Введение к работе
Актуальность проблемы:
На сегодняшний день биологические микроматрицы (или ликрочипы) находят широкое применение для анализа ДНК, выявления мутаций, при анализе экспрессии генов и идентификации микроорганизмов, в медицинской диагностике и многих других эбластях.
Всвязи с перспективами широкого применения биологических иикроматриц во всевозможных областях биологии и медицины, а также } связи с необходимостью повысить объем и скорость обработки чнформации, которая может быть проанализирована на микроматрицах регистрирующими приборами с фиксированным эабочим полем, возникает задача миниатюризации и улучшения эабочих характеристик микроматриц с объемными гелевыми ячейками, соторые разрабатываются нашей группой в Центре биологических t/іикрочипов в И МБ.
Существует несколько альтернативных способов решения чанной проблемы. Среди них фотолитографический способ синтеза ирмы "Affymetrix", который позволяет производить ДНК/РНК-иикроматрицы с большим количеством ячеек размером до 5 мкм. Недостатком этого метода может быть низкая чистота иммобилизованных одноцепочечных олигонуклеотидов.
Недавно фирма "Mosaic Technologies" разработала метод получения микрочипов путем сополимеризации геля и модифицированных олигонуклеотидов на концах оптического волокна под действием пропускаемого света. Однако такая технология не позволяет проводить параллельный анализ большого количества мелких элементов.
Существуют также всевозможные методы пришивки элигонуклеотидов и белков на различные поверхности (стекло, пористое стекло...). Эти методы требуют больших затрат, а получаемые ячейки микроматрицы обладают меньшей емкостью по сравнению с методом пришивки к объемным гелевым элементам, который разрабатывается в Центре биологических микрочипов ИМБ РАН. Этот метод пришивки в геле позволяет иммобилизовать охарактеризованные олигонуклеотиды и белок при более высокой емкости иммобилизации.
В данном случае пришивка веществ осуществляется методом перенесения иглой робота капель различных веществ на
известные на данный момент механические методы нанесения не позволяют надежно получать микроматрицы с размером ячейки менее, чем 100 микрон.
По этой причине и была поставлена задача разработать новый метод, который позволил бы существенно уменьшить размеры гелевых ячеек микрочипа.
Цель работы:
Целью работы была разработка нового метода получения микроматриц, который позволил бы существенно уменьшить размеры ее ячейки, тем самым сильно повысив плотность информации.
Предполагается также исследовать с помощью полученны> микроматриц процессы гибридизации и идентификациі/ олигонуклеотидов.
Целью работы также является упрощение технологии получения микроматриц и введение автоматического контроля качества для стабильного получения ячеек микроматриц.
Научная новизна:
Был разработан новый метод получения микроматриц, которые позволил уменьшить размеры ячейки в десять раз (от 100 до 10 микрон) Проведенные исследования показали, что данный метод позволил в стс раз улучшить временные характеристики таких микроматриц.
Разработан принцип и макет конструкции специальногс микроскопа, который способен контролировать качество получаемы) гелевых ячеек в процессе полимеризации раствора акриламида, чтс позволило надежно получать ячейки независимо от факторов, влияющи) на ход процесса полимеризации.
Данный метод позволяет соединить две стадии получения микроматриц (подготовка шаблона микроматрицы с гелевыми ячейкамі с последующей активацией и нанесением веществ роботом) в одну посредством сополимеризации акриламида с модифицированныл олигонуклеотидом либо белком.
Практическая значимость
Была продемонстрирована принципиальная возможності получения 10 - микронных ячеек микрочипа, что позволяет уменьшит! размеры микрочипа в 10 раз. Кроме того, было обнаружено, чтс кинетические процессы с 10 мкм ячейками проходят в 100 раз быстрее что открывает перспективу для создания быстродействующи:
/іикрочипов.
Публикации
1о результатам диссертации опубликована одна печатная работа, :сылка на которую дана в конце автореферата.
Структура и объем диссертации