Пятница, 18.07.2025, 23:20 | Приветствую Вас Гость | Подписка на новости сайта
Меню сайта

Темы
Дождь,гроза,град [792]
Жара [620]
Засуха [213]
Землетрясение [2249]
Извержение [1104]
Космос [413]
Лавина [142]
Мороз [315]
Наводнение,цунами [1120]
Оползень,провал [357]
Пожар [681]
Сель [43]
Снегопад [768]
Теория [3206]
Торнадо,ураган [1199]
Феномены [243]
Эпидемия [2543]

Интересное
Аномальные новости

Новости криптозоологии

Календарь
«  Июль 2025  »
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
28293031

Архив новостей

Реклама

Форма входа

Главная » 2025 » Июль » 18 » Получение результатов ПЦР-теста ускорили в 12 раз
12:48
Получение результатов ПЦР-теста ускорили в 12 раз

Международная команда ученых из Южной Кореи и МФТИ создала инновационную платформу для фотонной полимеразной цепной реакции (ПЦР). Им удалось уменьшить время, необходимое для достижения достаточной для анализа концентрации ДНК, с одного-двух часов до нескольких минут.

Кроме того, теперь для проведения реакции не нужно громоздкое и дорогое оборудование — достаточно одного светодиода. Недорогие и простые в применении чипы могут найти применение в качестве экспресс-тестов на инфекции. 

Исследование опубликовано в престижном научном журнале Laser Photonics Reviews. Открытие метода ПЦР произвело революцию в медицине, науке и повседневной жизни человечества. Благодаря ему можно выяснить, присутствуют ли в образце искомые последовательности ДНК, что можно использовать для генноинженерных манипуляций, диагностики заболеваний и в расследовании преступлений. Однако для проведения классической ПЦР необходимо довольно много времени (порядка двух часов) и громоздкое лабораторное оборудование. ДНК в образце нужно амплифицировать, то есть увеличить количество копий нужного фрагмента.

Для этого нужно сперва «расплести» двойную спираль, нагрев образец до 94–98°С, а затем остудить до температуры, при которой полимераза достроит каждую из двух полуцепочек ДНК до целой. Чтобы достичь необходимой для обнаружения концентрации, циклы нагрев-охлаждения необходимо провести более 30 раз. Фотонная ПЦР является модификацией классического метода — в ней используют фототермический эффект, то есть способность некоторых материалов преобразовывать энергию светового излучения в тепловую. Таким образом, нагреть образец можно, осветив его светодиодом, а охладить с помощью простого обдува вентилятором. Помимо того, что термостатирующее оборудование становится ненужным, новый подход еще и гораздо быстрее.

Для проведения фотонной ПЦР биоматериал помещают на небольшие подложки, на которые нанесены тонкие золотые пленки или наночастицы. При освещении фотоны возбуждают электроны поверхностного слоя металла, а из-за сильной связи с ионами кристаллической решетки их энергия быстро (порядка 10 пикосекунд) переходит в тепловую. В перспективе чипы для проведения фотонной ПЦР могут использоваться для быстрых тестов на различные инфекции, причем результат можно будет получить прямо в кабинете врача, не отправляя образец в лабораторию. Пока же этому мешает сложность их изготовления, в ходе которого применяют, например, литографические методы. Для этого требуется высокоточное лабораторное оборудование, и цена изделия получается высокой.

Чтобы преодолеть эти недостатки, ученые из Южной Кореи и Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ создали многослойную подложку, используя исключительно методы нанесения из растворов. Помимо золотых наночастиц, исследователи применили двумерный материал карбид-титановый максен. Название «максены» такие материалы получили из-за своего строения Mn+1XnTx — в них чередуются атомы металла (М) и X-элементов (углерода, азота и, в редких случаях, кислорода), а так называемый терминирующий слой T может состоять из атомов кислорода, фтора, хлора, водорода и так далее.

