ITTO20100865A1 - PURIFICATION AND AMPLIFICATION OF NUCLEIC ACIDS IN A MICROFLUIDIC DEVICE INCLUDING POLIDIMETHYLSILOSSAN SURFACES - Google Patents

PURIFICATION AND AMPLIFICATION OF NUCLEIC ACIDS IN A MICROFLUIDIC DEVICE INCLUDING POLIDIMETHYLSILOSSAN SURFACES Download PDF

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ITTO20100865A1
ITTO20100865A1 IT000865A ITTO20100865A ITTO20100865A1 IT TO20100865 A1 ITTO20100865 A1 IT TO20100865A1 IT 000865 A IT000865 A IT 000865A IT TO20100865 A ITTO20100865 A IT TO20100865A IT TO20100865 A1 ITTO20100865 A1 IT TO20100865A1
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IT
Italy
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microfluidic
nucleic acid
amplification
biological sample
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Prior art date
Application number
IT000865A
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Italian (it)
Inventor
Matteo Cocuzza
Eros Giuri
Lorenzo Lunelli
Laura Pasquardini
Cecilia Pederzolli
Fabrizio Candido Pirri
Cristina Potrich
Marzia Quaglio
Original Assignee
Matteo Cocuzza
Fond Bruno Kessler
Torino Politecnico
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    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/10Processes for the isolation, preparation or purification of DNA or RNA
    • C12N15/1003Extracting or separating nucleic acids from biological samples, e.g. pure separation or isolation methods; Conditions, buffers or apparatuses therefor

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Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Purificazione ed amplificazione di acidi nucleici in un dispositivo microfluidico comprendente superfici di polidimetilsilossano" DESCRIPTION of the industrial invention entitled: "Purification and amplification of nucleic acids in a microfluidic device comprising polydimethylsiloxane surfaces"

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione si riferisce al settore dei dispositivi microf luidici , del tipo denominato correntemente con il termine LAB-ON-A-CHIP, atti ad effettuare su di un campione un saggio biologico comprendente uno stadio di estrazione/purificazione di acidi nucleici (DNA) dal campione ed uno stadio di amplificazione/rivelazione degli acidi nucleici mediante reazione a catena della polimerasi (PCR e RT-PCR). The present invention refers to the sector of microfluidic devices, of the type currently referred to as LAB-ON-A-CHIP, suitable for carrying out a biological assay on a sample comprising a nucleic acid (DNA) extraction / purification step from the sample and a nucleic acid amplification / detection stage by polymerase chain reaction (PCR and RT-PCR).

Recentemente, sono stati proposti e descritti dispositivi microfluidici che consentono di effettuare, in un'unica struttura integrata, le tre operazioni di estrazione degli acidi nucleici, amplificazione e rivelazione. Recently, microfluidic devices have been proposed and described which allow the three operations of nucleic acid extraction, amplification and detection to be carried out in a single integrated structure.

Chen et al. in Biomed. Microdevices (2010) 12:705-719, descrive un dispositivo del tipo sopra citato, in cui si effettuano le operazioni di lisi, isolamento dell'acido nucleico, amplificazione enzimatica e rivelazione in una struttura di policarbonato. In tale microdispositivo, la fase di estrazione del DNA viene effettuata con sali caotropici su membrane di silicio e successiva eluizione, e la reazione di PCR avviene con passivazione dinamica con l'impiego di BSA (albumina bovina); nonostante il dispositivo microfluidico consenta di effettuare il saggio biologico nella sua interezza, le reazioni dei singoli stadi devono essere effettuate spostando il campione in zone fisicamente diverse del dispositivo. Chen et al. in Biomed. Microdevices (2010) 12: 705-719, describes a device of the type mentioned above, in which the operations of lysis, isolation of the nucleic acid, enzymatic amplification and detection are carried out in a polycarbonate structure. In this microdevice, the DNA extraction step is carried out with chaotropic salts on silicon membranes and subsequent elution, and the PCR reaction takes place with dynamic passivation with the use of BSA (bovine albumin); although the microfluidic device allows to carry out the biological assay in its entirety, the reactions of the single stages must be carried out by moving the sample to physically different areas of the device.

W02006/085948 descrive un dispositivo microfluidico integrato includente una regione di estrazione/purificazione di acidi nucleici ed una regione di amplificazione/rivelazione, effettuate mediante RT-PCR. Questo dispositivo presenta, nella regione di estrazione del DNA, colonnine microfabbricate con rivestimento di silice e la purificazione del DNA è effettuata utilizzando un tampone di lisi, contenente sali caotropici, atto ad aprire le cellule ed a legare il DNA alle colonnine microfabbricate. Dopo uno stadio di lavaggio per la rimozione del materiale indesiderato, il DNA viene rilasciato dalle colonnine ed utilizzato per la reazione di RT-PCR in una regione di amplificazione con superfici passivate mediante BSA. WO2006 / 085948 discloses an integrated microfluidic device including a nucleic acid extraction / purification region and an amplification / detection region, performed by RT-PCR. This device presents, in the DNA extraction region, microfabricated columns with silica coating and the DNA purification is carried out using a lysis buffer, containing chaotropic salts, able to open the cells and to bind the DNA to the microfabricated columns. After a washing step for the removal of unwanted material, the DNA is released from the columns and used for the RT-PCR reaction in an amplification region with passivated surfaces by BSA.

EP 2 160243 Al descrive un dispositivo microfluidico atto ad effettuare la lisi cellulare e l'estrazione del DNA; il PDMS (polidimetilsilossano) è indicato tra i vari materiali utilizzabili per la struttura del microdispositivo; tuttavia, il microdispositivo presenta una struttura di tipo modulare con regioni e parti diverse, specificatamente studiate per utilizzare ed eseguire parte dei protocolli contemplati; l'operazione di amplificazione del DNA viene effettuata trasferendo il DNA in un'unità di amplificazione. EP 2 160243 A1 describes a microfluidic device suitable for carrying out cell lysis and DNA extraction; PDMS (polydimethylsiloxane) is indicated among the various materials that can be used for the structure of the microdevice; however, the microdevice has a modular type structure with different regions and parts, specifically designed to use and execute part of the contemplated protocols; the DNA amplification operation is performed by transferring the DNA to an amplification unit.

Sono altresì noti dispositivi microfluidici di PDMS predisposti per amplificazione genica e/o rivelazione; in questi microdispositivi vengono sempre utilizzati agenti passivanti per modificare le superfici di PDMS ed ottenere l'amplificazione del materiale genico. Microfluidic devices of PDMS are also known predisposed for gene amplification and / or detection; passivating agents are always used in these microdevices to modify the PDMS surfaces and obtain the amplification of the gene material.

