Экспериментальная установка для детектирования сигналов флуоресценции образцов в реакторах микрофлюидных устройств

Генетический анализ в микрофлюидных устройствах, как правило, основан на регистрации интенсивности флуоресценции красителей, связанных с фрагментами ДНК. Целью работы была разработка экспериментальной установки и методики определения интенсивности флуоресценции жидкостей в микрофлюидных чипах путём обработки цифровых флуоресцентных изображений, полученных при возбуждающем освещении. Представлена экспериментальная установка для одновременной детекции флуоресцентных сигналов из реакционных камер микрофлюидных чипов по полю зрения 25 × 40   мм. Установка обеспечивает направление возбуждающего излучения от светодиода (λср. = 480 нм, P = 3 Вт, Umax = 6 В, Imax = 0,6 А) через полосовой светофильтр (467– 498 нм) и линзу на поверхность микрофлюидного чипа. Выбранные параметры установки позволяют эффективно возбуждать флуоресцентные красители, не затрагивая спектр их эмиссии. Эксперименты выполнены с использованием растворов флуоресцеина изотиоцианата различных концентраций. Проведено сравнение значений отношения сигнал/шум разработанной установки и коммерчески доступного прибора (АНК-48). Ключевыми преимуществами предложенной системы являются возможность полноплощадной детекции флуоресценции на микрофлюидном чипе, а также гибкость по отношению к топологии чипа, т. е. способность работать с чипами различных конфигураций и геометрий.

1. Liu X, Sun A, Brodský J. [et al.] Microfluidics chips fabrication techniques comparison. Scientific Reports. 2024;14:28793. DOI: 10.1038/s41598-024-80332-2

2. Gurkan UA, Wood DK, Carranza D, Herbertson LH, Diamond SL, Du E, Guha S, Di Paola J, Hines PC, Papautsky I, Shevkoplyas SS. Next generation microfluidics: fulfilling the promise of lab-on-a-chip technologies. Lab on a Chip. 2024;24(7):1867-1874.

3. Battat S, Weitz DA, Whitesides GM. An outlook on microfluidics: the promise and the challenge. Lab on a Chip. 2022;22(3):530-536. DOI: 10.1039/D1LC00731A

4. Chen S, Sun Y, Fan F, Chen S, Zhang Y, Zhang Y, Meng X, Lin JM. Present status of microfluidic PCR chip in nucleic acid detection and future perspective. Trends in Analytical Chemistry. 2022;157:116737. DOI: 10.1016/j.trac.2022.116737

5. Shahrajabian MH, Sun W. The significance and importance of dPCR, qPCR, and SYBR Green PCR kit in the detection of numerous diseases. Current Pharmaceutical Design. 2024;30(3):169-179. DOI: 10.2174/0113816128276560231218090436

6. İnce GT, Yüksekkaya M, Haberal OE. Micropolymerase chain reaction for point-of-care detection and beyond: a review microfluidics and nanofluidics. Microfluidics and Nanofluidics. 2023;27(10):68. DOI: 10.1007/s10404-023-02677-w

7. Yun SH, Park JS, Koo SB, Park CY, Kim YS, Kim JD. Cost-effective multiplex fluorescence detection system for PCR chip. Sensors. 2021;21(21):6945. DOI: 10.3390/s21216945

8. Thompson DL, Pearson F, Thomas C, Rao R, Matthews D, Albala JS, Wachsmann-Hogiu S, Coleman MA. An Adaptable, Portable Microarray Reader for Biodetection. Sensors. 2009;9(4):2524-2537. DOI: 10.3390/s90402524

9. Esikova NA, Germash NN, Evstrapov AA. Rapid fabrication of microchips for PCR analysis from polymer materials in the laboratory conditions. "Nauchnoe Priborostroenie". 2020;30(4):21-26. DOI: 10.18358/np-30-4-i2126