RU126704U1 - DEVICE FOR PREPARING DOUBLE EMULSION AND AMPLIFICATION IN THE INTERNAL WATER PHASE USING DIGITAL PCR SPECIFIC Fragments of Nucleic Acids - Google Patents

DEVICE FOR PREPARING DOUBLE EMULSION AND AMPLIFICATION IN THE INTERNAL WATER PHASE USING DIGITAL PCR SPECIFIC Fragments of Nucleic Acids Download PDF

Info

Publication number
RU126704U1
RU126704U1 RU2012144239/10U RU2012144239U RU126704U1 RU 126704 U1 RU126704 U1 RU 126704U1 RU 2012144239/10 U RU2012144239/10 U RU 2012144239/10U RU 2012144239 U RU2012144239 U RU 2012144239U RU 126704 U1 RU126704 U1 RU 126704U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pcr
amplification
nucleic acid
emulsion
chip
Prior art date
Application number
RU2012144239/10U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Викторович Чемерис
Эдуард Гависович Магданов
Равиль Ринатович Гарафутдинов
Венер Абсатарович Вахитов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биохимии и генетики Уфимского научного центра Российской академии наук (ИБГ УНЦ РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биохимии и генетики Уфимского научного центра Российской академии наук (ИБГ УНЦ РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биохимии и генетики Уфимского научного центра Российской академии наук (ИБГ УНЦ РАН)
Priority to RU2012144239/10U priority Critical patent/RU126704U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU126704U1 publication Critical patent/RU126704U1/en

Links

Images

Abstract

1. Устройство для проведения цифровой полимеразной цепной реакции, отличающееся тем, что с помощью двух проточных микрофлуидных чипов и трех шприцевых насосов в чипе для проведения ПЦР создается двойная эмульсия «вода-масло-вода», где полимеризующаяся внешняя водная фаза, выполняющая роль гелевого матрикса, оказывается приклеенной к стеклянным поверхностям чипа, и содержит в фиксированном положении отдельные монокапли внутренней водной фазы, в которую при формировании эмульсии добавлены все необходимые ингредиенты для проведения ПЦР, включая интеркалирующий краситель SYBR Green I или ему подобный, а также анализируемый образец нуклеиновых кислот, причем данные монокапли заключены каждая в масляные оболочки, служащие для их пространственного разобщения и предотвращения испарения в ходе ПЦР, по завершению которой регистрация произошедшей амплификации осуществляется с помощью подходящего флуоресцентного микроскопа, где свечение соответствующего флуоресцентного красителя свидетельствует о наличии искомой последовательности нуклеиновых кислот в конкретных монокаплях.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что регистрация процесса амплификации нуклеиновых кислот осуществляется с помощью флуоресцентно-меченых гибридизационных зондов.1. A device for carrying out a digital polymerase chain reaction, characterized in that with the help of two flowing microfluidic chips and three syringe pumps, a double water-oil-water emulsion is created in the chip for PCR, where the polymerized external aqueous phase acts as a gel matrix , it is glued to the glass surfaces of the chip, and contains in a fixed position individual mono-drops of the internal aqueous phase, into which, when forming the emulsion, all the necessary ingredients for PCR are added, including intercalating dye SYBR Green I or the like, as well as an analyzed nucleic acid sample, each monodroplet enclosed in oil shells each, used for their spatial separation and to prevent evaporation during PCR, after which amplification is recorded using a suitable fluorescence microscope , where the luminescence of the corresponding fluorescent dye indicates the presence of the desired nucleic acid sequence in specific mono-drops .2. The device according to claim 1, characterized in that the registration of the nucleic acid amplification process is carried out using fluorescently-labeled hybridization probes.