Frey et al. in Biomed. Microdevices (2007) 9:711-718 descrive un sistema di amplificazione miniaturizzata in PDMS, in cui nel mix di PCR viene inserito un colorante specifico per il DNA a doppia elica; le pareti del dispositivo in PDMS sono ricoperte con poli "L-lisina" coniugata con poli etilenglicole (PLL-g-PEG), per rendere la superficie idrofilica ed aumentare la resa PCR. Frey et al. in Biomed. Microdevices (2007) 9: 711-718 describes a miniaturized amplification system in PDMS, in which a dye specific for double-stranded DNA is inserted into the PCR mix; the walls of the PDMS device are coated with poly "L-lysine" conjugated with poly ethylene glycol (PLL-g-PEG), to make the surface hydrophilic and increase the PCR yield.

La presente invenzione si fonda sulla scoperta del fatto che superfici di polidimetilsilossano, in virtù delle loro caratteristiche chimiche e morfologiche, presentano la capacità spontanea di adsorbire gli acidi nucleici. In vista di tale scoperta, l'invenzione fornisce così un procedimento semplificato per l'effettuazione di saggi biologici comprendenti l'estrazione/purificazione di acidi nucleici da un campione biologico, ed altresì l'amplificazione dell'acido nucleico, con l'impiego di un singolo dispositivo microfluidico. The present invention is based on the discovery of the fact that polydimethylsiloxane surfaces, by virtue of their chemical and morphological characteristics, have the spontaneous ability to adsorb nucleic acids. In view of this discovery, the invention thus provides a simplified procedure for carrying out biological assays comprising the extraction / purification of nucleic acids from a biological sample, and also the amplification of the nucleic acid, with the use of a single microfluidic device.

Costituisce così un oggetto dell'invenzione un procedimento per l'effettuazione di un saggio diagnostico/biologico avente le caratteristiche quali definite nelle rivendicazioni che seguono. Thus an object of the invention is a process for carrying out a diagnostic / biological test having the characteristics as defined in the following claims.

A seguito dell'invenzione, si è rilevato che l'adsorbimento di acidi nucleici su superfici di PDMS è spontaneo e non necessita di alcun tipo di trattamento o modifica superficiale per essere promosso. Conseguentemente, l'operazione di estrazione/purificazione del DNA può essere eseguita ponendo il campione biologico, precedentemente U sato o opzionalmente in una soluzione di lisi, a diretto contatto con superfici di PDMS, ove tali superfici non sono funzionalizzate o modificate preventivamente al contatto con il campione biologico. Following the invention, it has been found that the adsorption of nucleic acids on PDMS surfaces is spontaneous and does not require any type of treatment or surface modification to be promoted. Consequently, the DNA extraction / purification operation can be performed by placing the biological sample, previously used or optionally in a lysis solution, in direct contact with PDMS surfaces, where such surfaces are not functionalized or modified prior to contact with the biological sample.

Nell'ambito dell'invenzione si contempla così l'impiego di superfici di PDMS che siano: Within the scope of the invention, the use of PDMS surfaces is thus contemplated which are:

strati bidimensionali (ove con tale termine si intendono strati molto sottili) usati come ricoprimento di altri materiali, nella forma di superfici piane o con piccole curvature (ad esempio rivestimenti interni di dispositivi microfluidici) o a forma circolare o sferica, con alte curvature (ad esempio rivestimento di materiali in forma di beads o capillari); two-dimensional layers (where this term means very thin layers) used as a covering of other materials, in the form of flat surfaces or with small curvatures (for example internal coatings of microfluidic devices) or circular or spherical, with high curvatures (for example coating of materials in the form of beads or capillaries);

superfici di parti massive in PDMS piane o a piccola curvatura (ad esempio dispositivi microfluidici o parti di essi) o a forma circolare o sferica con alte curvature (ad esempio beads o capillari). surfaces of massive parts in flat or small curvature PDMS (e.g. microfluidic devices or parts of them) or circular or spherical shaped parts with high curvatures (e.g. beads or capillaries).

Pertanto, in una prima forma di attuazione, tali superfici di PDMS possono far parte di dispositivi microfluidici fabbricati con diversi materiali, quali silicio, silicio-vetro, vetro, metalli compositi, ossidi, polimeri, polimeri termoplastici, polimeri termoindurenti, elastomeri, elastomeri termoplastici . Therefore, in a first embodiment, these PDMS surfaces can be part of microfluidic devices manufactured with different materials, such as silicon, silicon-glass, glass, composite metals, oxides, polymers, thermoplastic polymers, thermosetting polymers, elastomers, thermoplastic elastomers .

In questi casi, il PDMS può: In these cases, the PDMS can:

ricoprire le superfici interne del dispositivo ottenuto secondo la tecnoloqia prevista per la classe di materiali utilizzati per la fabbricazione; cover the internal surfaces of the device obtained according to the technology required for the class of materials used for manufacturing;

può altresì costituire strutture ausiliarie inserite nella struttura fluidica primaria al solo scopo di aumentare la superficie specifica interna di PDMS in qrado di adsorbire spontaneamente DNA. it can also constitute auxiliary structures inserted in the primary fluidic structure for the sole purpose of increasing the specific internal surface of PDMS in order to spontaneously adsorb DNA.

Il massimo beneficio che il sistema, oqqetto della presente invenzione, è in qrado di apportare in termini di riduzione di costi e tempi di analisi, si ottiene costruendo sistemi microfluidici utilizzando unicamente PDMS. Il dispositivo interamente realizzato in polidimetilsilossano, mediante processo di casting in stampo aperto, permette una significativa riduzione del costo, rispetto sia a materiali tradizionali quali vetro e silicio, sia ad altri materiali polimerici quali le resine e i materiali termoplastici. The maximum benefit that the system, object of the present invention, is able to bring in terms of cost reduction and analysis times, is obtained by building microfluidic systems using only PDMS. The device made entirely of polydimethylsiloxane, by means of an open mold casting process, allows a significant reduction in cost, compared to both traditional materials such as glass and silicon, and other polymeric materials such as resins and thermoplastic materials.

In una forma di attuazione preferita, il dispositivo è formato da una parte principale in cui sono definite le diverse funzionalità (chip), e da una base piana formata da una sottile membrana che consente la chiusura degli elementi fluidici definiti nel corpo principale attraverso un processo di incollaggio (bonding) mediante uno strato sottile dello stesso materiale (PDMS) reticolato in sede. Inoltre, i processi di lisi cellulare del campione di sangue, di purificazione/estrazione del DNA, di PCR ed infine di rivelazione, vengono eseguiti nella stessa struttura senza bisogno di zone distinte per le diverse operazioni. Potendo utilizzare sangue intero (ma non solo) come campione biologico, il sistema proposto risulta adatto alla diagnosi di malattie geniche, oltre che alla rivelazione di patogeni. In a preferred embodiment, the device is formed by a main part in which the different functionalities are defined (chip), and by a flat base formed by a thin membrane that allows the closure of the fluidic elements defined in the main body through a process bonding by means of a thin layer of the same material (PDMS) cross-linked in place. Furthermore, the processes of cell lysis of the blood sample, DNA purification / extraction, PCR and finally detection, are performed in the same structure without the need for distinct areas for the different operations. Being able to use whole blood (but not only) as a biological sample, the proposed system is suitable for the diagnosis of genetic diseases, as well as for the detection of pathogens.

