Мы используем технологию cookie для понимания того, как вы пользуетесь нашим сайтом. Под этим подразумевается персонализированный контент и реклама. Для того, чтобы узнать больше - нажмите сюда. Пользуясь данным сайтом вы подтверждаете согласие с нашей политикой. Политика cookie.
Please note that the LabMedica website is also available in a complete English version
Разделы Партнеры Информация LinkXpress
Вход
Реклама на сайте
Abbott Diagnostics

Мобильное Приложение




Технология лаборатории-на-чипе устанавливает новый рекорд разделения биочастиц

Редакция HospiMedica - Россия
Опубликовано 05 Sep 2016
Print article
Чип nano-DLD (2х2 см), установленный в микрожидкостное устройство. Технология позволяет жидкому образцу непрерывно протекать через кремниевый чип, содержащий массив асимметричных столбиков, который сортирует микроскопический водопад наночастиц, отделяющий частицы по размеру с разрешением до 20 нанометров (фото любезно предоставлено Исследовательским центром IBM имени Томаса Джона Уотсона).
Чип nano-DLD (2х2 см), установленный в микрожидкостное устройство. Технология позволяет жидкому образцу непрерывно протекать через кремниевый чип, содержащий массив асимметричных столбиков, который сортирует микроскопический водопад наночастиц, отделяющий частицы по размеру с разрешением до 20 нанометров (фото любезно предоставлено Исследовательским центром IBM имени Томаса Джона Уотсона).
Ученые разработали новую технологию лаборатории-на-чипе (lab-on-a-chip), с помощью которой впервые стало возможно разделять биологические частицы нанометрового размера диаметром вплоть до 20 нанометров, что открывает доступ к важным частицам, таким как ДНК, вирусы и экзосомы. Прорыв может обеспечить обнаружение различных заболеваний до появления симптомов и облегчить применение относительно неинвазивных жидких биопсий.

Устройство было разработано группой специалистов под руководством ученых из Исследовательского центра IBM имени Томаса Джона Уотсона (IBM Thomas J Watson Research Center; Йорктаун Хайтс, штат Нью-Йорк, США). После разделения эти частицы могут быть проанализированы для потенциального выявления признаков заболевания еще до того, как у пациентов проявятся физические симптомы, когда результат от лечения является наиболее позитивным. До сих пор самые маленькие биочастицы, которые могли быть разделены по размеру с помощью технологии лаборатории-на-чипе, были примерно в 50 раз больше, что осуществлялось при разделении циркулирующих опухолевых клеток от других биологических компонентов. Результаты исследования также показали, что разделение может происходить, несмотря на диффузию, отличительную черту динамики частиц в этих малых масштабах.

IBM Research сотрудничает со Школой медицины Икана медицинского центра Маунт Синай (Icahn School of Medicine at Mount Sinai; Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США) для разработки жидких биопсий на основе экзосом с использованием нанотехнологий IBM и будет продолжать сотрудничество для дальнейшей разработки данной лаборатории-на-чипе и для ее тестирования на раке простаты.

В точной медицине экзосомы все чаще рассматриваются как ценные биомаркеры, чтобы помочь раскрыть происхождение и природу рака, а также при диагностике и прогнозировании злокачественных опухолей. Экзосомы высвобождаются в жидкостях, продуцируемых организмом человека, которые легко получить, таких как кровь, слюна или моча. Команда IBM нацелила на экзосомы свою технологию лаборатории-на-чипе из-за проблем, стоящих перед существующими методами для разделения и очистки экзосом в жидких биопсиях. Экзосомы варьируются в размерах от 20 до 14 нм и содержат информацию о здоровье клетки, которая их испустила. Определение размера, поверхностных белков и нуклеиновых кислот, переносимых экзосомами, может дать существенную информацию о наличии и состоянии развития рака и других заболеваний. Вместе с коллегами из Маунт Синай IBM надеется подтвердить, что эта технология сможет подобрать экзосомы с раковыми специфическими биомаркерами из жидких биопсий пациента.

"Возможность сортировки и обогащения биомаркеров на наноуровне в технологиях, основанных на чипе, открывает двери для понимания таких заболеваний, как рак, а также вирусов, например гриппа или Зика", — заявил Густаво Столовицки (Gustavo Stolovitzky), директор Программы биологии и нанобиотехнологии трансляционных систем (Translational Systems Biology and Nanobiotechnology) в IBM Research.

С возможностью сортировки биочастиц на наноуровне Маунт Синай надеется, что технология IBM сможет предоставить новый метод перехвата переносимых экзосомами сообщений от клетки к клетке, чтобы контролировать это межклеточное общение. "Когда мы опережаем болезнь, обычно мы легко можем с ней справиться; но если болезнь опередила нас, ситуация, как правило, гораздо сложнее. Одной из важных разработок, которые мы пытаемся создать в этом сотрудничестве, является получение базовых основ для выявления подписей экзосом, которые могут быть там задолго до появления симптомов или до того, как состояние больного ухудшится, — заявил доктор медицины Карлос Кордон-Кардо (Carlos Cordon-Cardo), доктор философии из системы здравоохранения Маунт Синай и Школы медицины Икана. — Объединяя опыт Маунт Синай в раке и патологии с опытом системной биологии IBM и ее новейшей технологией разделения наноразмерных объектов, мы надеемся отыскать в экзосомах конкретные чувствительные биомаркеры".