Description

Полезная модель относится к физико-химической биологии, биотехнологии и медицине и связана с анализом молекул нуклеиновых кислот путем амплификации их специфичных фрагментов. Она может быть использована при проведении количественной ДНК-диагностики в медицине, ветеринарии, санитарно-эпидемиологических исследованиях для обнаружения и подсчета возбудителей опасных инфекций, включая возможные биотеррористические атаки, в криминалистике для идентификации преступников, в пищевой промышленности при выявлении и количественной оценке в продуктах питания ингредиентов из генетически модифицированных организмов, определении качества сырья на предмет загрязнения нежелательными примесями и т.д. Устройство основано на использовании микрофлуидной технологии и рассчитано на приготовление двойной эмульсии «вода-масло-вода» («В-М-В») с затвердевающей (полимеризующейся) внешней фазой и на амплификацию во внутренней жидкой водной фазе с помощью цифровой полимеразной цепной реакции (цПЦР) специфичных фрагментов нуклеиновых кислот.The utility model relates to physicochemical biology, biotechnology and medicine and is associated with the analysis of nucleic acid molecules by amplification of their specific fragments. It can be used in quantitative DNA diagnostics in medicine, veterinary medicine, sanitary and epidemiological studies to detect and count causative agents of dangerous infections, including possible bioterrorist attacks, in forensics to identify criminals, in the food industry in identifying and quantifying ingredients in food products from genetically modified organisms, determining the quality of raw materials for contamination with undesirable impurities, etc. The device is based on the use of microfluidic technology and is designed to prepare a double water-oil-water emulsion ("B-M-B") with a hardening (polymerizing) external phase and amplification in the internal liquid aqueous phase using a digital polymerase chain reaction ( qPCR) of specific nucleic acid fragments.

Современная ДНК-диагностика основана преимущественно на амплификации с помощью разнообразных ДНК-термоциклеров специфичных фрагментов ДНК или РНК с помощью ПЦР и ее модификаций, включая цПЦР. В настоящее время большинство ДНК-термоциклеров имеют нагреваемый и охлаждаемый элементами Пельтье реакционный блок, изготовленный из обладающего хорошей теплопроводностью металла, в котором обычно располагаются реакционные полипропиленовые пробирки емкостью от 0,1 до 1,5 мл, содержащие реакционные объемы от 10 до 30 мкл. Другим направлением в амплификации нуклеиновых кислот с помощью реакций, управляемых сменой температур, является создание различных микрожидкостных устройств, в которых объемы реакционных смесей существенно меньше, а типы реакционных сосудов гораздо разнообразнее. Микрожидкостную ПЦР можно подразделить на ПЦР со стационарными реакционными камерами в нанолитровом и пиколитровом диапазонах, на ПЦР в потоке жидкости, где объемы реакционных смесей также измеряются пико- и нанолитрами, на твердофазную ПЦР на чипах и на эмульсионную ПЦР, в которых объемы для отдельных независимых реакций амплификации варьируют от фемто- до нанолитров. Если в обычной ПЦР, как правило, реакционная смесь занимает лишь небольшую часть от общего объема сосуда, то в микрожидкостной ПЦР объем сосудов того или иного типа практически равен объему реакционной смеси. Причем сосудом может выступать не только в привычном понимании емкость с твердыми стенками, но и эмульгированные капли водной фазы, находящиеся в несмешивающейся с водой (масляной) фазе, или части гелевого пространства, или части водного раствора, непосредственно находящиеся в тесном контакте с местами, где происходит амплификация.Modern DNA diagnostics is based primarily on the amplification using specific DNA thermocyclers of specific DNA or RNA fragments using PCR and its modifications, including PCR. Currently, most DNA thermal cyclers have a reaction block heated and cooled by Peltier elements made of a metal with good thermal conductivity, in which reaction polypropylene tubes with a capacity of 0.1 to 1.5 ml containing reaction volumes of 10 to 30 μl are usually located. Another direction in the amplification of nucleic acids using reactions controlled by temperature changes is the creation of various microfluidic devices in which the volumes of the reaction mixtures are much smaller and the types of reaction vessels are much more diverse. Microfluidic PCR can be divided into PCR with stationary reaction chambers in the nanoliter and picolitre ranges, PCR in a liquid stream, where the volumes of reaction mixtures are also measured in pico- and nanoliters, into solid-phase PCR on chips and in emulsion PCR, in which volumes are for separate independent reactions amplifications range from femto to nanoliters. If in ordinary PCR, as a rule, the reaction mixture occupies only a small part of the total volume of the vessel, then in microfluidic PCR the volume of vessels of one type or another is almost equal to the volume of the reaction mixture. Moreover, a vessel with solid walls can act as a vessel, as well as emulsified drops of the aqueous phase, which are in the water-oil-immiscible phase, or parts of the gel space, or parts of the aqueous solution, which are in direct contact with places where amplification occurs.

