CZ2016837A3 - Zařízení pro amplifikaci DNA pomocí polymerázové řetězové reakce v miniaturním reaktoru - Google Patents
Zařízení pro amplifikaci DNA pomocí polymerázové řetězové reakce v miniaturním reaktoru Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2016837A3 CZ2016837A3 CZ2016-837A CZ2016837A CZ2016837A3 CZ 2016837 A3 CZ2016837 A3 CZ 2016837A3 CZ 2016837 A CZ2016837 A CZ 2016837A CZ 2016837 A3 CZ2016837 A3 CZ 2016837A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- reaction
- thermostatic element
- amplification
- polymerase chain
- reaction vessel
- Prior art date
Links
- 238000003752 polymerase chain reaction Methods 0.000 title claims description 16
- 230000003321 amplification Effects 0.000 title claims description 5
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 title claims description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 3
- 108091028043 Nucleic acid sequence Proteins 0.000 claims 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims 1
- 238000012408 PCR amplification Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 3
- 238000005382 thermal cycling Methods 0.000 abstract description 2
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 description 5
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000004925 denaturation Methods 0.000 description 3
- 230000036425 denaturation Effects 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 102000053602 DNA Human genes 0.000 description 2
- 108020004682 Single-Stranded DNA Proteins 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004543 DNA replication Effects 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 239000011543 agarose gel Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005251 capillar electrophoresis Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 239000005547 deoxyribonucleotide Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001502 gel electrophoresis Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000011874 heated mixture Substances 0.000 description 1
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000013024 troubleshooting Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
Zařízení, které umožňuje teplotní cyklování PCR reakční směsi pomocí termostatického elementu ponořeného do směsi, a kde je současně sníženo odpařování tím, že je reakční nádobka umístěna dnem vzhůru. Zařízení je vhodné pro provádění PCR amplifikace v miniaturních nádobkách, například ve vstupních portech mikrofluidních analyzátorů, kde je následně možno ihned provádět analýzu amplifikovaného produktu bez nutnosti pipetovacího mezikroku.
Description
Oblast techniky
Předpokládaný vynález se týká oblasti molekulární genetiky a diagnostiky využívající polymerázovou řetězovou reakci pro amplifikaci DNA fragmentů.
Dosavadní stav techniky
Metoda polymerázové řetězové reakce (PCR) je jednou ze základních technik využívaných v molekulární biologii, genetice a příbuzných oborech. PCR slouží k umělému namnožení (amplifikaci) určitého specifického úseku na základě procesu umělé in vitro replikace DNA pro potřeby dalšího zpracování či detekce. Základní princip je založen na opakované syntéze komplementárních řetězců jednořetězcových DNA fragmentů vzniklých denaturací dvojřetězcového produktu z předchozího kroku reakce. Při PCR reakci se tak cyklicky opakují kroky (i) denaturace, (ii) iniciace (nasednutí krátkých jednořetězcových DNA, tzv. primerů) a (iii) vlastní syntézy (prodloužení komplementárního řetezce). Pufrovaná směs reakčních komponent obsahující kromě předlohy pro kopírování (templátové DNA) především směs stavebních jednotek syntetizovaných fragmentů (G-, Τ-, A-, C- deoxyribonukleotidů) a enzym PCR polymerázu je v průběhu PCR reakce ohřívána na 3 různé teploty - například 30
po dobu 60 sekund sekund (denaturace), 54rC po dobu 30 sekund (nasednutí primerů)
CM*·' o 1 (prodloužení řetězce) a tyto teploty jsou střídány postupně v průběhu typicky 20 r 25 cyklu .
Při nejrozšířenější konfiguraci probíhá PCR reakce v reakční nádobce, typicky v objemu od 5 gL do 20 μι, uvnitř PCR cykléru, ve kterém je tato nádobka umístěna v termostatickém bloku, který je zvenku ohříván a ochlazován. Rychlost přenostu tepla mezi blokem a reakční směsí a především prostupnost tepla stěnou reakční nádobky bývá často limitujícím faktorem pro zvýšení rychlosti PCR reakce. Po skončení amplifikace^je produkt (amplifikovaný DNA fragment) z nádobky vyňat pro ověření správného průběhu reakce, případně další zpracování či detekci. Častým postupem je například vizualizace PCR amplifikátu nanesením části objemu reakčního produktu na agarozový gel s následnou elektroforetickou separací. V poslední době se namísto klasické gelové elektroforézy využívájí dedikované přístroje, kde elektroforetická separace probíhá ρώ ve formátu mikrofluidního čipu, například systém Bioanalyzer 1200 od společnosti Agilent Technologies nebo Experion systém od společnosti Bio-Rad Laboratories2.
Podstata vynálezu
Ve zde navrhovaném řešení je namísto reakční nádobky ohřívané a ochlazované vnějším kontaktem s termostatovaným blokem použit termostatický element, který je do reakční nádobky ponořen a který převádí ohřev či ochlazování dovnitř reakční směsi z vnějšího teplotního cykléru, jak je ukázáno na Obrázku 1. Výhodou takového řešení je, že umožňuje teplotní cyklování uvnitř libovolných geometrických tvarů reakční nádobky, což lze například využít pro provádění PCR reakce v miniaturních nádobkách či vstupních portech mikrofluidních analyzátorů apod. V případě malých rozměrů reakční nádobky (v řádu do cca 20 pL) lze v rámci navrhovaného řešení současně umístit reakční nádobku dnem vzhůru (v důsledku povrchového napětí zůstává kapalina v nádobce) a tím snížit rychlost odpařování zahřívané směsi.