Используя технологию, называемую наноразмерным детерминированным боковым смещением (deterministic lateral displacement), или nano-DLD, ученые IBM Джошуа Смит (Joshua Smith) и Бенджамин Вунч (Benjamin Wunsch) возглавили разработку технологии лаборатории-на-чипе, которая позволяет осуществлять непрерывное протекание жидкого образца через кремниевый чип, содержащий массив асимметричных столбиков. Этот массив позволяет системе сортировать микроскопический водопад наночастиц, разделяя частицы по размеру с разрешением до 10 нанометров. IBM уже сократило размер чипа до 2х2 см, продолжая разработку, направленную на повышение плотности технологии с целью улучшения функциональности и пропускной способности. Используя обширный опыт IBM в полупроводниковых технологиях с растущими возможностями в экспериментальной биологии, ученые использовали кремниевые процессы для получения массивов nano-DLD для своей технологии лаборатории-на-чипе.

Как дорога через небольшой туннель пропускает лишь небольшие автомобили, вынуждая грузовики объезжать, nano-DLD использует набор столбиков для отражения более крупных частиц, позволяя мелким частицам непрерывно проходить через зазоры в массиве столбиков, эффективно разделяя этот трафик частиц по размеру, не нарушая поток. Ученые заметили, что массивы nano-DLD могут также разделить смесь многих частиц различных размеров на отдельные потоки, подобно призме, расщепляющей белый свет на разные цвета. Природа непрерывного потока этой технологии обходит серийную обработку с остановками, типичную для обычных методик разделения.

Исследование, проведенное Б.Х. Вунчем и соавторами (B.H. Wunsch et al.), было опубликовано онлайн 1 августа 2016 в журнале Nature Nanotechnology.

Ссылки по теме:
Исследовательский центр IBM имени Томаса Джона Уотсона


Print article
BIOHIT  Healthcare OY

Каналы

Химия

посмотреть канал
Новый анализ крови гарантирует практически мгновенную постановку диагноза сердечного приступа с использованием недавно открытого биомаркера белка (фото любезно предоставлено iStock).

Разработан новый анализ крови на инфаркт миокарда

Уровень сердечного миозин-связывающего белка C (cMyC) в крови после инфаркта миокарда повышается быстрее и в большей степени,... Читать дальше

Молекулярная диагностика

посмотреть канал
Цветная электронная микрофотография, показывающая малярийного паразита (справа, синего цвета), сцепленного с эритроцитом человека. На вставке показан фрагмент точки контакта при большем увеличении (фото любезно предоставлено [США] NIAID через Wikimedia Commons).

Анализ капли крови позволит осуществлять мониторинг устойчивости к противомалярийным препаратам

Разработан новый метод анализа ДНК непосредственно по капле крови, который поможет осуществлять мониторинг развития устойчивости... Читать дальше

Гематология

посмотреть канал
Жертвы с серьезными травмами, которые получают переливания единиц эритроцитарной массы, хранящихся в течение 22 дней или больше, могут столкнуться с повышенным риском смерти в течение 24 часов (фото любезно предоставлено службой патологии юго-западного Лондона /South West London Pathology/).

Переливание крови, бывшей длительное время на хранении, связано с неблагоприятными явлениями

Ведущей причиной смерти после тяжелой травмы является потеря крови. Жертвы с серьезными травмами, которые получают переливания... Читать дальше

Иммунология

посмотреть канал
Уникальный наконечник для пипетки, созданный на 3D-принтере, для проведения иммуноферментных анализов (фото любезно предоставлено Университетом Коннектикута).

Новая технология 3D-печати снижает стоимость иммуноферментного анализа

Традиционный иммуноферментный анализ (ИФА) проводят на планшетах с 96 микролунками; каждая лунка работает как отдельная испытательная... Читать дальше

Микробиология

посмотреть канал
Цифровая капельная ПЦР-система QX200 (фото любезно предоставлено Bio-Rad).

Олигобациллярная лепра может быть диагностирована с помощью цифрового ПЦР-анализа

Проказа, или болезнь Хансена, является хроническим бактериальным заболеванием, вызываемым Mycobacterium leprae.... Читать дальше

Патология

посмотреть канал
Портативное устройство MasSpec Pen, которое можно подключить к масс-спектрометру для диагностики рака яичников и других видов рака (фото любезно предоставлено Техасским университетом в Остине).

Устройство Masspec Pen одобрено для быстрой диагностики рака

Рак яичников является заболеванием c чрезвычайно высокой смертностью и пятой по значимости причиной всех связанных с раком... Читать дальше

Индустрия

посмотреть канал
По прогнозам специалистов, мировой рынок диагностики in vitro будет расти в период между 2017 и 2025 годами и к концу 2025 года достигнет почти 90 миллиардов долларов США (фото любезно предоставлено iStock).

К 2025 году мировой рынок диагностики in vitro достигнет 89 миллиардов долларов США

Мировой рынок диагностики in vitro был оценен в 55,00 миллиардов долларов США в 2016 году и, согласно прогнозам, будет расти... Читать дальше
Copyright © 2000-2019 Globetech Media. All rights reserved.