Проведение ПЦР в водно-масляной эмульсии было предложено ранее из-за того, что при обычной ПЦР имеет место некоторая избирательность накопления тех или иных ампликонов, которая при эмульсионной ПЦР ликвидируется или сводится к минимуму [Nakano et al., 2003; Musyanovych et al., 2005; Williams et al., 2006]. При этом в цитируемых работах авторами или по прошествии нескольких циклов, или в конце реакции эмульсия с помощью центрифугирования разделялась на две фазы - масляную и водную, приводя тем самым к смешиванию ампликонов из всех микрокапелек, где до этого шли свои независимые реакции амплификации. Известен также метод, получивший название BEAMing [Diehl et al., 2006], рассчитанный на то, что при образовании эмульсии во все или только в часть микрокапелек водного раствора, содержащего все необходимые ингредиенты для проведения ПЦР, попадут магнитные частички, покрытые стрептавидином. Ввиду того, что с этими магнитными частичками связывается биотинилированный праймер, происходит твердофазная амплификация ДНК, где из-за стерических ограничений большое значение имеет размер амплифицируемого фрагмента, причем показано, что эффективность размножения молекул ДНК с размерами 200 пар нуклеотидов и 2700 пар нуклеотидов составляет всего 30% и 5% от таковой для фрагмента длиной 110 пар нуклеотидов соответственно [Diehl et al., 2006].PCR in a water-in-oil emulsion was previously proposed due to the fact that with conventional PCR there is some selectivity for the accumulation of certain amplicons, which is eliminated or minimized during emulsion PCR [Nakano et al., 2003; Musyanovych et al., 2005; Williams et al., 2006]. Moreover, in the papers cited by the authors, either after several cycles or at the end of the reaction, the emulsion was separated by centrifugation into two phases - oil and water, thereby leading to the mixing of amplicons from all microdroplets, where their independent amplification reactions had gone before. There is also a known method called BEAMing [Diehl et al., 2006], designed to ensure that magnetic particles coated with streptavidin get into all or only part of the microdroplets of an aqueous solution containing all the necessary ingredients for PCR, when the emulsion is formed. Due to the fact that a biotinylated primer binds to these magnetic particles, solid-phase amplification of DNA occurs, where, due to steric restrictions, the size of the amplified fragment is of great importance, and it has been shown that the multiplication efficiency of DNA molecules with sizes of 200 nucleotide pairs and 2700 nucleotide pairs is only 30 % and 5% of that for a fragment with a length of 110 nucleotide pairs, respectively [Diehl et al., 2006].

В дальнейшем эмульсионная ПЦР заметно усовершенствовалась, и если на ранних этапах существования данного способа амплификации эмульсии готовились простым встряхиванием пробирки с водной и масляной фазами на шейкере, то позднее для смешивания потоков масла и воды, подаваемых с помощью шприцевых насосов, стали использовать специальные чиповые устройства Y- и/или Т-типов. Новой задачей эмульсионной ПЦР стало обеспечение проведения данной реакции в цифровом формате с целью высокоточного подсчета изначально присутствующего в анализируемом образце количества искомых копий молекул ДНК или РНК. Так, фирмой QuantaLife, Inc. предложена новая технология количественной (цифровой) ПЦР амплификации, названная Droplet Digital PCR, или сокращенно ddPCR. На основе данной технологии фирмой Bio-Rad Laboratories стал производиться монокапельный ДНК-термоциклер модели QX-100, где одновременно возможен анализ 8 образцов, но для каждого образца амплификация идет в 20 тысячах реакторов объемом в 1 нанолитр каждый [Hindson et al., 2011; Pinheiro et al.,2012].In the future, emulsion PCR improved noticeably, and if in the early stages of the existence of this method of amplification, emulsions were prepared by simply shaking the tubes with the water and oil phases on a shaker, then later special chip devices Y were used to mix the oil and water flows supplied by syringe pumps - and / or T-types. A new task of emulsion PCR was to ensure that this reaction is carried out in a digital format with the aim of high-precision counting of the number of desired copies of DNA or RNA molecules initially present in the analyzed sample. So, by QuantaLife, Inc. A new technology for quantitative (digital) PCR amplification, called Droplet Digital PCR, or ddPCR for short, has been proposed. Based on this technology, Bio-Rad Laboratories began to produce a mono-droplet DNA thermocycler model QX-100, where it is possible to analyze 8 samples at the same time, but each sample is amplified in 20 thousand reactors with a volume of 1 nanoliter each [Hindson et al., 2011; Pinheiro et al., 2012].

