Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Интегралды нанолитрлік жүйе – сұйықтықты нанолитрге дейін өлшеуге, белгілі бір өнім алу үшін әртүрлі сұйықтықтарды араластыруға және ерітіндіні қарапайым ерітінділерге бөлуге мүмкіндік беретін өлшеу, бөлу және араластыру құрылғысы. Интегралды нанолитрлік жүйенің барлық мүмкіндіктері өте шағын көлемдегі сұйықтықты (микрофлюидтік ерітінділер деп аталады) басқару үшін жасалған. Интегралды нанолитрлік жүйенің кеңейтілу мүмкіндігі жүйенің негізделген өңдеу әдісіне (технологиялық платформа деп аталады) байланысты, әрбір өңдеу әдісінің өз артықшылықтары мен кемшіліктері бар. Интегралды нанолитрлік жүйені қолдануға болатын салалар – биологиялық сұйықтықтарды басқару (синтетикалық биология деп аталады) және генетикалық мақсаттар үшін жасушалардағы өзгерістерді дәл анықтау (мысалы, бір жасушалық гендік экспрессия талдауы), мұнда кіші масштаб тікелей нәтиже мен дәлдікке әсер етеді.
The integrated nanoliter system is a measuring, separating, and mixing device that is able to measure fluids to the nanoliter, mix different fluids for a specific product, and separate a solution into simpler solutions. All features of the integrated nanoliter system are specifically designed for controlling very small volumes of liquid (referred as microfluidic solutions). The integrated nanoliter system's scalability depends on what type of processing method the system is based on (refer as technology platform) with each processing method having its advantages and disadvantages. Possible uses for the integrated nanoliter system are in controlling biological fluids (refer as synthetic biology) and accurately detecting changes in cells for genetic purposes (such as single cell gene expression analysis) where the smaller scale directly influences the result and accuracy.
Ерекшеліктері
Интегралды нанолитрлік жүйе микрофабрикатталған сұйықтық арналарынан, жылытқыштардан, температура сенсорларынан және флуоресценция детекторларынан тұрады. Микрофабрикатталған сұйықтық арналары (іс жүзінде өте кішкентай құбырлар) кез келген сұйықтықты тасымалдаудың негізгі құрылымдары болып табылады, сонымен қатар жүйеде реакциялар осы арналарда жүзеге асады. Көзге көрінетін реакциялардың болуы үшін температураны реттеу қажет. Сондықтан, кейбір микрофабрикатталған сұйықтық арналарына жылытқыштар орнатылған. Көзге көрінетін температураны бақылау және сақтау үшін температура сенсорлары қажетті және сәтті реакциялар үшін маңызды. Реакцияға дейін және кейін сұйықтықтың қозғалысын дәл қадағалау үшін флуоресценция детекторлары қолданылады. Мысалы, егер белгілі бір сұйықтық белгілі бір нүктеден өтіп, жарық шығаруды немесе қоздыруды тудырса, флуоресценция детекторы осы шығарылымды қабылдап, осы нүктеге жетуге кеткен уақытты есептей алады.
The integrated nanoliter system consists of microfabricated fluidic channels, heaters, temperature sensors, and fluorescence detectors. The microfabricated fluidic channels (basically very small pipes) act as the main transportation structures for any fluids as well as where reactions occur within the system. For the desired reactions to occur, the temperature needs to be adjusted. Therefore, heaters are attached to some microfabricated fluidic channels. To monitor and maintain the desired temperature, temperature sensors are crucial for successful and desired reactions. In order to accurately track the fluids before and after a reaction, fluorescence detectors are used for detecting the movements of the fluids within the system. For instance, when a specific fluid passes a certain point where it triggers or excites emission of light, the fluorescence detector is able to receive that emission and calculate the time it takes to reach that certain point.
Электрокинетикалық манипуляция
Бұл технологиялық платформада сұйықтықты басқарудың негізгі әдісі капиллярлық электрофорез болып табылады, ол электрокинетикалық құбылыс. Капиллярлық электрофорез сұйықтықты басқаруға өте қолайлы әдіс, себебі сұйықтықтың зарядталған бөлшектері жүйедегі бақыланатын электр өрісімен бағытталады. Дегенмен, бұл техниканың бір кемшілігі – сұйықтықтың бөлшектерін басқару тәсілі бөлшектердің бастапқы зарядына тікелей байланысты. Тағы бір кемшілігі – жүйе ішінде сұйықтықтың "тартуы" мүмкін. Бұл "тартулар" сұйықтық бөлшектерінің мөлшеріне байланысты диффузия арқылы пайда болады.
The main processing method for controlling the fluid under this technology platform is the capillary electrophoresis, which is an electrokinetic phenomena. Capillary electrophoresis is a great method for controlling fluids because the charged particles of the fluid are being directed by the controllable electric field within the system. However, a disadvantage of the technique is that the method of controlling the fluid's particles heavily depends on the particles' original charges. Another disadvantage is that the possible fluid "leaks" within the system. These "leaks" occur through diffusion which are dependent on the size of the fluid's particles.
Бір жасушалы ген экспрессиясын талдау
Интегралды нанолитрлік жүйені қолданудың тағы бір мүмкіндігі – бір жасушаның гендік экспрессиясын талдау. Интегралды нанолитрлік жүйені пайдаланудың бір артықшылығы – оның гендік экспрессияның өзгеруін микроаррейлерді пайдаланудың бұрынғы әдісіне қарағанда дәлірек анықтау қабілеті. Нанолитрлік жүйенің микроскопиялық өлшемдегі кеңейтілуі (нанолитрден пиколитрге дейінгі өлшем) гендік экспрессияны бір жасуша деңгейінде (шамамен 1 пиколитр) талдауға мүмкіндік береді, ал микроаррейлер гендік экспрессияның өзгеруін жасушалардың үлкен тобының орташа мәнін есептеп талдайды. Тағы бір қолайлы және маңызды артықшылық – интегралды нанолитрлік жүйенің операция жүргізу алдында барлық қажетті биологиялық сұйықтықтарды жүйеде сақтау мүмкіндігі, әрбір биологиялық сұйықтықты арнайы микрофабрикатталған сұйықтық желісінде сақтай отырып. Интегралды нанолитрлік жүйе ыңғайлы, себебі биологиялық сұйықтықтардың барлығы компьютермен басқарылады, бұрынғы жүйелерде әрбір биологиялық сұйықтықты қолмен жүктеу қажет болған. Интегралды нанолитрлік жүйе гендік экспрессияны талдау үшін де маңызды, өйткені талдау операция кезінде "жабық" жүйе болғандықтан, ластанудың немесе қолайсыз әсердің алдын алуға мүмкіндік береді.
Another possible use of the integrated nanoliter system is in single cell gene expression analysis. One benefit of using the integrated nanoliter system is its capability to detect the changes of a gene expression more accurately than the previous technique of microarray. The nanoliter system's microscopic scalability (nanoliter to picoliter scale) allows it to analyze the gene expression at the single cell level (around 1 picoliter), while the microarray analyzes changes of the gene expression by averaging a large group of cells. Another convenient and important benefit is the integrated nanoliter system's capability of having all the necessary biological fluids in the system before operation by storing each biological fluid in a specific microfabricated fluidic network. The integrated nanoliter system is convenient because the biological fluids are all controlled by a computer compared to how previous systems required a manual loading of every biological fluid. The integrated nanoliter system is also important for the gene expression analysis because the analysis would not be undesirably influenced by contamination due to the "closed" system while in operation.