Questo, unitamente alla semplificazione costruttiva e all'abbattimento dei costi, caratteristiche della proposta, lo rende adatto allo sviluppo di sistemi "point-of-care". La purificazione del DNA avviene sfruttando la semplice interazione chimico-morfologica con il materiale del dispositivo, e la reazione di PCR viene effettuata direttamente sul DNA adsorbito sulle pareti del dispositivo, senza la necessità di particolari trattamenti con agenti passivanti per poter essere svolta efficacemente. This, together with the constructive simplification and the reduction of costs, characteristics of the proposal, makes it suitable for the development of "point-of-care" systems. DNA purification takes place by exploiting the simple chemical-morphological interaction with the material of the device, and the PCR reaction is carried out directly on the DNA adsorbed on the walls of the device, without the need for special treatments with passivating agents in order to be carried out effectively.

L'invenzione consiste nell'utilizzo innovativo di un sistema miniaturizzato per la rivelazione di patologie a partire da quantità ridotte di fluidi biologici (circa 7 μΐ di sangue). The invention consists in the innovative use of a miniaturized system for the detection of pathologies starting from reduced quantities of biological fluids (about 7 μΐ of blood).

Il principale componente del dispositivo è un chip realizzato in PDMS accoppiato ad una base (membrana) nello stesso materiale, eventualmente ottenuta stendendo un velo sottile (ad esempio per spinning) su una superficie rigida, liscia e più conduttiva termicamente rispetto al polimero (ad esempio silicio). La fabbricazione sfrutta la semplice e poco costosa tecnologia di casting (colata in stampo aperto). The main component of the device is a chip made of PDMS coupled to a base (membrane) in the same material, possibly obtained by spreading a thin veil (for example by spinning) on a rigid, smooth and more thermally conductive surface than the polymer (for example silicon). The fabrication exploits the simple and inexpensive casting technology (open mold casting).

In seguito alla reticolazione ed estrazione, le due parti (base e chip) vengono incollate mediante un velo sottile dello stesso polimero, interposto tra la base e il chip, e quindi fatto reticolare. Following crosslinking and extraction, the two parts (base and chip) are glued by means of a thin veil of the same polymer, interposed between the base and the chip, and then made crosslinked.

Tale chip deve assolvere la funzione di contenere il volume di reazione, senza interferire nelle reazioni biologiche e garantendo ermeticità in tutte le fasi delle reazioni. This chip must perform the function of containing the reaction volume, without interfering in biological reactions and guaranteeing airtightness in all phases of the reactions.

Il processo di estrazione del DNA può essere attuato utilizzando circa 5-10 μΐ di materiale biologico, in meno di trenta minuti. Il sistema di estrazione non necessita di trattamenti superficiali del dispositivo, ma sfrutta il naturale adsorbimento del materiale biologico sulle pareti del dispositivo stesso. The DNA extraction process can be performed using approximately 5-10 μΐ of biological material, in less than thirty minutes. The extraction system does not require surface treatments of the device, but exploits the natural adsorption of the biological material on the walls of the device itself.

I sistemi convenzionali di PCR richiedono l'intervento di personale specializzato per il loro utilizzo e sono condotti impiegando tubi di reazione in polipropilene con volumi di 25 μΐ o maggiori che sono caratterizzati da una bassa conducibilità e da un'alta inerzia termica. L'utilizzo della base in silicio, permette di abbreviare i tempi per la reazione di PCR grazie alla miglior conducibilità termica del materiale. Conventional PCR systems require the intervention of specialized personnel for their use and are conducted using polypropylene reaction tubes with volumes of 25 μΐ or greater which are characterized by low conductivity and high thermal inertia. The use of the silicon base allows to shorten the time for the PCR reaction thanks to the better thermal conductivity of the material.

La rivelazione in fluorescenza avviene tramite l'impiego di sonde marcate, e può essere integrata direttamente nel sistema, effettuando un monitoraggio on-line del segnale fluorescente e/o una misurazione al termine del processo di amplificazione direttamente sul dispositivo. The fluorescence detection takes place through the use of marked probes, and can be integrated directly into the system, by carrying out an on-line monitoring of the fluorescent signal and / or a measurement at the end of the amplification process directly on the device.

Il sistema è concepito per permettere diagnosi in maniera veloce ed economica; ciò trova applicazione negli screening di massa, nelle analisi in loco, ad esempio in favore dei degenti ospedalieri per individuare infezioni nosocomiali direttamente al letto del paziente. The system is designed to allow diagnosis in a fast and economical way; this is applied in mass screening, in on-site analyzes, for example in favor of hospital patients to identify nosocomial infections directly at the patient's bed.

Nei disegni annessi, forniti a titolo di esempio non limitativo: In the attached drawings, provided by way of non-limiting example:

la fig. 1 è un'immagine di un dispositivo dimostrativo, realizzato interamente in PDMS; fig. 1 is an image of a demonstration device, made entirely of PDMS;

la fig. 2A è una vista in sezione verticale del dispositivo della fig. 1; e fig. 2A is a vertical sectional view of the device of fig. 1; And

la fig. 2B è una vista schematica dall'alto. Il dispositivo (o chip) microfluidico è formato da due parti: fig. 2B is a schematic top view. The microfluidic device (or chip) consists of two parts:

1. un corpo principale 2, nel quale sono definite le funzionalità del chip; e 1. a main body 2, in which the functionalities of the chip are defined; And

2. una base 4 che serve per chiudere il dispositivo, garantendo il confinamento dei fluidi nel volume di lavoro. 2. a base 4 which serves to close the device, ensuring the confinement of the fluids in the working volume.

Entrambe le parti vengono fabbricate in PDMS attraverso un processo di colata in stampo aperto (casting) del polimero precedentemente mescolato con l'agente reticolante. Il PDMS è un polimero elastomerico, disponibile come prodotto bi-componente, che viene preparato miscelando il polimero ad un agente reticolante. Both parts are manufactured in PDMS through an open mold casting process of the polymer previously mixed with the crosslinking agent. PDMS is an elastomeric polymer, available as a two-component product, which is prepared by mixing the polymer with a cross-linking agent.

