Anvendelse av polystyren mikrosfærer i digital PCR

Som tredje generasjon PCR, digital PCR har fordelene med absolutt kvantifisering, lavt prøvebehov, høy følsomhet, og toleranse for inhibitorer, og er mye brukt i påvisning av genmutasjoner, kopinummervariasjon, patogene mikroorganismer, og genmodifiserte avlinger. Den digitale PCR-en på markedet er vanligvis Droplet Digital PCR (ddPCR) representert ved Bio-Rad og Chip Digital PCR (cdPCR) representert ved Thermo Fisher; dvs., Bio-Rad deler opp forsterkningssystemet i nano- eller mikronenheter ved hjelp av mikrofluidisk teknologi i form av vann-i-olje, mens Thermo Fisher deler opp forsterkningssystemet i nano- eller mikronenheter ved hjelp av mikrofluidisk teknologi, og Thermo Fisher deler opp forsterkningssystemet i nano- eller mikronenheter ved hjelp av mikrofluidisk teknologi. mikrometerenheter og Thermo Fisher skiller forsterkersystemet i nano/mikrometerenheter ved fysisk kutting. Disse to teknologirutene er mest brukt med Bio-Rad dråpemikrofluidikk, som gir betydelige fordeler med miniatyrisering, regionalisering, og parallellisering på grunn av dens evne til å innkapsle mikrosfærer, celler, og andre reagenser i nanoliter- eller pikoliter-mikroreaktorer.

Eksosomer er sub-mikron membranvesikler (30-200 nm) skilles ut av celler og inneholder viktig informasjon som proteiner, lite RNA, og DNA, som er nært knyttet til kliniske flytende biopsier for sykdomsdiagnostikk og prognostisk testing. Imidlertid, deres lille størrelse utgjør en stor utfordring for å isolere eksosomer fra komplekse kroppsvæsker med høy gjennomstrømning og renhet. Pinning Zhou et al. foreslått en omvendt bølgekanalstruktur ved bruk av en viskoelastisk væske med tilsetning av biokompatible polymerer [2] for elastisk treghetsfokusering og sortering av submikronpartikler og eksosomer. Den repeterende bølgekanalstrukturen produserer en periodisk omvendt Dean sekundærstrøm av mikrovæske som fremmer mikrosfærefokusering sammenlignet med en konvensjonell rett gjennom kanal. Bruker fire forskjellige størrelser av fluorescerende submikronkuler (1 µm, 500 nm, 300, og 100 nm) å studere fokusatferden under forskjellige forhold, de oppnådde enkelt, høy gjennomstrømning, merkefri sortering av eksosomer med renhet høyere enn 92% og utvinning høyere enn 81%. Denne utviklede elastiske treghets-eksosom-sorteringsteknikken kan gi en lovende plattform for ulike eksosom-relaterte biologiske studier og farmasøytiske applikasjoner.

Til tross for det store potensialet til disse applikasjonene, innkapslingen av mikrosfærer/celler er fullstendig randomisert, og begrenset av Poisson-fordelingen. Sannsynligheten for at en dråpe innkapsler en enkelt mikrosfære er teoretisk sett ikke mer enn 37%, sløsing med et stort antall mikrosfærer og dråpepartisjoner som resulterer i lav deteksjonsgjennomstrømning. For å forbedre utnyttelsen av mikrosfærer eller sjeldne celler, Vanlige metoder bruker vanligvis et teoretisk middel (λT) < 0.1 av mikrosfærer/celler per dråpe for å bestemme konsentrasjonen av mikrosfærer som påføres, som resulterer i en svært lav innkapslingshastighet av individuelle mikrosfærer, vanligvis nedenfor 10%. Dra nytte av det uendelige antallet dråper i dråpesystemet, Poisson-fordelingen har mindre innvirkning på prøveforbruk og analysetid når antallet mikrosfærer/celler som skal telles er lite.