Весьма важным моментом при проведении однофазной эмульсионной ПЦР является недопущение слияния капель водной фазы, в которых происходила амплификация. Одним из технических решений для достижения этого служит обеспечение затвердевания после завершения ПЦР водной фазы, что достигается благодаря тому, что в водной фазе, например, присутствует легкоплавкая агароза, находящаяся на стадиях денатурации, отжига и элонгации в расплавленном состоянии и не мешающая протеканию ПЦР [Leng et al., 2010; Zhu et al., 2012]. После завершения ПЦР и охлаждения реакционной смеси монокапельки, содержащиеся в водно-масляной эмульсии, становятся гелевыми моношариками, неспособными слиться друг с другом.A very important point when conducting single-phase emulsion PCR is to prevent the merging of the drops of the aqueous phase in which amplification occurred. One of the technical solutions to achieve this is to ensure solidification after completion of the PCR of the aqueous phase, which is achieved due to the fact that in the aqueous phase, for example, fusible agarose is present, which is at the stages of denaturation, annealing and elongation in the molten state and does not interfere with the course of PCR [Leng et al., 2010; Zhu et al., 2012]. After completion of PCR and cooling of the reaction mixture, the mono-droplets contained in the water-in-oil emulsion become gel mono-balls, unable to merge with each other.

Наиболее близким к предлагаемому нами способу обращения с единичными молекулами ДНК или РНК с помощью цифровой ПЦР в двухфазной эмульсии «В-М-В» является известный способ размножения нуклеиновых кислот в бесклеточной системе в виде так называемых молекулярных n олимеразных колоний (полоний), когда под действием термостабильной ДНК полимеразы в полиакриламидном геле с помощью ПЦР происходит амплификации фрагментов ДНК или РНК [Четверин, Четверина, 1995; 1998; Chetverin, Chetverma, 1997; 1999]. Однако данный способ недостаточно технологичен из-за многостадийности приготовления слоя полиакриламидного геля, содержащего в случайных местах единичные молекулы нуклеиновых кислот, пригодные к размножению.Closest to our proposed method of handling single DNA or RNA molecules using digital PCR in a two-phase emulsion “B-M-B” is a known method of propagation of nucleic acids in a cell-free system in the form of so-called molecular n olimerase colonies (polonium), when the action of thermostable DNA polymerase in a polyacrylamide gel using PCR amplifies DNA fragments or RNA [Chetverin, Chetverina, 1995; 1998; Chetverin, Chetverma, 1997; 1999]. However, this method is not technologically advanced due to the multi-stage preparation of a layer of polyacrylamide gel containing in random places single nucleic acid molecules suitable for reproduction.

Другим серьезным недостатком является заведомо меньший коэффициент размножения молекул ДНК в геле, чем при проведении ПЦР в растворе из-за меньшей диффузии и прочих стерических ограничений, накладываемых ячеистой или иной структурой геля, которые к тому же прямо пропорционально нарастают при амплификации более протяженных фрагментов ДНК. В данном подходе при формировании среды для амплификации отдельных молекул нуклеиновых кислот не используется микрофлуидная технология, позволяющая с помощью изменения (выбора) диаметров каналов и скорости потоков жидкостей (водной и масляной фаз) регулировать диаметр (объем капель) и фактически количество реакционных сосудов (монокапелек водной фазы) для определенного выбранного для эксперимента объема жидкости.Another serious drawback is the obviously lower coefficient of reproduction of DNA molecules in the gel than during PCR in solution due to less diffusion and other steric restrictions imposed by the cellular or other structure of the gel, which also increase in direct proportion to the amplification of longer DNA fragments. In this approach, when forming a medium for amplification of individual nucleic acid molecules, microfluidic technology is not used, which allows changing the diameter (volume of drops) and actually the number of reaction vessels (mono-droplets of water) by changing (choosing) the diameters of the channels and the velocity of the fluids (aqueous and oil phases) phase) for a specific fluid volume selected for the experiment.

