravada de uma fibra óptica para acumular o nariz artificial. Os perfis temporais diferentes da resposta são reconhecidos e usado para traçar a posição das microsfera sobre a disposição e sabido uma vez, o microarray é usado para finalidades analíticas.

Descodificar, enquanto ainda necessário, é muito mais simples com um nariz artificial microarray-baseado fibra óptica do que uns métodos mais tradicionais, que faça a este sistema muito mais seguro e mais reprodutível.

Em conclusão

Os microarrays da fibra óptica são uma fronteira nova dinâmica na medida dos sistemas moleculars, biológicos, e ambientais complexos que estão fornecendo nunca-mais dados seguros para uma variedade de indústrias que uns modos mais contemporâneos de análise têm defeitos no fornecimento.

É provável que continuarão a ser desenvolvidos no futuro, trazendo maneiras novas de recolher por muitos anos a informação vital em misturas complexas de analytes em sistemas biológicos e químicos para vir.

Fontes

Further Reading

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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