Onderzoekers van de Universiteit Twente in Nederland ontwikkelden een glazen microchip voor ultrasnelle scheiding en zuivering van DNA-fragmenten. de chip, Bovendien, is gemakkelijk te produceren en goedkoop. De UT-wetenschappers publiceerden hun resultaten in Microsystemen en nano-engineering , een Natuur publicatie.

De nieuwe chip is in staat om binnen enkele minuten DNA-fragmenten te fractioneren, terwijl conventionele benaderingen uren duren. De chip doet dit in hoge resolutie en zuivert ook de fragmenten; het verwijdert de andere zouten in het DNA-monster. Kleine hoeveelheden DNA, zoals in medische diagnostiek of in forensisch onderzoek, zal voldoende zijn. De fragmenten zijn typisch in het groottebereik van DNA-sequencing van de tweede generatie, de volgende stap na het bekende Human Genome Project.

Bewegende slang

UT-wetenschapper Burcu Gumuscu en haar collega's bereikten deze hoge snelheid en resolutie door een nieuwe benadering te bedenken voor de veelgebruikte techniek van gelelektroforese. In de conventionele benadering, het DNA beweegt in een gel door een aangelegd elektrisch veld. Grotere fragmenten zullen langzamer bewegen dan kleine, en op deze manier is scheiding in grootte mogelijk. Maar het elektrische veld heeft één richting en de moleculen bewegen in een rechte lijn. Hoe zit het met het variëren van het veld, dachten de UT-wetenschappers. Als u periodiek een elektrisch veld van verschillende grootte in de loodrechte richting aanbrengt, ook de fragmenten zullen hierop inspelen. Ze bewegen nu niet alleen in een rechte lijn, maar ergens tussen de twee veldrichtingen in. Omdat grote fragmenten anders reageren - zoals een slang beweegt - op de velden dan kleine, fragmenten kunnen worden gescheiden.

Goedkoop

Voor het verzamelen van de fragmenten, de chip heeft arrays van microkanalen aan de zijkanten van een vierkante scheidingskamer van ongeveer 1 vierkante centimeter. Naast dat, het heeft een DNA-reservoir en elektroden voor het aanbrengen van de elektrische velden. De chip is relatief eenvoudig te produceren met behulp van fundamentele cleanroom-technieken van het MESA+ NanoLab, en goedkoop. Het is ook veelzijdig, omdat het type en de concentratie van de gel en de elektrische velden kunnen worden aangepast aan de toepassing. Eiwitscheiding is een van de andere mogelijke toepassingsgebieden.

Uit het onderzoek blijkt dat DNA-fragmenten tussen 0, 5 kbp en 10 kpb (1 kbp =1000 basenparen) kunnen binnen twee minuten worden gefractioneerd, bij hoge resolutie. Dit zijn meestal de kleinere fragmenten, essentieel voor de tweede generatie DNA-sequencing. Het versnellen van de scheiding is ook een grote stap voorwaarts in medische toepassingen.

Het onderzoek is gedaan in de BIOS Lab-on-a-chip-groep, onderdeel van de onderzoeksinstituten MESA+ en MIRA van de Universiteit Twente.