等離子 PCR™

設備描述

1. 幾秒鐘內(nèi)的溫度循環(huán)

我們的技術是通過在 PCR 反應混合物中使用金納米顆粒來實現(xiàn)的,。具體來說,，Nanopartz 的金納米棒 (GNR) 在暴露于激光時會在飛秒內(nèi)產(chǎn)生巨大的熱量。通過操縱低功率 808nm 激光器打開和關閉（循環(huán)/秒）,，加熱是瞬時且極其精確的,。 GNR 具有出色的光吸收特性 (>90%)，并且將吸收的光轉(zhuǎn)化為熱量的效率為 100%,，達到 20°C/秒的速率,。通過非接觸式紅外測溫法進行溫度監(jiān)測（高達 50 次測量/秒）。由于管子是全自由的,，沒有埋入塊中,，因此通過對流完成冷卻?？梢詫崿F(xiàn)簡單,、高效且極其快速的熱循環(huán)，從而獲得高度特異性的 PCR 產(chǎn)物（圖 1A）,。它還與所有現(xiàn)有的 PCR 方案全兼容,，具有非常方便的 10-25 µl 反應體積，并且具有在任何規(guī)模上運行的潛力（使用微束激光器,，小規(guī)模是可行的）,。由于我們的等離子 PCR 的能源需求大大減少，因此可以制造 POC 自供電便攜式版本,。

圖 1. 等離子 PCR,。 A. 顯示 30 循環(huán)等離子體 PCR 實驗的溫度監(jiān)測示例。等離子體系統(tǒng)在較長的延長時間內(nèi)保持溫度的穩(wěn)定性,，請參見放大的突出顯示框,。 B. VCSEL 系統(tǒng)示意圖，帶有 UV-LED 和光電探測器放置,。

我們還優(yōu)化了 PCR 的參數(shù),。 PCR 階段僅保持 1-2 秒（延伸和變性）。對于退火步驟,，目前 4 秒效果好,，并且比傳統(tǒng) PCR 產(chǎn)生高度特異性的擴增子（圖 1A）,。這些時間足以產(chǎn)生可靠的最大 >200bp PCR 產(chǎn)物。利用我們目前的等離子 PCR,，我們可以在 10 分鐘內(nèi)完成 30 個循環(huán)的 PCR,。等離子 PCR 實現(xiàn)了出色的 PCR 效率以及出色的產(chǎn)量和靈敏度。

2.無標簽 實時擴增子量化

我們的等離子 PCR 技術包括實時監(jiān)控擴增子的產(chǎn)生,。為了與全光學方法保持一致,，我們采用了一種創(chuàng)新方法，不需要熒光標記（即無標記）,。這是通過評估 PCR 循環(huán)期間的紫外線吸收特性來實現(xiàn)的,。最近，我們對 Plasmonic PCR 進行了改造,，使其能夠監(jiān)測實時熒光 PCR,，其 Ct 值與傳統(tǒng) qPCR 平臺沒有區(qū)別。這些創(chuàng)新顯著擴大了等離子 PCR 的范圍,，實時完成和解釋 PCR,。

圖 2. DNA 擴增的 UV 監(jiān)測。 A. 沙眼衣原體 DNA 不同拷貝數(shù)（從 10,000 到 10）的 UV 監(jiān)測繪制結果,。UV 監(jiān)測可以自信地測量低至 1,000 個拷貝的確定性,。 B.相應實驗的凝膠電泳，顯示10,000個拷貝的DNA擴增子的強度,。盡管我們的紫外線監(jiān)測檢測靈敏度提高了 10 倍,，但這表示不到 1 CFU。 C. UV 監(jiān)測還可以提供熔解曲線分析,，如面板所示,。

擴增子生產(chǎn)的紫外實時監(jiān)控。鑒于我們使用全光學方法進行 PCR,，我們繼續(xù)投資于實時光學評估擴增子的產(chǎn)生,。我們現(xiàn)在已經(jīng)使用無紫外線標記方法成功地整合了擴增子生產(chǎn)的實時監(jiān)控。我們的等離激元 PCR 的靈敏度為 10 個 DNA 拷貝分子,，與其他診斷平臺保持一致,。我們的等離子 PCR 或 RT-PCR 現(xiàn)在具有包容性，可以實時完成和解釋 PCR,，無需添加任何類型的標簽（即無標簽）,。

3. 手工和無化學品樣品制備

樣品制備和滅菌。金納米顆?？梢詫Ψ磻旌衔锂a(chǎn)生顯著的大量加熱,，從而隨后裂解細菌和梭狀芽胞桿菌孢子,，事實上我們已經(jīng)證明了這一點,。這對于衛(wèi)生工作者的暴露風險極其重要,。

4. 多渠道

5.與現(xiàn)有 PCR、RT-PCR,、qPCR 集成

6. Point of Care

7.試劑

Nanopartz 的金納米棒 (GNR),。通常，只需將 GNR 添加到 PCR 混合物中,，無需其他準備工作,。最近，我們開發(fā)了室溫穩(wěn)定的凍干 GNR,，很容易重新懸浮在水中,。這是非常關鍵的，因為人們可以考慮等離子體 PCR 裝置,，而無需擔心與制冷要求相關的問題,；由于 PCR 混合物的所有成分都可以凍干，因此 POC 實施現(xiàn)在更加容易,。

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