Dopo degasamento si versa la miscela in uno stampo con geometria duale rispetto a quella dell'oggetto che si vuole ottenere, si lascia degassare e si riscalda il materiale nello stampo ad una temperatura compatibile con quella del materiale che forma lo stampo stesso (usualmente 75°C per 45 minuti) oppure si conduce la reazione a temperatura ambiente per almeno 24 ore. After degassing, the mixture is poured into a mold with a geometry that is dual to that of the object to be obtained, it is allowed to degas and the material in the mold is heated to a temperature compatible with that of the material that forms the mold itself (usually 75 ° C for 45 minutes) or the reaction is carried out at room temperature for at least 24 hours.

La composizione del PDMS finale, definita come il rapporto in peso di polimero rispetto all'agente reticolante può essere scelta in base a caratteristiche finali d'impiego, quali ad esempio la rigidezza. Per i dispositivi fabbricati a titolo di esempio per la presente invenzione, si è scelto di utilizzare, a puro fine dimostrativo, una composizione pari a 10 parti in peso di polimero e 1 di agente reticolante (10:1). The composition of the final PDMS, defined as the weight ratio of polymer with respect to the crosslinking agent, can be chosen on the basis of final characteristics of use, such as for example stiffness. For the devices manufactured by way of example for the present invention, it has been chosen to use, purely for demonstration purposes, a composition equal to 10 parts by weight of polymer and 1 of cross-linking agent (10: 1).

Il mescolamento è eseguito per via manuale. Il polimero così ottenuto viene colato negli stampi e sottoposto a riscaldamento al fine di promuovere la reazione di reticolazione. Il materiale viene quindi estratto dallo stampo e può essere utilizzato. The mixing is done manually. The polymer thus obtained is poured into the molds and subjected to heating in order to promote the crosslinking reaction. The material is then taken out of the mold and can be used.

I dispositivi preparati per questa dimostrazione sono caratterizzati dalla presenza di una sola camera 6 di reazione con forma all'incirca ellittica, connessa a due fori 8, 10 (inlet e outlet), disposti lungo l'asse maggiore della struttura (si veda l'immagine proposta nella fig. 1). Il volume totale disponibile in questo dispositivo dimostrativo è pari a 15 μΐ. The devices prepared for this demonstration are characterized by the presence of a single reaction chamber 6 with an approximately elliptical shape, connected to two holes 8, 10 (inlet and outlet), arranged along the major axis of the structure (see image proposed in fig. 1). The total volume available in this demonstration device is 15 μΐ.

Lo stampo utilizzato per questa dimostrazione è stato fabbricato con lavorazione meccanica ad alta precisione mediante fresa a controllo numerico. Il volume di lavoro, utilizzando questa tecnologia, e conservando invariata la forma della camera, può scendere sino a 10 μΐ. Un'ulteriore riduzione si può ottenere utilizzando oli buffer compatibili con le soluzioni, in modo da occupare con quegli oli i canali (minimo volume 5 μΐ). The mold used for this demonstration was manufactured with high precision mechanical processing using a numerically controlled milling cutter. The working volume, using this technology, and keeping the shape of the chamber unchanged, can go down to 10 μΐ. A further reduction can be obtained by using buffer oils compatible with the solutions, in order to occupy the channels with those oils (minimum volume 5 μΐ).

Un'ulteriore riduzione di volume si può ottenere fabbricando lo stampo attraverso l'impiego di microtecnologie e modificando la forma della zona di lavoro da camera a canale microfluidico. In letteratura c'è evidenza di volumi minimi fabbricabili in dispositivi interamente costituiti di PDMS via soft-lithography, dell'ordine di 1.75 μΐ [A. Ranjit Prakash et al. Sensors and Actuators B 113 (2006) 398-409]. A further reduction in volume can be achieved by manufacturing the mold through the use of micro-technologies and by changing the shape of the working area from chamber to microfluidic channel. In the literature there is evidence of minimum volumes that can be manufactured in devices made entirely of PDMS via soft-lithography, of the order of 1.75 μΐ [A. Ranjit Prakash et al. Sensors and Actuators B 113 (2006) 398-409].

La base del dispositivo può essere fabbricata come: The base of the device can be manufactured as:

membrana self-standing, attraverso processo di casting in stampo avente struttura duale di quella di interesse; self-standing membrane, through a mold casting process having a dual structure of the one of interest;

film depositato e assottigliato (con utensili come, ad esempio, spatole) o via spinning su una superficie di supporto rigido, che conduca il calore in modo più efficiente del PDMS (metalli, compositi, silicio, silicio-vetro, vetro). film deposited and thinned (with tools such as, for example, spatulas) or by spinning on a rigid support surface, which conducts heat more efficiently than PDMS (metals, composites, silicon, silicon-glass, glass).

Le due parti (corpo e base) vengono unite mediante layer di PDMS non-reticolato posizionato tra il corpo e la base e poi lasciato reticolare (ma altre modalità di bonding possono essere scelte). The two parts (body and base) are joined by non-cross-linked PDMS layers positioned between the body and the base and then left cross-linked (but other bonding modes can be chosen).

Per il processo di estrazione e di amplificazione del DNA non sono necessari trattamenti del dispositivo. Il dispositivo può essere alimentato con un materiale biologico costituto da acidi nucleici precedentemente purificati, o un materiale biologico includente acidi nucleici in un solvente o in una soluzione di lisi; preferibilmente, tale materiale non comprende solventi o Sali caotropici. Il materiale biologico viene incubato sul dispositivo e, grazie alla struttura chimica e morfologica della superficie del PDMS, viene assorbito su di esso. I lavaggi, effettuati per eliminare componenti che potrebbero interferire con la successiva reazione di amplificazione, lasciano disponibile il materiale biologico sulle pareti del dispositivo. No device treatments are required for the DNA extraction and amplification process. The device can be fed with a biological material consisting of previously purified nucleic acids, or a biological material including nucleic acids in a solvent or in a lysis solution; preferably, this material does not comprise solvents or chaotropic salts. The biological material is incubated on the device and, thanks to the chemical and morphological structure of the PDMS surface, is absorbed on it. The washes, carried out to eliminate components that could interfere with the subsequent amplification reaction, leave the biological material available on the walls of the device.

Il dispositivo permette di ottenere DNA sufficientemente purificato da detriti cellulari, emoglobina, proteine, lipidi ed altro materiale proveniente dalla lisi delle cellule del sangue senza la necessità di trattamenti superficiali, ed utilizzabile senza ulteriori processi di purificazione nelle successive analisi. The device allows to obtain DNA sufficiently purified from cellular debris, hemoglobin, proteins, lipids and other material deriving from the lysis of blood cells without the need for surface treatments, and can be used without further purification processes in subsequent analyzes.

