快速、便携的野外微生物分析

   日期:2019-01-12     浏览:9    评论:0    
核心提示:直到最近,生物样本在野外冷冻并带回实验室后,分析它们需要数小时,有时甚至数天。但是现在有一种更快、更便宜、更小的方法可以

直到最近,生物样本在野外冷冻并带回实验室后,分析它们需要数小时,有时甚至数天。但是现在有一种更快、更便宜、更小的方法可以让研究人员将黄金标准的分析方法应用到该领域。

亚利桑那州立大学地球与空间探索学院的研究人员将他们的传感器、生物技术和仪器技术结合起来,开发出一种分析微量元素的便携式自动装置。
这种高度小型化的微生物分析仪器被称为ddPCR生物分析现场仪器,它使研究人员能够进行诸如检测水、土壤和高层大气中的微生物等工作。
这台机器最近在《自然方法》(Nature Methods)的一篇文章中得到了强调,它具有可移植性、非常低的功耗、足够健壮,可以进行长期的现场部署,不需要清洗,而且易于部署和操作。
这项技术是由地球与空间探索学院的助理研究教授、实验物理学家科迪·杨布尔领导的一个研究小组开发的,最初的目的是将其部署在一个自主水下航行器平台上,作为绘制世界海洋动态微生物多样性项目的一部分。
经过四年的研发,以及戈登和贝蒂·摩尔基金会、国家科学基金会和蒙特利湾水族馆研究所的数百万美元资助,该仪器现在已经投入使用。蒙特雷湾水族馆研究所和南加州海岸水研究项目正在使用这种方法,以更快、更准确和更低的检测限检测水中的微生物污染物。
该装置采用乳化液滴技术,即水样进入仪器后,涂上一层油,使其不与仪器内部元件接触。一旦样品被装载,试剂被混合,处理和分析在完美的隔离。然后在现场直接对数据进行量化,以获得即时反馈。这些微小的液滴使该设备能够在几分钟内产生任何特定DNA序列的数百万份副本。
该设备具有在自主水下航行器上进行此类分析的应急能力,非常适合研究人员的需要,在监测该领域的其他位置,包括建筑环境方面具有很大的潜力。
根据扬布尔的说法,由于它能够量化病原体,因此确实有健康应用,但他不认为它是一种医学诊断工具。
“它是为探索而设计的,”他说。“能够自动、可靠地检测微量成分、单个分子,而不需要在一个非常小的、低功耗的包中返回样品或硬件耗材,这就是我们的机器的全部功能。”
尽管医疗诊断的应用可能有限,但扬布尔认为,该设备将用于国土安全、公共交通、公共空间、医院、学校、食品生产和作战战区分析。
自主的数字液滴PCR在科学的许多方面都很有用。这个装置甚至有一天会被集成到一个漫游者、着陆器或轨道飞行器上,在火星的水中、欧罗巴的海洋中、土卫二的冰羽中,或者任何科学家和探险家希望发现和量化核酸序列的地方,寻找现存的DNA。

 
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