Texas A&M Universitetində bir tədqiqat laboratoriyası idarə olunan mühitdə mayenin nanoölçülü damcılarında eksperimentlərin aparılmasını nəzərdə tutan damcı mikrofluidika oyununu dəyişdirir. Komanda damcı mikrofluidikalarını daha sürətli, daha ucuz və daha dəqiq edən sistem hazırlayıb.

Elektrik və Kompüter Mühəndisliyi Departamentinin Texas Alətləri üzrə professoru Dr. Arum Han və onun laboratoriya əməkdaşları NOVAsort (Next-generation Opto-Volume-based Accurate droplet sorter) adlı texnologiya yaratdılar ki, bu da molekulların yüksək ötürmə qabiliyyətinin yoxlanılmasına imkan verən sistemdir. və əhəmiyyətli dərəcədə azaldılmış səhv dərəcələrində hüceyrələr.

Əvvəlki tədqiqatlar təhlillərin sürətinin artırılmasına (laboratoriya testinin bir növü) yönəldiyi halda, Nature Communications -da dərc olunan komandanın tapıntıları , analizlərin sürətindən ödün vermədən dəqiqliyi əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdıran ilk tədqiqatçılar sırasındadır.

Biotexnologiya, səhiyyə və kimya sahələrində hüceyrə və molekulların çoxlu sayda (milyonlarla və milyardlarla) skrininq və ya sınaqdan keçirilməsinə ehtiyac var. Bununla belə, damlacıq mikrofluidikasının ən böyük məhdudiyyətlərindən biri, sürətli sınaqdakı əsas üstünlüklərinə baxmayaraq, çox addımlı damcı əməliyyatlarında yüksək dərəcədə səhvdir, buna görə də bu güclü texnologiya bir neçə sadə analizdən kənarda geniş şəkildə mənimsənilməyib və kommersiyalaşdırılmayıb. .

“Təsəvvür edək ki, siz əczaçılıq sənayesində dərman istehsalçısısınız və ya biotexnologiya sənayesində yeni yüksək dəyərli molekullar inkişaf etdirmisiniz ” dedi Han.

“Müəyyən bir xərçəng hüceyrəsinə qarşı təsirli olub-olmadığını görmək üçün milyonlarla müxtəlif dərman birləşməsini sınaqdan keçirməli və ya yaxşı hüceyrə ştammını inkişaf etdirmək üçün ən məhsuldar hüceyrələri tapmaq üçün milyonlarla fərqli hüceyrəni bir hüceyrədə bir dəfə sınaqdan keçirməlisiniz. Başqa bir nümunədə, ətraf mühitdə saysız-hesabsız mikroorqanizmlər var və hansının daha faydalı ola biləcəyini və ya hansının hansı funksiyaları yerinə yetirdiyini öyrənmək üçün bir dəfə milyonlarla və milyonlarla fərdi hüceyrəni sınaqdan keçirməlisiniz.”

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=4054963813&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1738213531&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-01-droplet-microfluidics-advance-key-generation.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTMyLjAuNjgzNC4xMTEiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siTm90IEEoQnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzMi4wLjY4MzQuMTExIl0sWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTMyLjAuNjgzNC4xMTEiXV0sMF0.&dt=1738213531016&bpp=1&bdt=57&idt=74&shv=r20250128&mjsv=m202501230101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1738213211%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1738213211%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1738213211%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=1275389018854&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=447&ady=2008&biw=1903&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=95349947%2C95347432&oid=2&pvsid=1360168662695780&tmod=231041337&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=77

Şərti olaraq, bu təcrübələr vaxt aparan və bahalı bir proses vasitəsilə təkrarlanmalıdır. Han’ın səhvsiz NOVAsort texnologiyası ilə damlacıq mikrofluidikası əczaçılıq və biotexnologiya sənayesində, kənd təsərrüfatı şirkətlərində və milyonlarla təcrübənin aparılmasının vacib olduğu və çox vaxt əl ilə həyata keçirildiyi elmi tədqiqatlarda daha dəyərli bir texnikaya çevrilməyə hazırlaşır.

“Əgər siz on min və ya milyon analizi yoxlasanız, onda 5% səhv çox böyük rəqəmdir. İxtiramız damlacıq mikrofluidikasında bu tək hüceyrə və ya tək molekul səviyyəli skrininqdə səhvi əhəmiyyətli dərəcədə azaldır ki, məsələn, səhvdən 5%, indi 0,01% səhviniz var “dedi Han.

“Bu metoddan istifadə edərək, siz milyonlarla analiz apara bilərsiniz və yenə də yalan pozitiv və ya yalan mənfi çox kiçikdir. Bu yeni texnologiya ilə damcı mikrofluidika son dərəcə güclü alətə çevrilir.”

NOVAsort Han 2019-cu ildə başladığı layihədən irəli gəlir. Məqsəd sahəyə çıxmaq və həmin nümunələrdə potensial zərərli mikroorqanizmləri tez bir zamanda müəyyən etmək üçün torpaq və su nümunələrini təcrid etmək və götürmək idi. Buna nail olmaq üçün Han və komandası milyonlarla fərdi bakteriya nümunəsini sınaqdan keçirmək üçün texnologiya hazırladı.

“Həmin layihə üçün sürətli və yüksək dəqiqlik çox vacib idi, çünki bir çox səhvə meyilli nəticələriniz varsa, bir şeyin zərərli olub-olmadığını səhv təsnif edə bilərsiniz” dedi Han. “Bu, həqiqətən də bu texnologiyanı inkişaf etdirmək üçün motivasiyamızı gücləndirdi: səhvləri azaltmaq ki, çölə çıxıb milyonlarla və milyardlarla mikrobları sınaqdan keçirdiyiniz zaman səhv nisbəti çox, çox aşağı olsun.”