Příklady uskutečnění vynálezu
Jedním z příkladů využití navrhovaného zařízení je provádění PCR amplifikace přímo ve vstupním portu mikročipového analyzátoru Bioanalyzer 1200 společnosti Agilent Biotechnologies. Princip zařízení z Obrázku 1 byl adaptován tak, aby z jedné strany zařízení bylo možné vložit mikrofluidní čip používaný v systému Bioanalyzer (Obrázek 2). Současně bylo zařízení zdola opatřeno konickými sloupky z teplovodivého materiálu (měď), které se přesně zasunou do 96-jamkového bloku běžného PCR termocykléru, do kterého se zařízení vloží, jak je zobrazeno na Obrázku 2. PCR cyklér se následně nastaví na teplotní program a probíhající cyklování se pomocí navrhovaného zařízení přenáší pro amplifikaci přímo ve vstupním portu mikročipu. Po skončení programu tak lze čip obsahující amplifikovaný produkt ze zařízení vyjmout a rovnou vložit do mikročipového analyzátoru bez nutnosti dalšího pipetovacího mezikroku. Díky rozměrům bloku pro standardní 96-jamkové mikrotitrační destičky, lze navrhované zařízení použít pro amplifikaci ve 2 mikrofluidních čipech najednou.
1 T.C. Lorenz, Polymerase chain reaction: basic protocol plus troubleshooting and optimization strategies, J. Vis.
Exp. JoVE. (2012) e3998. doi:10.3791/3998.
2 Dolnik, V., Liu, S., Applications of capillary electrophoresis on microchip. J. Sep. Sci. 2005, 28,1994-2009.
-fyrTáijTOve. wTzoicy
Claims (5)
1. Systém pro amplifikaci nukleotidových sekvencí na bázi polymerázové řetězové reakce vyznačený tím, že do reakční nádobky je ponořen termostatický element, který zahřívá a ochlazuje reakční směs ve smyslu termocyklické amplifikační reakce.
2. Systém popsaný v bodě I. vyznačený tím, že reakční nádobkou je dávkovači kompartment mikrofluidního separačního zařízení.
3. Systém popsaný vJaodě I. a II. vyznačený tím, že termostatický element je od přímého kontaktu s reakční směsí oddělen nepropustnou teplovodivou barierou.
4. Systém popsaný v bodech I. až III. vyznačený tím, že reakční nádobka je otočena dnem vzhůru a termostatický element je do reakční směsi ponořen zdola tak, aby bylo potlačeno odpařování.
5. Systém popsaný v bodech I. až III. vyznačený tím, že termostatický element je použit jako míchadlo reakce ,
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2016-837A CZ2016837A3 (cs) | 2016-12-28 | 2016-12-28 | Zařízení pro amplifikaci DNA pomocí polymerázové řetězové reakce v miniaturním reaktoru |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2016-837A CZ2016837A3 (cs) | 2016-12-28 | 2016-12-28 | Zařízení pro amplifikaci DNA pomocí polymerázové řetězové reakce v miniaturním reaktoru |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2016837A3 true CZ2016837A3 (cs) | 2018-07-11 |
Family
ID=62783889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2016-837A CZ2016837A3 (cs) | 2016-12-28 | 2016-12-28 | Zařízení pro amplifikaci DNA pomocí polymerázové řetězové reakce v miniaturním reaktoru |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2016837A3 (cs) |
-
2016
- 2016-12-28 CZ CZ2016-837A patent/CZ2016837A3/cs unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Romsos et al. | Rapid PCR of STR markers: Applications to human identification | |
| Zhang et al. | A review on continuous-flow microfluidic PCR in droplets: Advances, challenges and future | |
| US10487301B2 (en) | Reaction tube for nucleic acid amplification capable of controlling liquid circulation path | |
| Wan et al. | Sub-5-minute ultrafast PCR using digital microfluidics | |
| WO2013132645A1 (ja) | 核酸増幅方法 | |
| Chang et al. | Detection of viruses directly from the fresh leaves of a Phalaenopsis orchid using a microfluidic system | |
| US20190309346A1 (en) | Combined Extraction and PCR Systems | |
| Xu et al. | A fully sealed plastic chip for multiplex PCR and its application in bacteria identification | |
| Garafutdinov et al. | Convective polymerase chain reaction in standard microtubes | |
| Yang et al. | An integratable microfluidic cartridge for forensic swab samples lysis | |
| Nguyen et al. | Integrated microfluidic device of DNA extraction, recombinase polymerase amplification and micro-capillary electrophoresis for sample-to-answer detection of Salmonella Typhimurium | |
| US20110033899A1 (en) | Convection polymerase chain reaction method | |
| CZ2016837A3 (cs) | Zařízení pro amplifikaci DNA pomocí polymerázové řetězové reakce v miniaturním reaktoru | |
| Wang et al. | Towards a portable microchip system with integrated thermal control and polymer waveguides for real‐time PCR | |
| Shu-Mi et al. | An integrated nucleic acid extraction microchip for real-time PCR micro total analysis | |
| US20140295435A1 (en) | Method for detecting bacillus anthracis | |
| ES2532117T3 (es) | Preparación de ácidos nucleicos | |
| Kopp et al. | Continuous flow PCR on a chip | |
| EP2353720A3 (en) | Method and apparatus for amplifying nucleic acid sequences | |
| Hardt et al. | Development of a slug-flow PCR chip with minimum heating cycle times | |
| CN205329049U (zh) | 等温核酸扩增装置 | |
| RU144458U1 (ru) | Устройство для проведения конвекционной полимеразной цепной реакции | |
| RU79672U1 (ru) | Конвекционный днк термоциклер | |
| WO2014113663A1 (en) | In-line polymerase chain reaction | |
| RU126704U1 (ru) | Устройство для приготовления двойной эмульсии и амплификации во внутренней водной фазе с помощью цифровой пцр специфичных фрагментов нуклеиновых кислот |