Сущность данного изобретения заключается в том, что работа с единичными молекулами ДНК или РНК и их амплификация с помощью ПЦР может вестись в отдельных независимых реакционных сосудах, формируемых при создании двойной эмульсии «В-М-В», главным отличием которой от используемых в настоящее время является наличие внешней затвердевающей (полимеризующейся) фазы, формирующейся из мономеров полиакриламидного геля или иной субстанции, соответствующей необходимым требованиям в виде прозрачности среды, ее инертности для ДНК полимераз и прочих ферментов нуклеинового обмена и способности выдержать флуктуации температур в нужном при проведении ПЦР диапазоне. Как известно, ПЦР обычно требует циклического изменения температур, поскольку для того, чтобы начался новый цикл, должна произойти денатурация ДНК (при температуре около 95°С) после чего следует отжиг праймеров (чаще всего при температурах от 50 до 60°С) и их удлинение (наиболее часто используются температуры 72-75°С).The essence of this invention lies in the fact that the work with single molecules of DNA or RNA and their amplification by PCR can be carried out in separate independent reaction vessels formed when creating a double emulsion "B-M-B", the main difference from which is currently used is the presence of an external hardening (polymerizing) phase, formed from monomers of a polyacrylamide gel or other substance that meets the necessary requirements in the form of transparency of the medium, its inertness for DNA polymerases, and others Nucleic exchange enzymes and the ability to withstand temperature fluctuations in the desired range during PCR. As is known, PCR usually requires a cyclical change in temperature, because in order for a new cycle to begin, DNA denaturation (at a temperature of about 95 ° C) must occur, followed by annealing of the primers (most often at temperatures from 50 to 60 ° C) and elongation (most commonly used temperatures are 72-75 ° C).

На рис.1 показана схема устройства полезной модели, позволяющей с помощью трех независимо управляемых шприцевых насосов и двух проточных микрофлуидных чипов Y- или Т-типа на предметном стекле для микроскопии (или ему подобном), накрытом аналогичного размера стеклом или оргстеклом, разделенных пространством, образуемым рамкой из силиконовой резины подходящей толщины (равной или несколько превышающей диаметр выпускного канала второго проточного микрофлуидного чипа), формировать двойную эмульсию «В-М-В», в которой внутренний водный слой представляет собой множество монокапель, содержащих все необходимые ингредиенты для проведения ПЦР, включая интеркалирующий краситель SYBR Green I или ему подобный, а также анализируемый образец нуклеиновых кислот. Вместо интеркалирующих красителей могут использоваться системы детекции произошедшей амплификации с помощью разнообразных гибридизационных зондов, меченных флуорохромами. Средний (масляный) слой необходим для пространственного разобщения и исключения испарения водных монокапель внутренней фазы, а внешний водный слой представляет собой готовую к полимеризации смесь мономеров полиакриламидного геля, который после завершения заполнения образующегося между стеклами камеры пространства и завершения процесса полимеризации становится гелевым матриксом и выполняет роль фиксатора образцов (монокапель) для последующей детекции в них результатов амплификации, проводимой в подходящем ДНК-термоциклере, рассчитанном на проведение ПЦР в режиме in situ (на предметных стеклах) или в ДНК-термоциклере с полой воздушной камерой, нагреваемой и охлаждаемой мощной лампой и вентилятором соответственно, где возможно пространственно разместить созданный микрофлуидный чип для проведения ПЦР. Среди других особенностей данной полезной модели следует указать необходимость расположения заготовки для микрофлуидного чипа для проведения ПЦР в виде собранной конструкции из стекол и силиконовой рамки с двумя отверстиями в последней (одного впускного. для подачи двойной эмульсии, расположенного в самом нижнем углу конструкции) и одного выпускного для стравливания воздуха, расположенного в противоположном углу верхней части, в вертикально-наклонном положении (для достижения наиболее полного заполнения образуемой стеклами и силиконовым спейсерами полой камеры), а также предобработки стеклянных поверхностей чипа γ-метакрилоксипропилтриметоксисиланом (или иными силанами, способными к сополимеризации с акриламидными мономерами), позволяющего формировать на стекле реакционноспособные группы, вступающие в реакцию сополимеризации с мономерами полиакриламидного геля и фактически обеспечивающего приклеивание к стеклу внешней фазы двойной эмульсии «В-М-В». После окончания полимеризации геля в микрофлуидном чипе для ПЦР и помещения его в подходящий ДНК-термоциклер в последнем осуществляется термоциклирование, температурные и временные параметры которого зависят от особенностей амплифицируемых фрагментов нуклеиновых кислот, по завершении которой данный чип помещается на столик подходящего флуоресцентного микроскопа, снабженного цифровой фотокамерой, и происходит регистрация свечения флуоресцентного красителя, свидетельствующая о прошедшей амплификации и, следовательно, о наличии искомой последовательности нуклеиновых кислот в конкретных монокаплях, фотодокументирование и оцифровка результатов.Fig. 1 shows a diagram of a utility model device that allows using three independently controlled syringe pumps and two flowing Y- or T-type microfluidic chips on a microscope slide (or the like) covered with a glass or plexiglass of the same size, separated by a space, formed by a silicone rubber frame of suitable thickness (equal to or slightly greater than the diameter of the outlet channel of the second flow microfluidic chip), form a double emulsion "B-M-B", in which the inner aqueous layer p edstavlyaet a plurality monokapel containing all the necessary ingredients for the PCR, including the intercalating dye SYBR Green I or the like, as well as nucleic acid sample to be analyzed. Instead of intercalating dyes, detection amplification systems can be used with a variety of hybridization probes labeled with fluorochromes. The middle (oil) layer is necessary for spatial separation and elimination of evaporation of water mono-droplets of the inner phase, and the outer water layer is a ready-for-polymerization mixture of polyacrylamide gel monomers, which after filling the space formed between the glass panes and completing the polymerization process becomes a gel matrix and acts sample retainer (mono-droplets) for subsequent detection in them of the results of amplification carried out in a suitable DNA thermal cycler, annom to conduct PCR in situ mode (slides) or in the DNA thermal cycler with a hollow air chamber, heated and cooled by a powerful lamp and fan, respectively, wherein the space may accommodate created mikrofluidny chip for PCR. Among other features of this utility model, it is necessary to indicate the need for the location of the microfluidic chip blank for PCR in the form of an assembled glass structure and a silicone frame with two holes in the latter (one inlet. For supplying a double emulsion located in the lowermost corner of the structure) and one outlet for bleeding air located in the opposite corner of the upper part in a vertically inclined position (to achieve the most complete filling formed by glass and silicone new hollow chamber spacers), as well as pretreatment of the glass surfaces of the chip with γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane (or other silanes capable of copolymerization with acrylamide monomers), which allows the formation of reactive groups on the glass that enter into a copolymerization reaction with the polyacrylamide gel monomers to actually gel and phases of the double emulsion "B-M-B". After the gel is polymerized in a microfluidic PCR chip and placed in a suitable DNA thermal cycler, the latter undergoes thermal cycling, the temperature and time parameters of which depend on the characteristics of the amplified nucleic acid fragments, after which this chip is placed on the table of a suitable fluorescence microscope equipped with a digital camera , and the luminescence of the fluorescent dye is recorded, indicating the past amplification and, therefore, the presence of Wash nucleic acid sequences in specific monokaplyah, photodocumentation and digitizing results.