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklər əldə edin .Abunə ol

Hanın çoxillik layihəsi NOVAsort ilə nəticələndi, indi ondan geniş şəkildə mülki istifadə üçün istifadə oluna bilər. Məsələn, bu texnologiya həkimlərə xəstəliklərə qarşı ən yaxşı və vaxtında müdaxilə strategiyasını hazırlamağa kömək etmək üçün inkişaf etdirilə bilər.

“Deyək ki, kimsə patogen mikroorqanizmlə yoluxub” – Han deyib. “Həkimlər antibiotik müalicəsini sınayırlar, lakin antibiotiklərin cəbhə xətti işləmir. Onlar çətin müalicə olunan yoluxucu xəstəliklərə qarşı hansı dozada istifadə etmək üçün hansı dərmanın ən yaxşı antibiotik ola biləcəyini tez tapmalıdırlar.”

Han’ın yeni texnologiyası yüksək məhsuldarlıq skrininqinə – qısa müddətdə milyonlarla nümunəni sınaqdan keçirməyə imkan verdiyi üçün bu, həm də o deməkdir ki, o, potensial dərman namizədlərinin aşkar edilməsində sürəti və dəqiqliyi daha dəqiq nəticələrlə, o cümlədən xərçəngin növbəti nəsli, antimikrob və antifungal dərmanlar.

Bundan əlavə, bu texnologiya qiymətli məhsullar, kimyəvi maddələr və molekullar istehsal etmək üçün bioloji sistemlərdən istifadəni nəzərdə tutan bioistehsalda tətbiqləri tapa bilər. NOVAsort yüksək faydalı molekullar istehsal edə bilən bioloji orqanizmlərin işə salınması prosesini sürətləndirə bilər.

“Biz potensial olaraq daha aşağı qiymətə və daha ekoloji cəhətdən təmiz və davamlı olan daha yaxşı dərmanlar, daha yaxşı materiallar və daha yaxşı kimyəvi maddələr hazırlaya bilərik” dedi Han.

Süni intellekt və maşın öyrənməsi kimi kompüter dəstəkli işə artan maraqla NOVAsort tədqiqatçılar üçün çoxlu yüksək keyfiyyətli, sıfıra yaxın səhv məlumatı yaratmaq üçün də istifadə edilə bilər.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=809300024&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1738213615&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-01-droplet-microfluidics-advance-key-generation.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTMyLjAuNjgzNC4xMTEiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siTm90IEEoQnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzMi4wLjY4MzQuMTExIl0sWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTMyLjAuNjgzNC4xMTEiXV0sMF0.&dt=1738213531110&bpp=1&bdt=151&idt=1&shv=r20250128&mjsv=m202501230101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1738213531%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1738213531%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1738213531%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0%2C750x188&nras=1&correlator=1275389018854&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=447&ady=4071&biw=1903&bih=945&scr_x=0&scr_y=306&eid=95349947%2C95347432&oid=2&psts=AOrYGskESEnpwnvJh5TTeWA0Fwiz0CzXvnywKFf8TI43roWUkLUzAafGuHsk89aqjFbGAN61cXuDyyFNvQ9VxyIunH3LTJ1t&pvsid=1360168662695780&tmod=231041337&uas=1&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=5&uci=a!5&btvi=2&fsb=1&dtd=84693

NOVAsort Han’s NanoBio Systems Lab və əvvəllər Texas A&M Sağlamlıq Elmləri Mərkəzinin və hazırda Missuri Universitetində NextGen Precision Sağlamlıq Professoru olan tibb elmləri üzrə ekspert Dr. Paul de Figueiredo arasında əməkdaşlıqdır. Onlar mikro-maye texnologiyasını inkişaf etdirmək və onu tibbi və biotexnologiya tədqiqatlarına tətbiq etmək üçün birlikdə çalışaraq, gələcək irəliləyişlərlə illər sərf etdilər .

Bu mikrofluidik çiplərin hamısı Texas A&M Universitetinin ən müasir təmiz otaq qurğusu olan AggieFab Nanofabrication Facility-də hazırlanır.

“Mənim laboratoriyam texnoloji yeniliklər üzərində işləyir və bu texnologiyanın tətbiqi tibb məktəbi və biotexnologiya mütəxəssisləri ilə geniş əməkdaşlıq etdiyimiz yerdir” dedi Han. “Bu texnologiyanın gələcəyinə gəlincə, məqsəd 0% xətaya nail olmaqdır”.

“Biz bu işdən çox qürur duyuruq” deyə Han əlavə edib. “Biz çox mürəkkəb eksperimentlər həyata keçirə bilən mikrofluid çipləri yaratmaqla bu texnologiyanı təkmilləşdirməyə davam edəcəyik və bu texnologiyanı daha sürətlə tədqiqat və inkişaf etdirmək üçün daha geniş tətbiq diapazonlarında tətbiq edəcəyik, eyni zamanda səhvləri mümkün qədər aşağı səviyyədə saxlayacağıq. Diqqətimiz növbəti yenilikləri yaratmaqdır. mikrofluidik texnologiyanın nəsli.”

Daha çox məlumat: Han Zhang et al, NOVAsort for error-free droplet microfluidics, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-52932-z

Jurnal məlumatı: Nature Communications 

Texas A&M Universiteti Mühəndislik Kolleci tərəfindən təmin edilmişdir