等離子 PCR™

設(shè)備描述

1. 幾秒鐘內(nèi)的溫度循環(huán)

我們的技術(shù)是通過在 PCR 反應(yīng)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(guān)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。可以實現(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(yīng)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(shù)包括實時監(jiān)控擴增子的產(chǎn)生。為了與全光學(xué)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(jié)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(yīng)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(xué)方法進行 PCR，我們繼續(xù)投資于實時光學(xué)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(xué)品樣品制備

樣品制備和滅菌。金納米顆粒可以對反應(yīng)混合物產(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(fēng)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(guān)鍵的，因為人們可以考慮等離子體 PCR 裝置，而無需擔(dān)心與制冷要求相關(guān)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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