Questo avviene con l'utilizzo di una minima quantità di materiale biologico di partenza, ridotte quantità di reagenti e soprattutto una ridotta durata del processo di estrazione (30 minuti) rispetto alle circa 2-3 ore necessarie per un'estrazione in condizioni standard che utilizza volumi dell'ordine di almeno decine di μΐ. This occurs with the use of a minimum quantity of biological starting material, reduced quantities of reagents and above all a reduced duration of the extraction process (30 minutes) compared to the approximately 2-3 hours required for an extraction under standard conditions that uses volumes of the order of at least tens of μΐ.

La reazione di amplificazione viene effettuata direttamente sul materiale biologico adsorbito sulla superficie del dispositivo, che è sufficientemente esposto e disponibile per la reazione, senza la necessità di staccarlo dalle pareti. Inoltre, la reazione di amplificazione avviene senza la necessita di utilizzare agenti passivanti quali BSA (bovine serum albumin) o PVP (polivinilpirrolidone), comunemente utilizzati su questo tipo di materiale. The amplification reaction is carried out directly on the biological material adsorbed on the surface of the device, which is sufficiently exposed and available for the reaction, without the need to detach it from the walls. Furthermore, the amplification reaction takes place without the need to use passivating agents such as BSA (bovine serum albumin) or PVP (polyvinylpyrrolidone), commonly used on this type of material.

Mediante un opportuno protocollo di rivelazione fluorescente è inoltre possibile utilizzare il microchip per la determinazione specifica dell'aumento del DNA amplificato. Nella miscela della reazione di PCR possono essere presenti due sonde specifiche, ciascuna legata ad un diverso fluoroforo oppure può essere presente una sola sonda specifica o un indicatore fluorescente dell'amplificazione. Tale sistema permette, attraverso l'analisi della fluorescenza rilevata alla fine della reazione di PCR, di definire l'identità del nucleotide indagato. By means of an appropriate fluorescent detection protocol it is also possible to use the microchip for the specific determination of the increase in amplified DNA. Two specific probes may be present in the PCR reaction mix, each bound to a different fluorophore, or there may be a single specific probe or fluorescent indicator of amplification. This system allows, through the analysis of the fluorescence detected at the end of the PCR reaction, to define the identity of the investigated nucleotide.

Ciò pertanto si presta ad essere impiegato in qualsiasi tipo di screening mutazionale (trova quindi impiego nella diagnostica genetica relativa alle malattie genetiche ereditarie quali fibrosi cistica, emocromatosi, sordità, anemia mediterranea, condroplasia, ecc.), nonché nelle analisi di genotipizzazione (studio dei polimorfismi nucleotidici singoli o SNP) relative a studi di suscettibilità a malattie dai tratti complessi (obesità, malattie cardiovascolari, osteoporosi, ecc.) e, potenzialmente, si apre alla possibilità di effettuare studi di espressione genica su un buon numero di campioni, monitorando la crescita di fluorescenza durante la reazione di PCR, in tempo reale. This therefore lends itself to be used in any type of mutational screening (it is therefore used in genetic diagnostics relating to hereditary genetic diseases such as cystic fibrosis, hemochromatosis, deafness, Mediterranean anemia, chondroplasia, etc.), as well as in genotyping analyzes (study of single nucleotide polymorphisms or SNPs) related to susceptibility studies to diseases with complex traits (obesity, cardiovascular disease, osteoporosis, etc.) and, potentially, opens up the possibility of carrying out gene expression studies on a good number of samples, monitoring the fluorescence growth during the PCR reaction, in real time.

Dettagli di esempi di implementazione Details of implementation examples

Esempio 1: Purificazione di acidi nucleici Example 1: Purification of nucleic acids

Il sistema di purificazione ed il relativo protocollo descritti in questo esempio sono stati messi a punto su microchip con volume di circa 15 μΐ, utilizzando inizialmente DNA genomico umano purificato. L'efficienza di estrazione dei dispositivi è stata verificata con quantità di DNA genomico purificato fino a 100 ng. The purification system and the related protocol described in this example were developed on microchips with a volume of about 15 μΐ, initially using purified human genomic DNA. The extraction efficiency of the devices was verified with quantities of purified genomic DNA up to 100 ng.

Dato l'esito positivo del processo di estrazione e considerato che nella quantità di sangue da utilizzare sono presenti circa 200 ng di DNA, si è proceduto con le prove usando sangue intero, mettendo a punto un protocollo di lisi in chip. Given the positive outcome of the extraction process and considering that in the quantity of blood to be used there are about 200 ng of DNA, the tests were carried out using whole blood, developing an in-chip lysis protocol.

7 μΐ di materiale biologico (sangue intero in EDTA e decongelato) sono stati uniti a 7 μΐ di soluzione di lisi non contenente sali o solventi caotropici e 0,7 μΐ di proteinasi K ed inseriti nel chip. Il chip è stato successivamente alloggiato nel termociclatore apposito e si è proceduto ad applicare il seguente protocollo termico: innalzamento a 56°C, permanenza a questa temperatura per 10 minuti. 7 μΐ of biological material (whole blood in EDTA and thawed) was combined with 7 μΐ of lysis solution containing no chaotropic salts or solvents and 0.7 μΐ of proteinase K and inserted into the chip. The chip was subsequently housed in the appropriate thermal cycler and the following thermal protocol was applied: raising to 56 ° C, staying at this temperature for 10 minutes.

Alla fine del ciclo termico il micro-chip viene tolto dal termociclatore ed il materiale biologico lisato viene lasciato adsorbire per 20 minuti a temperatura ambiente sulle pareti del dispositivo. At the end of the thermal cycle, the micro-chip is removed from the thermal cycler and the lysed biological material is left to adsorb for 20 minutes at room temperature on the walls of the device.

Al termine dell'incubazione viene lavato il dispositivo inserendovi 15 μΐ di acqua ultrapura per almeno 5 volte consecutivamente, rimuovendo infine l'acqua rimasta in contatto. Al termine del processo di lavaggio, il DNA che rimane adsorbito sulle pareti del dispositivo è disponibile per il successivo processo di amplificazione PCR senza la necessità di doverlo staccare dalle pareti. At the end of the incubation, the device is washed by inserting 15 μΐ of ultrapure water for at least 5 times consecutively, finally removing the water remaining in contact. At the end of the washing process, the DNA that remains adsorbed on the walls of the device is available for the subsequent PCR amplification process without the need to detach it from the walls.

Esempio 2: PCR Example 2: PCR

Il DNA usato come stampo proviene dal processo di purificazione descritto nell'esempio 1 e viene utilizzato direttamente nella miscela di PCR, senza la necessità di staccarlo dalle pareti del dispositivo, dando luogo a prodotti ben visibili al termine dell'amplificazione. La reazione di PCR viene quindi condotta nel termociclatore, con il seguente protocollo, qui di seguito descritto a titolo di esempio. The DNA used as template comes from the purification process described in example 1 and is used directly in the PCR mixture, without the need to detach it from the walls of the device, giving rise to products that are clearly visible at the end of the amplification. The PCR reaction is then carried out in the thermal cycler, with the following protocol, described below by way of example.