Использованная литератураReferences

1. Четверин А.Б., Четверина Е.В. Способ клонирования нуклеиновых кислот // Патент РФ №2, 114, 175. 1998.1. Chetverin A.B., Chetverina E.V. The method of cloning nucleic acids // RF Patent No. 2, 114, 175. 1998.

2. Четверин А.Б., Четверина Е.В. Способ размножения нуклеиновых кислот, способ их экспрессии и среда для их осуществления // Патент РФ №2,048, 522. 1995.2. Chetverin A.B., Chetverina E.V. The method of propagation of nucleic acids, the method of their expression and the environment for their implementation // RF Patent No. 2,048, 522. 1995.

3. Chetverin A.B., Chetverina E.V. Method for amplification and expression of nucleic acids in solid media and its application for nucleic acids cloning and diagnostics // U.S. Patent No. 5,958,698. 1999.3. Chetverin A.B., Chetverina E.V. Method for amplification and expression of nucleic acids in solid media and its application for nucleic acids cloning and diagnostics // U.S. Patent No. 5,958,698. 1999.

4. Chetverin A.B., Chetverina E.V. Method for amplification of nucleic acids in solid media // U.S. Patent No. 5.616.478. 1997.4. Chetverin A.B., Chetverina E.V. Method for amplification of nucleic acids in solid media // U.S. Patent No. 5.616.478. 1997.

5. Diehl F., Li M., He Y., Kinzler K.W., Vogelstein В., Dressman D. BEAMing: single-molecule PCR on microparticles in water-in-oil emulsions // Nat. Methods. 2006. V. 3. 7. P.551-559.5. Diehl F., Li M., He Y., Kinzler K.W., Vogelstein B., Dressman D. BEAMing: single-molecule PCR on microparticles in water-in-oil emulsions // Nat. Methods 2006. V. 3. 7. P.551-559.

