Cancer är den näst vanligaste dödsorsaken i USA, gör tidigt, tillförlitlig diagnos och behandling en prioritet för forskare. Genomiska biomarkörer erbjuder stor potential för diagnostik och nya behandlingsformer, såsom immunterapi. Miniatyriserade lab-on-chip-tillvägagångssätt är främsta kandidater för att utveckla livskraftiga diagnostiska tester och instrument eftersom de är små, behöver bara begränsade testvolymer, och kan vara kostnadseffektivt.
Ett team av forskare och ingenjörer från University of California, Santa Cruz och Brigham Young University har utvecklat just ett sådant tillvägagångssätt som kan bearbeta biomolekylära prover från blod. Deras metod kan analysera och identifiera flera mål på en kiselbaserad plattform för molekylär detektering och beskrivs denna vecka i Biomikrofluidik , från AIP Publishing.
Laboratory-on-a-chip beskriver miniatyriseringen av laboratoriefunktioner såsom blodprovning på ett chip. Istället för att överföra relativt stora (mikro- till milliliter) prover mellan provrören eller använda skrymmande analysutrustning, prover och reagenser hanteras på enheter i chipskala med fluidiska mikrokanaler. Detta kräver mycket mindre testvolymer, och flera funktioner kan integreras på en enda enhet, förbättra hastigheten, tillförlitlighet och bärbarhet för dessa laboratorieprocesser.
"Vår metod använder optofluidiska chips där både vätskebearbetning och optisk avkänning görs på ett chip, möjliggör ytterligare miniatyrisering och prestandaförbättringar av chipsystemet, "sa Holger Schmidt, en Narinder Kapany professor i elektroteknik vid University of California, Santa Cruz.
Hela testprocessen var en utmaning för laget, ledd av Schmidt och Aaron Hawkins, fysikprofessor vid Brigham Young University. Var och en av chipsen måste utvecklas och testas för flera funktioner, från filtrering av blodceller utan att täppa till filtret till pålitlig analys av optiska data för att skapa rätt excitationsmönster på kiselchipet. Dock, processen fungerade som tänkt, och laget blev positivt överraskad över att se hur kraftfull metoden för optisk excitering med flera punkter faktiskt var.
Nästa steg för att inse potentialen i denna forskning är att gå mot riktiga kliniska prover och att upptäcka individuella DNA -biomarkörer.
"Vi har visat enkel nukleinsyraanalys i samband med Ebola-detektering på chip och vill överföra detta till den här applikationen, sa Schmidt.
Andra mål för teamet är att öka hastigheten på analysprocessen, och integrera fler optiska element på chipet. De vill också utöka sina möjligheter till analys av proteinbiomarkörer utöver nukleinsyror och hela viruspartiklar som redan visats.
Denna forskning förväntas ha ett brett spektrum av applikationer eftersom den underliggande principen för denna typ av optisk analys och manipulation på chip är mycket generell.
"På kort sikt, vi hoppas kunna bygga nya diagnostiska instrument för molekylär diagnostik med applikationer inom onkologi och infektion av infektionssjukdomar, både virus och (läkemedelsresistenta) bakterier, "Sa Schmidt." Dessutom dessa marker kan vara mycket användbara för grundläggande forskning inom molekylärbiologi och annan biovetenskap eftersom de kan tillhandahålla analys av enstaka nano- och mikropartiklar utan att behöva dyr utrustning. Och de kräver en relativt låg mängd experimentella färdigheter. "