Una miscela standard di reagenti PCR contiene 2,5 mM MgCl2, 0,2 mM dNTPs, 0,5 μΜ di ogni primer C282Y forward e reverse, 1,5U di HotStartTaQ polymerase Roche in 15 μΐ. Il protocollo usato è composto dai seguenti cicli: 1 ciclo a 95°C per 5 minuti, 35 cicli a 95°C per 30 secondi, 62°C per 30 secondi e 72°C per 30 secondi, 1 ciclo a 72°C per 7 minuti. La regione genica amplificata in questo esempio è correlata ad una mutazione puntiforme che causa 1'emocromatosi. A standard PCR reagent mix contains 2.5 mM MgCl2, 0.2 mM dNTPs, 0.5 μΜ of each C282Y forward and reverse primer, 1.5U of Roche HotStartTaQ polymerase in 15 μΐ. The protocol used consists of the following cycles: 1 cycle at 95 ° C for 5 minutes, 35 cycles at 95 ° C for 30 seconds, 62 ° C for 30 seconds and 72 ° C for 30 seconds, 1 cycle at 72 ° C for 7 minutes. The amplified gene region in this example is related to a point mutation causing hemochromatosis.

Al termine della reazione la soluzione ottenuta viene utilizzata in questo esempio in una cella elettroforetica per un controllo della purezza del DNA così ottenuto (gel di agarosio al 2% contenente etidio bromuro). In alternativa, utilizzando un protocollo apposito descritto nel prossimo punto, viene rivelato monitorando un segnale di fluorescenza. At the end of the reaction, the solution obtained is used in this example in an electrophoretic cell to check the purity of the DNA thus obtained (2% agarose gel containing ethidium bromide). Alternatively, using a special protocol described in the next point, it is detected by monitoring a fluorescence signal.

Esempio 3: Rivelazione in fluorescenza Attualmente, la funzionalità del sistema di rivelazione in fluorescenza è stata dimostrata impiegando i medesimi chip PCR utilizzati per la rivelazione elettroforetica, che utilizzano un volume di reazione di circa 15 μΐ. Example 3: Fluorescence detection Currently, the functionality of the fluorescence detection system has been demonstrated using the same PCR chips used for electrophoretic detection, which use a reaction volume of approximately 15 μΐ.

Come sistema di eccitazione e rivelazione del segnale fluorescente è stato impiegato un microscopio a fluorescenza con le seguenti caratteristiche: A fluorescence microscope with the following characteristics was used as a system for excitation and detection of the fluorescent signal:

2 obiettivo lOx (area acquisita 1000x800 pm ), lampa-da a mercurio 120W, filtro eccitazione passabanda 480/40 nm, filtro emissione passabanda 527/30 nm, tempo di integrazione circa 0,6 sec. 2 lOx objective (acquired area 1000x800 pm), 120W mercury lamp, 480/40 nm bandpass excitation filter, 527/30 nm bandpass emission filter, integration time about 0.6 sec.

I valori di fluorescenza sono stati misurati su The fluorescence values were measured on

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di un'area di circa 400.000 pm , che corrisponde ad una porzione ridotta del microchip utilizzato e quindi ad un volume di reazione inferiore ai 500 ni. Sono state utilizzate sonde fluorescenti del tipo TaqMan®, complementari ad una regione interna della sequenza genica da amplificare la cui presen-za induce un segnale fluorescente in seguito alla repressione di un quenching di fluorescenza. of an area of about 400,000 µm, which corresponds to a small portion of the microchip used and therefore to a reaction volume of less than 500µm. TaqMan® type fluorescent probes were used, complementary to an internal region of the gene sequence to be amplified whose presence induces a fluorescent signal following the repression of a fluorescence quenching.

Ne risulta quindi una rivelazione specifica dell 'amplificato che si desidera monitorare, anche in Real-Time. Il protocollo utilizzato e di seguito descritto, è un esempio di quelli sperimentati con successo negli esperimenti che integrano PCR e detection . The result is therefore a specific revelation of the amp to be monitored, even in Real-Time. The protocol used and described below is an example of those successfully tested in experiments that integrate PCR and detection.

Una miscela standard di reagenti PCR contiene 2,5 mM MgCl2, 0,2 mM dNTPs, soluzione madre conte-nente primer for e rev e le sonde TaqMan concentra-ta IX (TaqMan® SNP Genotyping Assay) , 1 Unità di HotStartTaQ polymerase Roche. Il protocollo usato è composto dai seguenti cicli: 1 ciclo a 95°C per 10 minuti, 40 cicli a 92°C per 15 secondi, 60°C per 1 minuto. A standard mix of PCR reagents contains 2.5 mM MgCl2, 0.2 mM dNTPs, stock solution containing primer for and rev and the concentrated TaqMan IX probes (TaqMan® SNP Genotyping Assay), 1 Unit of Roche HotStartTaQ polymerase . The protocol used is composed of the following cycles: 1 cycle at 95 ° C for 10 minutes, 40 cycles at 92 ° C for 15 seconds, 60 ° C for 1 minute.

Nel nostro caso le misure sono state eseguite sia comparando il segnale di fluorescenza di uno stesso chip prima e dopo la PCR sia confrontando il segnale di chip contenenti la miscela sopra descritta ("positivi") con quello di chip di controllo ("negativi": ad esempio privi di templato, o in alternativa completi di tutti i reagenti, ma non sottoposti ai cicli termici di PCR). I valori tipici rilevati passano da circa 1.000 (nei controlli negativi) a circa 10.000 unità arbitrarie per i campioni positivi, con incremento del segnale di circa 10 volte e quindi facilmente rivelabile. In our case, the measurements were performed both by comparing the fluorescence signal of the same chip before and after the PCR and by comparing the signal of the chips containing the mixture described above ("positive") with that of the control chip ("negative": for example without template, or alternatively complete with all reagents, but not subjected to PCR thermal cycles). Typical values detected range from approximately 1,000 (in negative controls) to approximately 10,000 arbitrary units for positive samples, with an increase in the signal of approximately 10 times and therefore easily detectable.

