等离子 PCR™

设备描述

1. 几秒钟内的温度循环

我们的技术是通过在 PCR 反应混合物中使用金纳米颗粒来实现的。具体来说，Nanopartz 的金纳米棒 (GNR) 在暴露于激光时会在飞秒内产生巨大的热量。通过操纵低功率 808nm 激光器打开和关闭（循环/秒），加热是瞬时且极其精确的。 GNR 具有出色的光吸收特性 (>90%)，并且将吸收的光转化为热量的效率为 100%，达到 20°C/秒的速率。通过非接触式红外测温法进行温度监测（高达 50 次测量/秒）。由于管子是全自由的，没有埋入块中，因此通过对流完成冷却。可以实现简单、高效且极其快速的热循环，从而获得高度特异性的 PCR 产物（图 1A）。它还与所有现有的 PCR 方案全兼容，具有非常方便的 10-25 µl 反应体积，并且具有在任何规模上运行的潜力（使用微束激光器，小规模是可行的）。由于我们的等离子 PCR 的能源需求大大减少，因此可以制造 POC 自供电便携式版本。

图 1. 等离子 PCR。 A. 显示 30 循环等离子体 PCR 实验的温度监测示例。等离子体系统在较长的延长时间内保持温度的稳定性，请参见放大的突出显示框。 B. VCSEL 系统示意图，带有 UV-LED 和光电探测器放置。

我们还优化了 PCR 的参数。 PCR 阶段仅保持 1-2 秒（延伸和变性）。对于退火步骤，目前 4 秒效果好，并且比传统 PCR 产生高度特异性的扩增子（图 1A）。这些时间足以产生可靠的最大 >200bp PCR 产物。利用我们目前的等离子 PCR，我们可以在 10 分钟内完成 30 个循环的 PCR。等离子 PCR 实现了出色的 PCR 效率以及出色的产量和灵敏度。

2.无标签 实时扩增子量化

我们的等离子 PCR 技术包括实时监控扩增子的产生。为了与全光学方法保持一致，我们采用了一种创新方法，不需要荧光标记（即无标记）。这是通过评估 PCR 循环期间的紫外线吸收特性来实现的。最近，我们对 Plasmonic PCR 进行了改造，使其能够监测实时荧光 PCR，其 Ct 值与传统 qPCR 平台没有区别。这些创新显着扩大了等离子 PCR 的范围，实时完成和解释 PCR。

图 2. DNA 扩增的 UV 监测。 A. 沙眼衣原体 DNA 不同拷贝数（从 10,000 到 10）的 UV 监测绘制结果。UV 监测可以自信地测量低至 1,000 个拷贝的确定性。 B.相应实验的凝胶电泳，显示10,000个拷贝的DNA扩增子的强度。尽管我们的紫外线监测检测灵敏度提高了 10 倍，但这表示不到 1 CFU。 C. UV 监测还可以提供熔解曲线分析，如面板所示。

扩增子生产的紫外实时监控。鉴于我们使用全光学方法进行 PCR，我们继续投资于实时光学评估扩增子的产生。我们现在已经使用无紫外线标记方法成功地整合了扩增子生产的实时监控。我们的等离激元 PCR 的灵敏度为 10 个 DNA 拷贝分子，与其他诊断平台保持一致。我们的等离子 PCR 或 RT-PCR 现在具有包容性，可以实时完成和解释 PCR，无需添加任何类型的标签（即无标签）。

3. 手工和无化学品样品制备

样品制备和灭菌。金纳米颗粒可以对反应混合物产生显着的大量加热，从而随后裂解细菌和梭状芽胞杆菌孢子，事实上我们已经证明了这一点。这对于卫生工作者的暴露风险极其重要。

4. 多渠道

5.与现有 PCR、RT-PCR、qPCR 集成

6. Point of Care

7.试剂

Nanopartz 的金纳米棒 (GNR)。通常，只需将 GNR 添加到 PCR 混合物中，无需其他准备工作。最近，我们开发了室温稳定的冻干 GNR，很容易重新悬浮在水中。这是非常关键的，因为人们可以考虑等离子体 PCR 装置，而无需担心与制冷要求相关的问题；由于 PCR 混合物的所有成分都可以冻干，因此 POC 实施现在更加容易。

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