6. Hindson B.J., Ness K.D., Masquelier D.A., Belgrader P. et al. High-throughput droplet digital PCR system for absolute quantitation of DNA copy number // Anal. Chem. 2011. V.83. P.8604-8610.6. Hindson B.J., Ness K. D., Masquelier D. A., Belgrader P. et al. High-throughput droplet digital PCR system for absolute quantitation of DNA copy number // Anal. Chem. 2011. V.83. P.8604-8610.

7. Leng X., Zhang W., Wang C., Cui L., Yang C.J. Agarose droplet microfluidics for highly parallel and efficient single molecule emulsion PCR // Lab. Chip.2010. V.10. P.2841-2843.7. Leng X., Zhang W., Wang C., Cui L., Yang C.J. Agarose droplet microfluidics for highly parallel and efficient single molecule emulsion PCR // Lab. Chip. 2010. V.10. P.2841-2843.

8. Musyanovych A., Mailander V., Landfester K. Miniemulsion droplets as single molecule nanoreactors for polymerase chain reaction // Biomacromolecules. 2005. V. 6.4. P. 1824-28.8. Musyanovych A., Mailander V., Landfester K. Miniemulsion droplets as single molecule nanoreactors for polymerase chain reaction // Biomacromolecules. 2005.V. 6.4. P. 1824-28.

9. Nakano M. et al. Single-molecule PCR using water-in-oil emulsion // J. Biotechnol. 2003. V. 102. 2. P.117-124.9. Nakano M. et al. Single-molecule PCR using water-in-oil emulsion // J. Biotechnol. 2003. V. 102. 2. P.117-124.

10. Pinheiro L.B., Coleman V.A., Hindson C.M., Herrmann J., Hindson B.J., Bhat S., Emslie K.R. Evaluation of a droplet digital polymerase chain reaction format for DNA copy number quantification // Anal. Chem. 2012. V.84. P.1003-1011.10. Pinheiro L. B., Coleman V. A., Hindson C. M., Herrmann J., Hindson B. J., Bhat S., Emslie K.R. Evaluation of a droplet digital polymerase chain reaction format for DNA copy number quantification // Anal. Chem. 2012. V.84. P.1003-1011.

11. Williams R. et al. Amplification of complex gene libraries by emulsion PCR // Nat. Methods. 2006. V. 3. 7. P. 545-550.11. Williams R. et al. Amplification of complex gene libraries by emulsion PCR // Nat. Methods 2006. V. 3. 7. P. 545-550.

12. Zhu Z., Zhang W., Leng X., Zhang M., Guan Z., Lu J., Yang C.J. Highly sensitive and quantitative detection of rare pathogens through agarose droplet microfluidic emulsion PCR at the single-cell level // Lab. Chip.2012. V.12. P.3907-3913.12. Zhu Z., Zhang W., Leng X., Zhang M., Guan Z., Lu J., Yang C.J. Highly sensitive and quantitative detection of rare pathogens through agarose droplet microfluidic emulsion PCR at the single-cell level // Lab. Chip. 2012. V.12. P.3907-3913.

Claims (2)

1. Устройство для проведения цифровой полимеразной цепной реакции, отличающееся тем, что с помощью двух проточных микрофлуидных чипов и трех шприцевых насосов в чипе для проведения ПЦР создается двойная эмульсия «вода-масло-вода», где полимеризующаяся внешняя водная фаза, выполняющая роль гелевого матрикса, оказывается приклеенной к стеклянным поверхностям чипа, и содержит в фиксированном положении отдельные монокапли внутренней водной фазы, в которую при формировании эмульсии добавлены все необходимые ингредиенты для проведения ПЦР, включая интеркалирующий краситель SYBR Green I или ему подобный, а также анализируемый образец нуклеиновых кислот, причем данные монокапли заключены каждая в масляные оболочки, служащие для их пространственного разобщения и предотвращения испарения в ходе ПЦР, по завершению которой регистрация произошедшей амплификации осуществляется с помощью подходящего флуоресцентного микроскопа, где свечение соответствующего флуоресцентного красителя свидетельствует о наличии искомой последовательности нуклеиновых кислот в конкретных монокаплях.1. A device for carrying out a digital polymerase chain reaction, characterized in that with the help of two flowing microfluidic chips and three syringe pumps, a double water-oil-water emulsion is created in the chip for PCR, where the polymerized external aqueous phase acts as a gel matrix , it is glued to the glass surfaces of the chip, and contains in a fixed position individual mono-drops of the internal aqueous phase, into which, when forming the emulsion, all the necessary ingredients for PCR are added, including intercalating dye SYBR Green I or the like, as well as an analyzed nucleic acid sample, each monodroplet enclosed in oil shells each, used for their spatial separation and to prevent evaporation during PCR, after which amplification is recorded using a suitable fluorescence microscope , where the luminescence of the corresponding fluorescent dye indicates the presence of the desired nucleic acid sequence in specific mono-drops . 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что регистрация процесса амплификации нуклеиновых кислот осуществляется с помощью флуоресцентно-меченых гибридизационных зондов.
Figure 00000001
2. The device according to claim 1, characterized in that the registration of the amplification process of nucleic acids is carried out using fluorescently-labeled hybridization probes.
Figure 00000001
RU2012144239/10U 2012-10-17 2012-10-17 DEVICE FOR PREPARING DOUBLE EMULSION AND AMPLIFICATION IN THE INTERNAL WATER PHASE USING DIGITAL PCR SPECIFIC Fragments of Nucleic Acids RU126704U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012144239/10U RU126704U1 (en) 2012-10-17 2012-10-17 DEVICE FOR PREPARING DOUBLE EMULSION AND AMPLIFICATION IN THE INTERNAL WATER PHASE USING DIGITAL PCR SPECIFIC Fragments of Nucleic Acids