Dråpeinnkapsling av enkeltceller eller polystyrenmikrosfærer har et bredt spekter av bruksområder i områder som digitale analyser, enkeltcellesekvensering, og narkotikascreening. Imidlertid, innkapslingen av mikrosfærer er fullstendig randomisert av Poissons distribusjonsbegrensninger, og den teoretiske sannsynligheten for en-mikrosfære-innkapsling er vanligvis bare ca 10%. I ultra-høy-multiplekset digitalisert deteksjon eller andre applikasjoner som krever måling av et stort antall mikrosfærer, antall partisjoner som må telles er ekstremt høyt, fører til en stor økning i antall ugyldige dråpeteller og redundans av deteksjonsdata. Av denne grunn, Xiaoyu Yue designet en bead Ordered Arrangement Droplet (BOAD) system som en måte å bryte begrensningene til Poisson-distribusjonen [1].

BOAD-systemet kombinerer mantelflyt på en smart måte, Dean virvel, og kompresjonsstrømningskanal for å realisere det første bestilte arrangementet av mikrosfærer noensinne og muliggjør det raskeste ordnede arrangementet av mikrosfærer i den korteste strukturen, med en-perle-innkapslingseffektivitet opp til ca 86%. Ytterligere applikasjoner for å innkapsle kodede mikrosfærer og IL-10-målrettede magnetiske polystyrenmikrokuler har fullt ut demonstrert potensialet til mikrosfærebasert ultra-høy-multipleks digital deteksjon. Som et resultat, BOAD-systemet er veldig lovende for mange bruksområder som krever høye enkeltpartikkelinnkapslingshastigheter i begrensede rom, slik som ultra-høy-multipleksede digitale bioassays, enkeltcelleanalyse, narkotikascreening, og enkelt eksosomdeteksjon.

I alle applikasjoner, dråpebasert innkapsling av partikler (celler og mikrosfærer) er en ideell plattform for enkeltcelleanalyse av cellulær omprogrammering, medikamentoppdagelse, og sekresjonsdeteksjon på grunn av dens jevnt små reaktordiametre, unike mikroskala strømningsfenomener, og ubegrenset antall isolasjonsenheter, og tillater også perlebasert ultrasensitiv digital deteksjon av proteiner med lav overflod, eksosomer, og andre biomolekyler.

Referanse：

[1] Yue, X., Fang, X., Sol, T., Gjøre, J., Kuang, X., Guo, Q., Wang, Y., Gu, H. og Xu, H. 2022. Bryte gjennom Poisson-fordelingen: Et kompakt høyeffektivt dråpemikrofluidsystem for enkeltperleinnkapsling og digital immunoassaydeteksjon. Biosensorer og bioelektronikk. 211, (sep. 2022), 114384. DOI:https://doi.org/10.1016/j.bios.2022.114384.

[2] Zhou, Y., Ma, Z., Tayebi, M. og Ai, Y. 2019. Submikron partikkelfokusering og eksosomsortering etter bølgede mikrokanalstrukturer i viskoelastiske væsker. Analytisk kjemi. 91, 7 (apr. 2019), 4577–4584. DOI:https://doi.org/10.1021/acs.analchem.8b05749.

Leverandør

Shanghai Lingjun Biotechnology Co., Ltd.ble etablert i 2016 som er en profesjonell produsent av biomagnetiske materialer og nukleinsyreekstraksjonsreagenser.

Vi har rik erfaring innen utvinning og rensing av nukleinsyre, proteinrensing, celleseparasjon, kjemiluminescens, og andre tekniske felt.

Våre produkter er mye brukt på mange felt, som medisinsk testing, genetisk testing, universitetsforskning, genetisk avl, og så videre. Vi leverer ikke bare produkter, men kan også påta oss OEM, ODM, og andre behov. Hvis du har et relatert behov, ta gjerne kontakt med oss ​​påsales01@lingjunbio.com.