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
BECKMAN COULTER, INC.

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
Mayo Medical Laboratories

Каналы

Химия

посмотреть канал
Гистопатология неалкогольной жировой болезни печени с паттерном фиброза вокруг гепатоцитов (фото предоставлено университетской больницей Marqués de Valdecilla).

Показатель С-пептида связан с воспалительным прогрессированием НАЖБП

Неалкогольная жировая болезнь печени (НАЖБП) характеризуется аномальным накоплением жира в печени, что обусловлено причинами,... Читать дальше

Молекулярная диагностика

посмотреть канал
Микрофотография слизистой опухоли яичника с низким потенциалом злокачественности (НПЗ). На микрофотографии продемонстрирован простой муцинозный эпителий (справа) и муцинозный эпителий, который псевдорасслаивается (слева - диагностика НПЗ опухоли). Эпителий в виде листовидной архитектуры виден в верхней части изображения (фото любезно предоставлено Wikimedia Commons).

Панель белковых биомаркеров обеспечивает раннее выявление рака

Анализ данных экспрессии биомаркеров из сыворотки крови, полученной от пациентов с раком яичников, позволил разработать инструмент... 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
Химический анализатор RX Daytona – компактный, полностью автоматизированный настольный клинический химический анализатор, идеально подходящий для лабораторий с малой и средней пропускной способностью (фото любезно предоставлено Randox Laboratories).

Мочевые биомаркеры позволяют диагностировать серьезные аллергические реакции почек

Острый интерстициальный нефрит (ОИН) представляет собой состояние, характеризующееся воспалением и отеком почечных канальцев... Читать дальше

Микробиология

посмотреть канал
Alere q - это полностью автоматизированная платформа для тестирования нуклеиновых кислот, которая позволяет использовать молекулярное тестирование для диагностики в любых медицинских условиях (фото любезно предоставлено Alere Technologies).

Экспресс-анализ выявляет устойчивый к пиразинамиду туберкулез

Туберкулез (ТБ), вызываемый штаммами микобактерии туберкулезного комплекса (Mycobacterium tuberculosis complex - MTBC), остается... Читать дальше

Патология

посмотреть канал
Платформа для биомаркерного окрашивания Ventana Discovery ultra (фото любезно предоставлено Roche Diagnostics).

Проведено сравнение экспрессии диагностического биомаркера для метастатических опухолей

Метастатические слизеобразующие опухоли представляют собой уникальную диагностическую проблему для хирургического патолога,... 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.