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012144239/10U RU126704U1 (en) 2012-10-17 2012-10-17 DEVICE FOR PREPARING DOUBLE EMULSION AND AMPLIFICATION IN THE INTERNAL WATER PHASE USING DIGITAL PCR SPECIFIC Fragments of Nucleic Acids

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU126704U1 true RU126704U1 (en) 2013-04-10

Family

ID=49153481

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012144239/10U RU126704U1 (en) 2012-10-17 2012-10-17 DEVICE FOR PREPARING DOUBLE EMULSION AND AMPLIFICATION IN THE INTERNAL WATER PHASE USING DIGITAL PCR SPECIFIC Fragments of Nucleic Acids

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU126704U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9170060B2 (en) Rapid microfluidic thermal cycler for nucleic acid amplification
Giuffrida et al. Integration of isothermal amplification methods in microfluidic devices: Recent advances
Fu et al. A microfluidic chip based on surfactant-doped polydimethylsiloxane (PDMS) in a sandwich configuration for low-cost and robust digital PCR
JP4395133B2 (en) Single molecule amplification and detection of DNA
JP4740237B2 (en) Single molecule amplification and DNA length detection
Li et al. Fast identification of foodborne pathogenic viruses using continuous-flow reverse transcription-PCR with fluorescence detection
US20140272996A1 (en) Droplet generator with collection tube
Zhang et al. Nanolitre droplet array for real time reverse transcription polymerase chain reaction
US20090211908A1 (en) Devices and methods for detecting and quantitating nucleic acids using size-separation of amplicons
US20090226971A1 (en) Portable Rapid Microfluidic Thermal Cycler for Extremely Fast Nucleic Acid Amplification
WO2009117167A1 (en) Devices and processes for nucleic acid extraction
CA2823193A1 (en) Quantitating high titer samples by digital pcr
WO2009049268A1 (en) Integrated microfluidic device and methods
Wang et al. Simultaneous detection of Salmonella enterica, Escherichia coli O157: H7, and Listeria monocytogenes using oscillatory-flow multiplex PCR
WO2010054004A2 (en) Nucleic acid extraction on curved glass surfaces
EP3981510B1 (en) Microfluidic control chip component for quickly performing digital pcr reaction and application thereof
Xu et al. A fully sealed plastic chip for multiplex PCR and its application in bacteria identification
WO2009120183A2 (en) System for the detection of a biological pathogen and use thereof
Li et al. Rapid detection of genetically modified organisms on a continuous-flow polymerase chain reaction microfluidics
KR100879496B1 (en) Nucleic acid preparation
WO2008153447A2 (en) Convection polymerase chain reaction method
RU126704U1 (en) DEVICE FOR PREPARING DOUBLE EMULSION AND AMPLIFICATION IN THE INTERNAL WATER PHASE USING DIGITAL PCR SPECIFIC Fragments of Nucleic Acids
AU2003291144A1 (en) Sampling method and apparatus for amplification reaction analysis
EP3558525A1 (en) Combined extraction and pcr systems
Gonzalez et al. Gene transcript amplification from cell lysates in continuous-flow microfluidic devices

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20171018