Микрожидкостный чип превзошел электрофорез в делении ДНК — Naked Science
31.05.2017
Редакция

Микрожидкостный чип превзошел электрофорез в делении ДНК

Специалисты из Университета Твенте разработали микрожидкостный чип, который может разделять фрагменты ДНК значительно быстрее электрофореза.

agarose_electroph_color
©Wikipedia

Разделение фрагментов ДНК широко применяется в молекулярной биологии, например, для измерения плазмид и анализа продуктов полимеразной цепной реакции (ПЦР). Как правило, с этой целью используется электрофорез. Метод заключается в следующем. В камеру с буферным раствором и электродами помещают гель с агарозой (полисахарид, рост содержания которого позволяет разделять молекулу на меньшие фрагменты), а затем — образец с ДНК и флуоресцентным красителем. Под действием электрического поля отрицательно заряженный сахарофосфатный остов двигает цепочки ДНК от катода к аноду. При этом скорость перемещения фрагментов отрицательно коррелирует с их длиной.

 

В результате ученые получают гель, на поверхности которого сконцентрированы идентичные по размеру (от нескольких десятков до нескольких тысяч пар оснований) фрагменты ДНК. Впоследствии они сравниваются с коммерчески доступными аналогами, длина которых известна. Несмотря на распространенность, метод электрофореза имеет ряд недостатков. В частности, разделение фрагментов с его помощью может занимать часы и, в случае крупных образцов, десятки часов. Чтобы ускорить и упростить процедуру, авторы новой работы создали микрожидкостный чип, состоящий из камеры размером 10×10 миллиметров с гелем и примыкающими к ней микроканалами (50 микрометров на 10 миллиметров).

 

Конструкция микрожидкостного чипа для разделения фрагментов ДНК / ©Burcu Gumuscu et al., Microsystems and Nano Engineering, 2017

 

В отличие от электрофореза, новая технология, помимо скорости движения, позволяет учитывать зависимость скорости переориентации фрагментов от их размера. В рамках испытаний авторы генерировали в перпендикулярных направлениях два переменных электрических поля. Соотношение их напряженности варьировалось в пределах 2,4–3. Частота поля подбиралась таким образом, чтобы ориентация молекул происходила в продольном направлении по зигзагообразной траектории. Это позволяло сильнее отклонять более короткие фрагменты. Таким образом, исследователям удалось разделить фрагменты разной длины — от 500 до 10 тысяч спаренных оснований: они поступали в соответствующие микроканалы.

 

По мнению ученых, представленный метод может значительно упростить и снизить расходы на подготовку к разделению фрагментов ДНК. Также микрожидкостный чип может быть масштабирован для применения в рамках электрофореза: в этом случае технология позволяет использовать вместо агарозы полиакриламидный гель. Последний помогает увеличить разрешение и является сравнительно недорогим, но из-за низкой плотности сейчас задействуется только в разделении небольших фрагментов — длиной в несколько десятков пар оснований. Кроме того, новый способ разделения занимает всего несколько минут и обеспечивает возможность одновременно очистить ДНК от побочных продуктов разделения.

 

Статья опубликована в журнале Microsystems and Nano Engineering.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 11:33
Ольга Иванова

В погребальной урне возрастом около четырех тысяч лет, обнаруженной на территории современной Венгрии, археологи нашли останки беременной женщины с трагической судьбой.

Позавчера, 10:00
Сергей Васильев

Ученые обнаружили материал, способный становиться то изолятором, то проводником — в зависимости от приложенного давления.

Вчера, 11:45
Ольга Иванова

При помощи искусственного интеллекта ученые смогли выявить факторы, предсказывающие суицидальное поведение у подростков и студентов. Одним из них оказались проблемы с самооценкой.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

25 июля
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

27 июля
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: