डिजिटल पीसीआर में पॉलीस्टाइरीन माइक्रोस्फीयर का अनुप्रयोग

पीसीआर की तीसरी पीढ़ी के रूप में, डिजिटल पीसीआर में पूर्ण परिमाणीकरण के फायदे हैं, कम नमूना आवश्यकता, उच्च संवेदनशीलता, और अवरोधकों के प्रति सहनशीलता, और जीन उत्परिवर्तन का पता लगाने में इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, प्रतिलिपि संख्या भिन्नता, रोगजनक सूक्ष्मजीव, और आनुवंशिक रूप से संशोधित फसलें. बाज़ार में मौजूद डिजिटल पीसीआर आम तौर पर ड्रॉपलेट डिजिटल पीसीआर है (ddपीसीआर) बायो-रेड और चिप डिजिटल पीसीआर द्वारा प्रतिनिधित्व किया गया (सीडीपीसीआर) थर्मो फिशर द्वारा प्रतिनिधित्व किया गया; यानी, बायो-रेड जल-तेल के रूप में माइक्रोफ्लुइडिक तकनीक द्वारा प्रवर्धन प्रणाली को नैनो या माइक्रोन इकाइयों में विभाजित करता है, जबकि थर्मो फिशर माइक्रोफ्लुइडिक तकनीक द्वारा प्रवर्धन प्रणाली को नैनो या माइक्रोन इकाइयों में विभाजित करता है, और थर्मो फिशर माइक्रोफ्लुइडिक तकनीक द्वारा प्रवर्धन प्रणाली को नैनो या माइक्रोन इकाइयों में विभाजित करता है. माइक्रोमीटर इकाइयां और थर्मो फिशर भौतिक कटिंग द्वारा प्रवर्धन प्रणाली को नैनो/माइक्रोमीटर इकाइयों में अलग करते हैं. बायो-रेड ड्रॉपलेट माइक्रोफ्लुइडिक्स के साथ इन दो प्रौद्योगिकी मार्गों का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है, जो लघुकरण के महत्वपूर्ण लाभ प्रदान करता है, regionalization, और माइक्रोस्फीयर को घेरने की क्षमता के कारण समानांतरीकरण, कोशिकाओं, और नैनोलीटर या पिकोलिटर माइक्रोरिएक्टर में अन्य अभिकर्मक.

एक्सोसोम उप-माइक्रोन झिल्ली पुटिकाएं हैं (30-200 एनएम) कोशिकाओं द्वारा स्रावित होता है और इसमें प्रोटीन जैसी महत्वपूर्ण जानकारी होती है, छोटे आरएनए, और डीएनए, जो रोग निदान और रोग निदान परीक्षण के लिए नैदानिक ​​तरल बायोप्सी से निकटता से संबंधित हैं. तथापि, उनका छोटा आकार उच्च थ्रूपुट और शुद्धता वाले जटिल शरीर के तरल पदार्थों से एक्सोसोम को अलग करने के लिए एक बड़ी चुनौती पेश करता है. पिनिंग झोउ एट अल. बायोकम्पैटिबल पॉलिमर के साथ एक विस्कोइलास्टिक तरल पदार्थ का उपयोग करके एक रिवर्स वेव चैनल संरचना का प्रस्ताव रखा [2] सबमाइक्रोन कणों और एक्सोसोम के लोचदार जड़त्वीय फोकसिंग और सॉर्टिंग के लिए. दोहरावदार तरंग चैनल संरचना माइक्रोफ्लुइड का एक आवधिक रिवर्स डीन माध्यमिक प्रवाह उत्पन्न करती है जो पारंपरिक स्ट्रेट-थ्रू चैनल की तुलना में माइक्रोस्फीयर फोकसिंग को बढ़ावा देती है।. फ्लोरोसेंट सबमाइक्रोन क्षेत्रों के चार अलग-अलग आकारों का उपयोग करना (1 माइक्रोन, 500 एनएम, 300, और 100 एनएम) विभिन्न परिस्थितियों में ध्यान केंद्रित करने वाले व्यवहार का अध्ययन करना, उन्होंने सरल हासिल किया, उच्च throughput, से अधिक शुद्धता वाले एक्सोसोम की लेबल-मुक्त छँटाई 92% और रिकवरी अधिक है 81%. यह विकसित लोचदार जड़त्वीय एक्सोसोम सॉर्टिंग तकनीक विभिन्न एक्सोसोम-संबंधित जैविक अध्ययनों और फार्मास्युटिकल अनुप्रयोगों के लिए एक आशाजनक मंच प्रदान कर सकती है।.

इन अनुप्रयोगों की अपार संभावनाओं के बावजूद, सूक्ष्ममंडलों/कोशिकाओं का संपुटन पूरी तरह से यादृच्छिक है, और पॉइसन वितरण द्वारा बाधित. एक बूंद के एकल माइक्रोस्फीयर को घेरने की संभावना सैद्धांतिक रूप से इससे अधिक नहीं है 37%, बड़ी संख्या में माइक्रोस्फीयर और ड्रॉपलेट विभाजन बर्बाद हो रहे हैं जिसके परिणामस्वरूप कम डिटेक्शन थ्रूपुट हो रहा है. माइक्रोस्फीयर या दुर्लभ कोशिकाओं के उपयोग में सुधार करना, आमतौर पर उपयोग की जाने वाली विधियाँ आमतौर पर सैद्धांतिक माध्य का उपयोग करती हैं (λT) < 0.1 लागू किए गए माइक्रोस्फेयर की सांद्रता निर्धारित करने के लिए प्रति बूंद माइक्रोस्फेयर/कोशिकाओं की संख्या, जिसके परिणामस्वरूप व्यक्तिगत माइक्रोस्फीयर की एनकैप्सुलेशन दर बहुत कम हो जाती है, आम तौर पर नीचे 10%. बूंद प्रणाली में बूंदों की अनंत संख्या से लाभ, जब गिने जाने वाले माइक्रोस्फीयर/कोशिकाओं की संख्या कम होती है तो पॉइसन वितरण का नमूना खपत और परख समय पर कम प्रभाव पड़ता है.

