واکنش زنجیره‌ای پلیمراز دیجیتال قطره‌ای با استفاده از تراشه میکروفلوئیدیکی

تحقیقات بر روی dna در تشخیص، کنترل و درمان بسیاری از بیماری‌ها ازجمله سرطان اهمیت ویژه‌ای دارد. امروزه استفاده از واکنش زنجیره‌ای پلیمراز دیجیتال قطره‌ای (ddpcr) برای آزمایشات مختلف بر روی dna توجه محققان زیادی را جلب کرده است. برای انجام ddpcr به تعداد زیادی قطره با ابعاد میکرونی نیاز است. در مطالعه حاضر، یک سیستم ddpcr با استفاده از تراشه میکروفلوئیدیکی طراحی، ساخته و ارزیابی شد. این سیستم شامل یک تراشه میکروفلوئیدیکی برای تولید قطره و یک دستگاه تامین‌کننده چرخه‌های حرارتی مورد نیاز در pcr است. تولید قطره در ریزتراشه به‌صورت سه‌بعدی شبیه‌سازی شد. نتایج شبیه‌سازی اعتبارسنجی شد. خطای متوسط در شعاع قطرات تولیدشده حدود 5% است. دستگاه چرخه حرارتی ساخته‌شده، دمای تراشه را با دقت 1/5 ±درجه سانتی‌گراد کنترل می‌کند. فرآیند pcr درون تراشه با اعمال 25 چرخه حرارتی با موفقیت انجام شد. در اکثر قطرات خاصیت فلورسنت مشاهده شد که اثبات می‌کند دستگاه چرخه حرارتی شرایط تکثیر dna را در آزمایشگاه به‌خوبی فراهم کرده است. تصاویر پردازش و سطوح مختلف نور فلورسنت در قطرات شناسایی شد. ضریب تغییرات قطرات انتخاب‌شده در برنامه پردازش، برابر با 2/5% است که در مقایسه با حالت قابل قبول برای این نوع سیستم‌ها (کمتر از 8%) دقت مطلوبی را ارایه می‌دهد. نتایج به‌دست‌آمده از این دستگاه کاملاً بومی، می‌تواند در زمینه‌های متعددی ازجمله تشخیص سرطان، بررسی بافت سرطانی و ارزیابی موفقیت عمل بافت‌برداری استفاده شود.

Digital Droplet Polymerase Chain Reaction Device Using a Microfluidic Chip

Research on DNA is particularly important in the diagnosis, control, and treatment of many diseases, including cancer. Today, the use of digital droplet polymerase chain reaction (ddPCR) for different DNA tests has attracted much researchers rsquo; attention. A large number of micronsized droplets are required to perform ddPCR. In the present study, a ddPCR system was designed, fabricated, and evaluated using a microfluidic chip. The system comprises a microfluidic chip for droplet generation and a thermal cycling device needed for PCR. The droplet generation in the microchip was simulated in 3D. The simulation results were validated. The average error is about 5% in the radius of the droplets. The constructed thermal cycling device controls the chip temperature with a precision of ±1.5 °C. The inchip PCR process was successfully performed by applying 25 heat cycles. The fluorescent property was observed in most droplets that prove the thermal cycling device can provide the conditions for DNA proliferation in the laboratory. The images were processed, and different levels of fluorescent light were identified in the droplets. The coefficient of variation of the selected droplets is 2.5%, which gives a good accuracy compared to the acceptable amount for these types of systems (less than 8%). The results obtained from this fully native device can be used in many fields, including cancer detection, examination of malignant tissue, and evaluation of the success in tissue surgery.