Микрофлюидный чип для быстрой диагностики вирусных болезней растений
Исследовательская группа под руководством профессора Такаюки Шибаты из Технологического университета Тоёхаси разработала устройство для мультиплексной генетической диагностики на основе микрофлюидного чипа. Цель — раннее выявление и предотвращение болезней сельскохозяйственных культур.
Суть технологии:
- В основе метода лежит изотермическая амплификация с петлевой обратной связью (LAMP). В отличие от ПЦР, она не требует сложного оборудования для контроля температуры и проводится при постоянной температуре 60–65°C за 30–60 минут.
- Проблема классического LAMP — необходимость готовить и тестировать смеси образца с реагентами для каждого целевого вируса отдельно, что требует времени и навыков.
- Решение команды — микрофлюидный чип из полидиметилсилоксана (PDMS), изготовленный по технологиям производства полупроводников.
Характеристики устройства:
- Размер ≈ 45×25 мм (меньше визитной карточки).
- Содержит массив из пяти реакционных камер объёмом 3 мкл, соединённых микроканалами (ширина 200 мкм, высота 80 мкм).
- Позволяет проводить одновременную диагностику до четырёх различных вирусных заболеваний растений.
Результаты испытаний:
- На устройстве успешно проведён эксперимент по амплификации генов четырёх вирусов огурца.
- В качестве образца использовалась тотальная РНК, выделенная из листьев больных растений.
- Процедура: смесь образца и реагентов вводится в одно входное отверстие, после чего автоматически распределяется по камерам. Затем чип нагревается в горячей воде (63°C, 40–60 минут).
- Продемонстрирована возможность быстрой мультиплексной диагностики менее чем за 1 час, включая пробоподготовку.
Перспективы и универсальность:
- Технология позволяет свободно настраивать типы целевых патогенов.
- Планируется разработка устройства для одновременного обнаружения четырёх вирусных болезней и четырёх видов вредителей огурца.
- В перспективе платформа может быть использована для:
- Быстрой мультиплексной диагностики инфекций человека (например, коронавирус, вирусы гриппа).
- Мультиплексного тестирования аллергенов в пищевой промышленности (7 основных аллергенов: пшеница, гречка, арахис, яйцо, молоко, креветка, краб).
Значение: Разработка предоставляет сельхозпроизводителям без специальных знаний инструмент для лёгкого и быстрого генетического тестирования болезней и вредителей прямо на ферме, что способствует стабильному производству качественной продукции и соответствует целям устойчивого развития (SDGs).