Максены, подобно графену и золоту, обладают фототермическим эффектом и, кроме того, хорошо растворяются в воде — это дает возможность наносить их на поверхность, как краску из распылителя. Кроме того, в двумерном материале свет испытывает многочисленные внутренние отражения, что увеличивает эффективность поглощения излучения. Эти свойства навели исследователей на идею собрать «сэндвич» металл-изолятор-металл (MИM), проложив между слоем золотых наночастиц и карбид-титановым максеном слой оксида кремния в качестве диэлектрика. Такие МИМ-структуры применяют в различных электронных устройствах, включая резисторы, переключатели и сенсоры.

«Расчеты показали, что синергия максенов с золотыми наночастицами позволяет создать практически идеальный поглотитель света в виде МИМ-структур c сильным фототермическим эффектом, — поясняет Александр Барулин, ведущий научный сотрудник лаборатории контролируемых оптических наноструктур МФТИ. — Изготовление такого рода структур может быть потенциально масштабируемо в виде чипов, а их применение позволит ускорить определение ДНК патогенов ввиду эффективного и быстрого нагрева для проведения этапов денатурации во время ПЦР».

В ходе экспериментов ученые смогли увеличить концентрацию ДНК в образце, нанесенном на чип, всего за десять циклов нагрева-охлаждения, что заняло около пяти минут. В качестве источника света использовали ИК-светодиод, по факту заменив им лабораторный амплификатор.

Александр Барулин: «Наблюдение быстрых циклов нагрева-охлаждения с помощью термопары и скорой амплификации ДНК c помощью флуоресцентной микроскопии подтверждает практическую значимость подобных чипов для проведения ПЦР».

В удаленной перспективе наборы чипов для фотонной ПЦР можно поставить в скромно оборудованных небольших поликлиниках в качестве экспресс-тестов на различные инфекции. Вместо расплывчатых «ОРВИ», «ОРЗ» или «кишечная инфекция» врач, не выходя из кабинета, выставит точный диагноз, что поможет подобрать более эффективное лечение.

В рамках соглашения МФТИ с Министерством науки и высшего образования России в лаборатории контролируемых оптических наноструктур Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ были выполнены расчеты по локализации электромагнитных полей и поглощения в МИМ-структурах.

https://naked-science.ru/article/column/poluchenie-rezultatov-pts

Категория: Теория | Просмотров: 4 | Добавил: Sergo | Рейтинг: 0.0/0

Последние новости

Опубликован новый мировой рейтинг среднего размера пениса (3)

Причиной назвали ожирения потребление ультраобработанных продуктов (3)

Болезнь Паркинсона научились диагностировать за много лет (4)

На чемоданах нашли в десятки раз больше бактерий, чем на унитазах (4)

Получение результатов ПЦР-теста ускорили в 12 раз (3)

Длительное ожирение вызвало экспрессию биомаркеров старения (2)

Противорвотное средство улучшило выживаемость при раке груди (2)

Женщины оказались климатически тревожнее мужчин (4)

Сочетание лишнего веса, депрессии и низкой сексактивности вчетверо повысило риск смерти (11)

ИИ спрогнозировала риск осложнений после операций на сердце с точностью 93% (8)

У пожилых, чаще едящих яйца, оказался ниже риск болезни Альцгеймера (5)

Как боль превращается в страдание (22)

Во внуках увидели способ профилактики деменции (17)

Употребление сосисок и газировки повысило риск диабета (24)

Определили оптимальную длительность физической активности (16)

Действие алкоголя с энергетиками на мужчин и женщин проверили (21)

Как менопауза повлияла на потребность в мастурбации (25)

Как изгиб позвоночной артерии провоцирует инсульт (35)

Foxconn и Kawasaki разработали робота-помощника для медсестёр (47)

Жирная еда и инфекции разрушают пищеварение (41)

Кесарево сечение повысило риск лейкоза у детей (33)

Идеальный вид упражнений для людей с ожирением (33)

Современную цивилизацию связали с хроническим воспалением, ускоряющим старение (45)

Медики создадут программу для оценки риска отрыва тромбов (44)

Какие инфекции можно подхватить в водоеме (39)

Пары одноразовых вейпов оказались токсичнее сигаретного дыма (36)

Ночные кошмары ускорили старение и повысили риск ранней смерти (37)

Россияне с избыточным весом заработали меньше (33)

Голодание перед операцией назвали бессмысленным (39)

