排水加速生物

对许多科学家来说,空闲时间一直是一个不受欢迎的发现过程。细胞生物学的发展产生了流行和强大的工具来检测细胞蛋白质和DNA——很大程度上利用独特而复杂的这些微观分子之间的相互作用。科学家们使用这些工具来提高研究和诊断疾病。但这些在时间成本,从几个小时到几天,然后给出准确的答案。

华盛顿大学的三位科学家提出了一种加速这等待的游戏。他们的解决方案,让人想起洗衣机背后的魔力,可以减少等待时间的一小部分。最近报道,生物化验,一旦把小时可以采取分钟。

小虎说:“这些都是非常常见的化验,高,华盛顿大学生物工程教授,这篇论文的主要作者。“大多数科学家愿意等待几个小时,因为他们别无选择。”

今天的许多生物化验使用分子(如抗体来检测特定类型的细胞蛋白质或DNA片段。这些“分子探测器”仅绑定到特定的目标,如一定阶级的细胞蛋白,包括额外的组件,如纳米颗粒或染料分子发光如果他们成功绑定。这些分析显示,不同的蛋白质在细胞和帮助诊断疾病。

但这些测试需要几小时或几天才能完成。探测器分子,悬浮在液体中,四处漂浮,而他们的目标——无论是细胞蛋白质或DNA片段——坚持努力,平面上的一个小板或培养皿。而笨重的探测器分子接近表面可以很容易地找到他们的目标和绑定,分子在液柱进一步缓慢,因为它们的大小。它可以足够小时探测器分子扩散下来绑定到他们的目标产生一个可见的颜色变化。

“我们称之为扩散限制,这是一个严重的问题因为抗体和纳米粒子是如此之大,”高说。“人们已经提出了解决方案——就像轻轻搅拌或摇晃反应板混合解决方案。但当我们测试了这个我们看到搅拌和摇摆只提高了反应时间3 - 5%。这是不够的。”

高和他的团队提示解决扩散限制的问题后,他们开发了一种新的染色试验但其长反应时间协议不切实际。灵感来自于流体动力学的研究,他们决定解决问题的扩散限制。而不是等待探测器分子漂移板的表面,他们只是允许探测器接近表面的分子结合。然后,他们从板排水方案,混合,放回盘子里,重复这个循环数十次——他们称之为循环解决方案排水和补充。

“在一台洗衣机,你把水放回,”高说。“干,re-soak。干燥和re-soak。这是完全相同的机制:完全排出液体,然后把它放回盘子里。更有效的不仅仅是激动人心的。”

从板积水,他们覆盖板密封和反向。“re-soak”,他们又翻转板直立。翻转动作帮助把探测器液体中的分子,加快总反应时间。

他们测试循环解决排水和补充两种抗体染色技术,ELISA和免疫荧光显微镜。反应时间对这个排水都大幅削减和re-soak方法。在一个案例中,曾经一个小时孵化时间减少到只有7分钟。尽管密封和翻转板,机械地完成,为其他测试可能是不切实际的,还有其他的“流失”一盘的方法。

“我们使用重力,因为我们想表明排水工作,”高说。“但你可以使用气泡或离心排水,例如。有很多的可能性。”

如果是这样,这个简单的方法进行扩散限制的问题可以减少等待时间的实验。这也会影响其他领域,减少了等待时间的医学测试结果回来或加速化学工程协议。

“真的,这是一个常见的问题,没有人之前犯了一个链接。但这里我们有,那么简单,”高说。“当我们准备茶,我们不要让它坐在那里或摇杯。我们不断提升,排水茶叶袋,然后降低到热水。这就是我们所做的。”