एकल कोशिकाओं या पॉलीस्टाइरीन माइक्रोस्फीयर के ड्रॉपलेट एनकैप्सुलेशन में डिजिटल परख जैसे क्षेत्रों में अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला है, एकल-कोशिका अनुक्रमण, और दवा स्क्रीनिंग. तथापि, माइक्रोस्फीयर का एनकैप्सुलेशन पॉइसन वितरण बाधाओं द्वारा पूरी तरह से यादृच्छिक है, और एकल-माइक्रोस्फीयर एनकैप्सुलेशन की सैद्धांतिक संभावना आमतौर पर केवल के बारे में है 10%. अल्ट्रा-हाई-मल्टीप्लेक्स डिजिटाइज्ड डिटेक्शन या अन्य अनुप्रयोगों में जिन्हें बड़ी संख्या में माइक्रोस्फेयर के माप की आवश्यकता होती है, जिन विभाजनों को गिनने की आवश्यकता है उनकी संख्या बहुत अधिक है, जिससे अमान्य बूंदों की संख्या और पता लगाने वाले डेटा की अतिरेक में बड़ी वृद्धि हुई. इस कारण से, ज़ियाओयू यू ने एक बीड ऑर्डर्ड अरेंजमेंट ड्रॉपलेट डिज़ाइन किया (नाव) पॉइसन वितरण की सीमाओं को तोड़ने के एक तरीके के रूप में प्रणाली [1].

बीओएडी प्रणाली चतुराई से म्यान प्रवाह को जोड़ती है, डीन भंवर, और संपीड़न प्रवाह चैनल माइक्रोस्फीयर की पहली बार व्यवस्थित व्यवस्था को साकार करने के लिए और सबसे छोटी संरचना में माइक्रोस्फीयर की सबसे तेज़ व्यवस्थित व्यवस्था को सक्षम बनाता है।, लगभग तक सिंगल-बीड एनकैप्सुलेशन दक्षता के साथ 86%. कोडित माइक्रोस्फेयर और आईएल-10-लक्षित चुंबकीय पॉलीस्टाइरीन माइक्रोस्फेयर को समाहित करने के लिए आगे के अनुप्रयोगों ने माइक्रोस्फेयर-आधारित अल्ट्रा-हाई-मल्टीप्लेक्स डिजिटल डिटेक्शन की क्षमता का पूरी तरह से प्रदर्शन किया है।. नतीजतन, बीओएडी प्रणाली कई अनुप्रयोगों के लिए बहुत आशाजनक है जिनके लिए सीमित डिब्बों के भीतर उच्च एकल-कण एनकैप्सुलेशन दर की आवश्यकता होती है, जैसे कि अल्ट्रा-हाई-मल्टीप्लेक्स्ड डिजिटल बायोसेज़, एकल-कोशिका विश्लेषण, दवा स्क्रीनिंग, और एकल एक्सोसोम का पता लगाना.

सभी अनुप्रयोगों में, कणों का बूंद-आधारित एनकैप्सुलेशन (कोशिकाएँ और सूक्ष्ममंडल) सेलुलर रिप्रोग्रामिंग के एकल-सेल विश्लेषण के लिए एक आदर्श मंच है, दवा की खोज, और इसके समान रूप से छोटे रिएक्टर व्यास के कारण स्राव का पता लगाना, अद्वितीय सूक्ष्म प्रवाह घटनाएँ, और पृथक्करण इकाइयों की असीमित संख्या, और कम प्रचुरता वाले प्रोटीनों की मनका-आधारित अल्ट्रासेंसिटिव डिजिटल पहचान की भी अनुमति देता है, एक्सोसोम, और अन्य जैव अणु.

संदर्भ：

[1] यू, एक्स।, खांग, एक्स।, सूरज, टी।, करना, जे।, कुआंग, एक्स।, गुओ, क्यू।, वैंग, वाई, गु, एच. और जू, एच. 2022. पॉइसन वितरण के माध्यम से तोड़ना: सिंगल-बीड एनकैप्सुलेशन और डिजिटल इम्यूनोएसे डिटेक्शन के लिए एक कॉम्पैक्ट उच्च दक्षता वाली ड्रॉपलेट माइक्रोफ्लुइडिक प्रणाली. बायोसेंसर और बायोइलेक्ट्रॉनिक्स. 211, (सितम्बर. 2022), 114384. डीओआई:HTTPS के://doi.org/10.1016/j.bios.2022.114384.

[2] झोउ, वाई, एमए, जेड, तैयबी, एम. और ऐ, वाई. 2019. विस्कोइलास्टिक तरल पदार्थों के भीतर लहरदार माइक्रोचैनल संरचनाओं द्वारा सबमाइक्रोन कण फोकसिंग और एक्सोसोम सॉर्टिंग. विश्लेषणात्मक रसायनशास्त्र. 91, 7 (अप्रैल. 2019), 4577-4584. डीओआई:HTTPS के://doi.org/10.1021/acs.analchem.8b05749.

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