Кишечная палочка синтезировала парацетамол (35)

Порог потепления в полтора градуса будет пройден через три года (68)

Запах ушной серы помог диагностировать болезнь Паркинсона (54)

Выявлены особенности семей детей с ожирением (56)

Сколько ежедневной ходьбы нужно для снятия боли в пояснице (70)

Компьютерной томографии оказалось недостаточно для констатации смерти мозга (66)

Биомаркеры болезней сердца предсказали риск возникновения рака (71)

Разрешили инъекции раз в полгода для профилактики ВИЧ-инфекции (72)

Прослушивание громкой музыки в наушниках повысило риск деменции (80)

Листья лопуха помогли справиться с диабетом и золотистым стафилококком (68)

Как воспринимают мир люди с биполярным расстройством (78)

Жара увеличила риск апноэ сна на 45 процентов (66)

Генная терапия гемофилии B сохранила эффективность через 13 лет (81)

Электросудорожная терапия на треть снизила частоту суицидов при тяжелой депрессии (74)

Метаболит парацетамола вызвал анальгезию (75)

Езду на велосипеде связали со сниженным риском деменции (83)

Реактивация вируса варицелла-зостер парализовала половину лица китаянки (80)

Сахар из морских огурцов назвали перспективным средством от рака (80)

Вероятность получить слабоумие связали с местом проживания (85)

Экосистемы с обилием бабочек лучше адаптировались к внезапным засухам (80)

Как защитить дома от землетрясений на Крайнем Севере (112)

Поиск


Популярное

На Восточное побережье США надвигается "Франкеншторм". Он уже забрал 20 жизней (28604)

Человечество вступило в эпоху природных катаклизмов (19496)

Эпидемия бубонной чумы вспыхнула на Мадагаскаре (10452)

«Сэнди» признан вторым самым дорогим ураганом в истории США (10351)

Супервулкан может проснуться в любой момент (8739)

Сегодня по всему миру произошло 49 землетрясений (7290)

30 тысяч человек умирает ежегодно от амариллеза (6780)

Большая грудь сокращает жизнь на годы (5766)

Остров ВИЗЕния (5498)

Англия: зима в начале мая (5252)

Карнавал в Венеции начался с наводнения (5168)

Гигантская Фабианская дыра продолжает расти (5157)

Гипотеза о СПИД (4995)

Селевой поток опять обрушился на уезд Илян (4957)

Число пострадавших от наводнения в Мордовии достигло 4,5 тысяч человек, подтоплено более 2 тысяч домов (4834)

В Москву идет жара (4822)

Вода в реке Белой в Адыгее не может очиститься из-за 5-километрового оползня (4775)

Ураган в Москве 06.05.2012 (4758)

В Англии уходящий год признан самым дождливым в истории метеонаблюдений (4696)

Десятки домов затоплены в Узбекистане в результате наводнения (4660)

Из-за извержения Попокатепетля в Мехико объявлен высший уровень опасности (4627)

Ученые установили точную дату Всемирного потопа (4617)

Йеллоустонский супервулкан (4612)

Землетрясение в Армении (4604)

Пятидесятиградусные морозы пришли в Якутию (4595)

Семь новых природных чудес света (4594)

Самые большие и опасные вулканы мира (4584)

На планете появился новый вид облаков - Асператус (4580)

Вулкан Санторин, погубивший минойскую цивилизацию на Крите, вышел из многолетней спячки (4557)

Жара в Норильске побила 30-летний рекорд (4512)

Совсем скоро человечество ждёт всемирная катастрофа (4475)

В Крыму зарегистрировали землетрясение мощностью 1-2 балла по шкале Рихтера (4402)

Власти борятся с наводнением на Бали (4385)

Как мы измеряем силу землетрясений? (4318)

Самые удивительные природные феномены (4207)

Йеллоустоун взорвется осенью и в мире начнется Апокалипсис (4158)

Изменение климата (4095)

Зимняя гроза на Кузбассе (4077)

У островов Фиджи произошло землетрясение магнитудой 5,5 (3971)

Волну-убийцу создали в обычном бассейне (3946)

Copyright Sergo © 2012-2025

Яндекс.Метрика