AREE DI APPLICAZIONE PRINCIPALI MAIN AREAS OF APPLICATION

Il sistema proposto, integrando le funzioni di: 1) lisi cellulare e purificazione del DNA; The proposed system, integrating the functions of: 1) cell lysis and DNA purification;

2) amplificazione mediante PCR; e 2) amplification by PCR; And

3) sistema di rilevazione on-line della fluorescenza, 3) online fluorescence detection system,

potrà essere impiegato nella diagnosi di patologie causate da mutazioni. Specifiche coppie di primer localizzate a cavallo della zona del gene indagato per la presenza/assenza della mutazione, un sistema di coppie di sonde fluorescenti atte a definire l'identità del nucleotide nella posizione in esame, potranno essere impiegate nella reazione di PCR miniaturizzata; l'analisi del segnale di fluorescenza presente dopo la fase di amplificazione genica, fornirà l'identità del nucleotide in questione e quindi la presenza o meno della mutazione. it can be used in the diagnosis of pathologies caused by mutations. Specific pairs of primers located across the zone of the investigated gene due to the presence / absence of the mutation, a system of pairs of fluorescent probes designed to define the identity of the nucleotide in the position under examination, can be used in the miniaturized PCR reaction; the analysis of the fluorescence signal present after the gene amplification step will provide the identity of the nucleotide in question and therefore the presence or absence of the mutation.

Il sistema si presta bene alla parallelizzazione del processo; in tal senso, mediante reazioni di amplificazione multiple potranno essere caratterizzati, per la medesima mutazione, molteplici individui o, viceversa, potranno essere saggiate contemporaneamente più mutazioni per soggetto. The system lends itself well to the parallelization of the process; in this sense, by means of multiple amplification reactions, multiple individuals can be characterized for the same mutation or, vice versa, more mutations per subject can be tested at the same time.

Le applicazioni del sistema in oggetto sono numerose e riguardano tutte le patologie ereditarie causate da mutazioni del codice genetico (fibrosi cistica, emocromatosi, sordità, anemia mediterranea, condroplasia, Còrèa di Huntington, ecc.); l'economicità dell'analisi, la semplicità con cui può essere recuperato il campione ematico dal paziente, la rapidità d'esecuzione rendono il sistema impiegabile in ambito ospedaliero. The applications of the system in question are numerous and concern all hereditary pathologies caused by mutations of the genetic code (cystic fibrosis, hemochromatosis, deafness, Mediterranean anemia, chondroplasia, Huntington's Còrèa, etc.); the cost-effectiveness of the analysis, the simplicity with which the blood sample can be recovered from the patient, the speed of execution make the system usable in a hospital setting.

Inoltre, la possibilità di individuare l'identità nucleotidica in uno specifico punto del codice genetico rende il sistema utile alla genotipizzazione di un certo numero di individui e quindi rende possibile estrapolare informazioni relative alle cosiddette patologie dai tratti complessi, cioè quelle patologie per cui non vale l'assioma "una mutazione = una patologia", ma che piuttosto traggono origine da una somma di cause tra cui lo stile di vita, fattori ambientali e non ultime le cause genetiche; specifici pattern di polimorfismi potrebbero essere predisponenti per alcune di tali patologie (obesità, malattie cardiovascolari, osteoporosi, tumori e altre). Furthermore, the possibility of identifying the nucleotide identity in a specific point of the genetic code makes the system useful for the genotyping of a certain number of individuals and therefore makes it possible to extrapolate information relating to the so-called pathologies with complex traits, i.e. those pathologies for which it is not valid. the axiom "a mutation = a pathology", but which rather originate from a sum of causes including lifestyle, environmental factors and not least genetic causes; specific patterns of polymorphisms could be predisposing for some of these pathologies (obesity, cardiovascular diseases, osteoporosis, tumors and others).

Più in generale quindi, il dispositivo oggetto di questo brevetto, troverebbe impiego nell'ambito dei Test Predittivi (riguardo a malattie complesse e comuni) che identificano situazioni di suscettibilità o di resistenza nei confronti delle patologie in esame; questo tipo di determinazione non conferisce nessuna certezza a riguardo del manifestarsi della malattia, piuttosto dà indicazioni circa un aumento del rischio di svilupparla, in concomitanza con fattori ambientali scatenanti. More generally, therefore, the device object of this patent would find use in the field of Predictive Tests (with regard to complex and common diseases) which identify situations of susceptibility or resistance to the diseases in question; this type of determination does not confer any certainty regarding the onset of the disease, rather it gives indications about an increased risk of developing it, in conjunction with triggering environmental factors.

Inoltre resta inteso che qualsiasi applicazione e ambito che preveda l'impiego di una reazione di PCR potrà trarre vantaggio dal sistema in oggetto, in una modalità economica e veloce. Tutti gli ambiti che traggono informazioni dalla genotipizzazione (medicina molecolare, farmacogenomica, nutrigenomica, medicina personalizzata) potranno avvalersi del dispositivo oggetto di questo brevetto, con il singolo paziente come fruitore d'elezione; il dispositivo infatti non è pensato per determinazioni su un numero illimitato di pazienti, ma, viceversa, per dare vantaggio alla diagnosi personalizzata. Furthermore, it is understood that any application and field that envisages the use of a PCR reaction will be able to benefit from the system in question, in an economical and fast way. All areas that draw information from genotyping (molecular medicine, pharmacogenomics, nutrigenomics, personalized medicine) will be able to make use of the device covered by this patent, with the individual patient as the preferred user; in fact, the device is not designed for determinations on an unlimited number of patients, but, vice versa, to give advantage to personalized diagnosis.

Claims (9)

RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per l'effettuazione di un saggio diagnostico, comprendente almeno uno stadio di estrazione e/o purificazione di acido nucleico da un campione biologico ed uno stadio di amplificazione ed opzionalmente rivelazione dell'acido nucleico, detti stadi essendo effettuati in un singolo dispo-sitivo microfluidico, comprendente almeno una came-ra o canale microfluidico avente almeno una super-ficie a diretto contatto con il campione biologico, suscettibile di adsorbire l'acido nucleico, carat-terizzato dal fatto che detta almeno una superficie è una superficie di polidimetilsilossano posta a diretto contatto con il campione biologico, detta superficie essendo priva di rivestimenti e non es-sendo funzionalizzata o modificata preventivamente al contatto con il campione biologico. CLAIMS 1. Process for carrying out a diagnostic assay, comprising at least one step of extraction and / or purification of nucleic acid from a biological sample and a step of amplification and optionally detection of the nucleic acid, said steps being performed in a single device microfluidic positive, comprising at least one microfluidic chamber or channel having at least one surface in direct contact with the biological sample, capable of adsorbing the nucleic acid, characterized in that said at least one surface is a polydimethylsiloxane surface placed in direct contact with the biological sample, said surface being devoid of coatings and not being functionalized or modified prior to contact with the biological sample. 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, ca-ratterizzato dal fatto che lo stadio di amplifica-zione dell'acido nucleico viene eseguito sull'acido nucleico adsorbito su detta almeno una superficie di adsorbimento senza causarne il desorbimento ed in assenza di un trattamento di passivazione di detta almeno una superficie di adsorbimento. 2. Process according to claim 1, characterized in that the nucleic acid amplification step is carried out on the nucleic acid adsorbed on said at least one adsorption surface without causing its desorption and in the absence of a passivation treatment of said at least one adsorption surface. 3. Procedimento secondo le rivendicazioni 1 o 2, caratterizzato dal fatto che lo stadio di estrazio-ne/purificazione e lo stadio di amplificazione dell'acido nucleico sono eseguiti nella stessa ca-mera o canale microfluidico, senza richiedere lo spostamento dell'acido nucleico dalla superficie di adsorbimento ad un'altra superficie di detta camera o canale. 3. Process according to claims 1 or 2, characterized in that the extraction / purification stage and the nucleic acid amplification stage are carried out in the same chamber or microfluidic channel, without requiring the displacement of the nucleic acid from the adsorption surface to another surface of said chamber or channel. 4. Procedimento secondo una qualsiasi delle riven-dicazioni 1 a 3, caratterizzato dal fatto che detto stadio di estrazione/purificazione di acido nucleico in detto dispositivo microfluidico è effettuato mediante iniezione in detto dispositivo di un cam-pione biologico in una soluzione di lisi non conte-nente sali o solventi caotropici e sottoponendo il campione iniettato a trattamento termico atto a de-terminare la lisi cellulare del campione biologico. 4. Process according to any one of claims 1 to 3, characterized in that said nucleic acid extraction / purification step in said microfluidic device is carried out by injecting into said device a biological sample in a non-lysis solution. containing chaotropic salts or solvents and subjecting the injected sample to a heat treatment suitable for determining the cell lysis of the biological sample. 5. Procedimento secondo una qualsiasi delle riven-dicazioni 1 a 4, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo microfluidico è un dispositivo formato integralmente da un primo ed un secondo substrato, definenti congiuntamente un canale microfluidico, formato integralmente da polidimetilsilossano. 5. Process according to any one of claims 1 to 4, characterized in that said microfluidic device is a device integrally formed by a first and a second substrate, jointly defining a microfluidic channel, integrally formed by polydimethylsiloxane. 6. Procedimento secondo una qualsiasi delle riven-dicazioni 1 a 4, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo microfluidico è formato da un primo ed un secondo substrato definenti congiuntamente un canale microfluidico ove detto primo e secondo substrato sono formati da un materiale scelto tra silicio, silicio-vetro, materiali metallici, cera-mici o polimerici, presentanti superfici destinate al contatto con il campione biologico, rivestite di polidimetilsilossano . 6. Process according to any one of claims 1 to 4, characterized in that said microfluidic device is formed by a first and a second substrate jointly defining a microfluidic channel where said first and second substrate are formed by a material selected from silicon, silicon-glass, metallic, ceramic or polymeric materials, having surfaces intended for contact with the biological sample, coated with polydimethylsiloxane. 7. Procedimento secondo la rivendicazione 6, ca-ratterizzato dal fatto che detto dispositivo microfluidico include in detta camera o canale microfluidico strutture ausiliarie interamente costitui-te di polidimetilsilossano o con superfici rivesti-te di polidimetilsilossano. 7. Process according to claim 6, characterized in that said microfluidic device includes in said microfluidic chamber or channel auxiliary structures entirely constituted of polydimethylsiloxane or with surfaces coated with polydimethylsiloxane. 8. Procedimento secondo una qualsiasi delle riven-dicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo microfluidico comprende una sin-gola camera o canale microfluidico. 8. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that said microfluidic device comprises a single chamber or microfluidic channel. 9. Impiego di polidimetilsilossano (PDMS) non mo-dificato come materiale per l'adsorbimento di acidi nucleici in dispositivi microfluidici predisposti per saggi di estrazione/purificazione e/o amplifi-cazione di acidi nucleici.9. Use of unmodified polydimethylsiloxane (PDMS) as material for the adsorption of nucleic acids in microfluidic devices prepared for extraction / purification and / or amplification of nucleic acids assays.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006088907A2 (en) * 2005-02-15 2006-08-24 University Of Virginia Patent Foundation Nucleic acid isolation methods and materials and devices thereof
WO2008149111A1 (en) * 2007-06-07 2008-12-11 Norchip A/S A device for carrying out cell lysis and nucleic acid extraction

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006088907A2 (en) * 2005-02-15 2006-08-24 University Of Virginia Patent Foundation Nucleic acid isolation methods and materials and devices thereof
WO2008149111A1 (en) * 2007-06-07 2008-12-11 Norchip A/S A device for carrying out cell lysis and nucleic acid extraction

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ALLEMAND J-F ET AL: "pH-dependent specific binding and combing of DNA", BIOPHYSICAL JOURNAL, BIOPHYSICAL SOCIETY, US, vol. 73, 1 October 1997 (1997-10-01), pages 2064 - 2070, XP002974837, ISSN: 0006-3495 *
ANNEGRET BENKE: "Aufbau nanoskopischer Netzwerke aus DNA und Bindeproteinen", THESIS,, 25 October 2007 (2007-10-25), pages 1 - 109, XP009148066, Retrieved from the Internet <URL:http://d-nb.info/987096206/34> *
RANJIT PRAKASH A ET AL: "Small volume PCR in PDMS biochips with integrated fluid control and vapour barrier", SENSORS AND ACTUATORS B, ELSEVIER SEQUOIA S.A., LAUSANNE, CH, vol. 113, no. 1, 17 January 2006 (2006-01-17), pages 398 - 409, XP025111741, ISSN: 0925-4005, [retrieved on 20060117], DOI: DOI:10.1016/J.SNB.2005.03.049 *
XIANG Q ET AL: "Miniature real time PCR on chip with multi-channel fiber optical fluorescence detection module", BIOMEDICAL MICRODEVICES, KLUWER ACADEMIC PUBLISHERS, BO, vol. 9, no. 4, 30 January 2007 (2007-01-30), pages 443 - 449, XP019524262, ISSN: 1572-8781, DOI: DOI:10.1007/S10544-007-9048-4 *
XIANG Q ET AL: "Real Time PCR on Disposable PDMS Chip with a Miniaturized Thermal Cycler", BIOMEDICAL MICRODEVICES, KLUWER ACADEMIC PUBLISHERS, BO, vol. 7, no. 4, 1 December 2005 (2005-12-01), pages 273 - 279, XP019205114, ISSN: 1572-8781, DOI: DOI:10.1007/S10544-005-6069-8 *
XING CHEN ET AL: "High Purity DNA Extraction with a SPE Microfluidic Chip Using KI as the Binding Salt", CHINESE CHEMICAL LETTERS, ELSEVIER LTD, GB, vol. 17, no. 8, 1 January 2006 (2006-01-01), pages 1101 - 1104, XP009148134, ISSN: 1001-8417 *

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