等離子 PCR™

設備描述

1. 幾秒鐘內的溫度循環

我們的技術是通過在 PCR 反應混合物中使用金納米顆粒來實現的。具體來說，Nanopartz 的金納米棒 (GNR) 在暴露于激光時會在飛秒內產生巨大的熱量。通過操縱低功率 808nm 激光器打開和關閉（循環/秒），加熱是瞬時且極其精確的。 GNR 具有出色的光吸收特性 (>90%)，并且將吸收的光轉化為熱量的效率為 100%，達到 20°C/秒的速率。通過非接觸式紅外測溫法進行溫度監測（高達 50 次測量/秒）。由于管子是全自由的，沒有埋入塊中，因此通過對流完成冷卻。可以實現簡單、高效且極其快速的熱循環，從而獲得高度特異性的 PCR 產物（圖 1A）。它還與所有現有的 PCR 方案全兼容，具有非常方便的 10-25 µl 反應體積，并且具有在任何規模上運行的潛力（使用微束激光器，小規模是可行的）。由于我們的等離子 PCR 的能源需求大大減少，因此可以制造 POC 自供電便攜式版本。

圖 1. 等離子 PCR。 A. 顯示 30 循環等離子體 PCR 實驗的溫度監測示例。等離子體系統在較長的延長時間內保持溫度的穩定性，請參見放大的突出顯示框。 B. VCSEL 系統示意圖，帶有 UV-LED 和光電探測器放置。

我們還優化了 PCR 的參數。 PCR 階段僅保持 1-2 秒（延伸和變性）。對于退火步驟，目前 4 秒效果好，并且比傳統 PCR 產生高度特異性的擴增子（圖 1A）。這些時間足以產生可靠的最大 >200bp PCR 產物。利用我們目前的等離子 PCR，我們可以在 10 分鐘內完成 30 個循環的 PCR。等離子 PCR 實現了出色的 PCR 效率以及出色的產量和靈敏度。

2.無標簽 實時擴增子量化

我們的等離子 PCR 技術包括實時監控擴增子的產生。為了與全光學方法保持一致，我們采用了一種創新方法，不需要熒光標記（即無標記）。這是通過評估 PCR 循環期間的紫外線吸收特性來實現的。最近，我們對 Plasmonic PCR 進行了改造，使其能夠監測實時熒光 PCR，其 Ct 值與傳統 qPCR 平臺沒有區別。這些創新顯著擴大了等離子 PCR 的范圍，實時完成和解釋 PCR。

圖 2. DNA 擴增的 UV 監測。 A. 沙眼衣原體 DNA 不同拷貝數（從 10,000 到 10）的 UV 監測繪制結果。UV 監測可以自信地測量低至 1,000 個拷貝的確定性。 B.相應實驗的凝膠電泳，顯示10,000個拷貝的DNA擴增子的強度。盡管我們的紫外線監測檢測靈敏度提高了 10 倍，但這表示不到 1 CFU。 C. UV 監測還可以提供熔解曲線分析，如面板所示。

擴增子生產的紫外實時監控。鑒于我們使用全光學方法進行 PCR，我們繼續投資于實時光學評估擴增子的產生。我們現在已經使用無紫外線標記方法成功地整合了擴增子生產的實時監控。我們的等離激元 PCR 的靈敏度為 10 個 DNA 拷貝分子，與其他診斷平臺保持一致。我們的等離子 PCR 或 RT-PCR 現在具有包容性，可以實時完成和解釋 PCR，無需添加任何類型的標簽（即無標簽）。

3. 手工和無化學品樣品制備

樣品制備和滅菌。金納米顆粒可以對反應混合物產生顯著的大量加熱，從而隨后裂解細菌和梭狀芽胞桿菌孢子，事實上我們已經證明了這一點。這對于衛生工作者的暴露風險極其重要。

4. 多渠道

5.與現有 PCR、RT-PCR、qPCR 集成

6. Point of Care

7.試劑

Nanopartz 的金納米棒 (GNR)。通常，只需將 GNR 添加到 PCR 混合物中，無需其他準備工作。最近，我們開發了室溫穩定的凍干 GNR，很容易重新懸浮在水中。這是非常關鍵的，因為人們可以考慮等離子體 PCR 裝置，而無需擔心與制冷要求相關的問題；由于 PCR 混合物的所有成分都可以凍干，因此 POC 實施現在更加容易。

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