Laboratoř na čipu

Laboratoř na čipu
Lab-on-a-chip
Pavel Matějka
Typy analytických čipů
1. Chemické čipy
1. Princip chemického čipu
2. Příklady chemických čipů
3. Příklady analytického použití
2. Biočipy
1. Princip biočipu
2. Příklady konstrukce biočipů
3. Příklady analytického použití
Typy chemických čipů
1. Chemické čipy



a chemical reaction field
micro integrated chemical system
various unit operations of chemical process are integrated into
chips on a substrate
Senzorové čipy – chemicko-elektronický čip



Mikrosenzory a nanosenzory
Výpočetní chemické čipy – „chemické počítače“


Využití různých chemických reakcí
Konformační počítače - konformační změny polymerů
Laboratoř na čipu

A lab-on-a-chip (LOC) is a device that integrates one or
several laboratory functions on a single chip of only
millimeters to a few square centimeters in size. LOCs deal
with the handling of extremely small fluid volumes down to
less than pico liters.
 Lab-on-a-chip devices are a subset of microelectromechanical
systems (MEMS - devices) and often indicated by "Micro Total
Analysis Systems" (µTAS) as well. " µTAS " are microfluidicsbased systems which integrate multiple laboratory-type
capabilities on a single chip only a few centimeters in size.
Laboratoř na čipu

A multidisciplinary approach to miniaturize biological
assays or procedures in analytical chemistry.
 To embed the required equipments for performing the
biological assays in a single chip for single purpose.
 Low sample consumption;
 Fast biochemical reactions & Miniaturization;
 Point-of-care
Laboratoř na čipu


Low voltage E=V/d (d: 1cm to 1µm, V:10kV to 1V)
Low-sample low-cost experiment with expensive
biomaterials 1ml to 1nl
 Fast biological assays 1 hr to 1ms
 Miniaturized devices
 Home healthcare, Point-of-care monitoring, Home
diagnostic,…
 Portable devices
 Miniaturization is only solution for single cell detection :
Laboratoř na čipu
Biočipy
 A biochip is a collection of miniaturized test sites
(microarrays) arranged on a solid substrate that
permits many tests to be performed at the same time
in order to achieve higher throughput and speed.
Typically, a biochip's surface area is no larger than a
fingernail. Like a computer chip that can perform
millions of mathematical operations in one second, a
biochip can perform thousands of biological
reactions, such as decoding genes, in a few seconds.
SearchCIO-Midmarket.com Definitions
NASA researchers customize "lab-on-a-chip" technology to help protect future
space explorers and detect life forms on Mars
Labs on chips are manufactured in many shapes and sizes and can be used for
numerous applications - from medical tests to water quality monitoring to
detecting the signatures of life on other planets. The eight holes on this chip are
actually ports that can be filled with fluids or chemicals. Tiny valves control the
chemical processes by mixing fluids that move in the tiny channels that look like
lines, connecting the ports.
Complementary metal–oxide–semiconductor (CMOS)
Výhody technologie DNA čipů
Zkoumání širokého spektra látek
Práce v místě výskytu vzorku
Rychlý a snadný zisk výsledků
Co je to DNA microarrays
 Sklíčko, na kterém jsou
naneseny sondy- přesně
definované skupiny
nukleotidů
 Aplikace vzorku na čip
 Komplementární DNA
 Hybridizace
Praktické využití DNA čipů
odlišení buněk napadených rakovinou
 Zdravá buňka
 Rakovinná buňka
 Melanom
 Porovnání rozdílů při
vyjádření genů mezi
rakovinnými
a
zdravými
buňkami
pomocí DNA čipu
Melanoma cells
Postup experimentu
 Získání tkáně
 Zisk RNA
 Zisk mRNA
 Zisk a označení DNA
 Aplikace na DNA čip
 Skenování mikročipu
 Vyhodnocení dat
Vyhodnocení výsledků
 Využití obarvení –
osvícení zeleným a
červeným laserem
 Uložení pozic
komplementárních
DNA
 Výsledný obrázek