Solid-Phase PCR on Film Biochips with Brush Polymer Cells, "Lab-on-a-Chip"

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A method of nucleic acid analysis by solid-phase PCR with immobilised primers extension (primer extension) in a closed film biochip during thermocycling, with control of Cy5-fluorescence-labelled nucleotide incorporation by digital fluorescence microscopy, by endpoint, was developed. A "film biochip", made of film polyethylene terephthalate, with an internal chamber, with brush polymer cells with immobilised primers, with channels for supply and removal of solutions into the biochip chamber, has been developed, with low heat capacity and high thermal conductivity of thin film components of the biochip, with thermocycling, with registration of results by digital fluorescence microscopy through the lid and the layer of washing liquid without disassembling the biochip, in a system isolated from the environment, "laboratory on a chip". The performance of the method and functional suitability of the "film biochip" was demonstrated by analysing samples containing DNA from pathogenic bacteria Staphylococcus auereus and Legionella pneumophila.

About the authors

I. Yu Shishkin

Engelhardt Institute of Molecular Biology, Russian Academy of Sciences

Russia, Moscow

K. A Simikov

Engelhardt Institute of Molecular Biology, Russian Academy of Sciences

Russia, Moscow

G. F Shrylev

Engelhardt Institute of Molecular Biology, Russian Academy of Sciences

Russia, Moscow

R. A Miftakhov

Engelhardt Institute of Molecular Biology, Russian Academy of Sciences

Russia, Moscow

O. A Zasedateleva

Engelhardt Institute of Molecular Biology, Russian Academy of Sciences

Russia, Moscow

V. E Kuznetsova

Engelhardt Institute of Molecular Biology, Russian Academy of Sciences

Russia, Moscow

V. E Shershov

Engelhardt Institute of Molecular Biology, Russian Academy of Sciences

Russia, Moscow

S. A Surzhikov

Engelhardt Institute of Molecular Biology, Russian Academy of Sciences

Russia, Moscow

V. A Vasiliskov

Engelhardt Institute of Molecular Biology, Russian Academy of Sciences

Russia, Moscow

S. A Lapa

Engelhardt Institute of Molecular Biology, Russian Academy of Sciences

Russia, Moscow

A. V Chudinov

Engelhardt Institute of Molecular Biology, Russian Academy of Sciences

Email: chudhome@rambler.ru
Russia, Moscow

References

  1. Jiang K.R., Huang J.L., Chen C.C., Su H.G., Wu J.C. // J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 2011. V. 42. P. 5–12. https://doi.org/10.1016/j.jtice.2010.04.012
  2. Yeh C.H., Chang Y.H., Lin H.P., Chang T.C., Lin Y.C. // Sensors and Actuators B: Chemical. 2012. V. 161. P. 1168–1175. https://doi.org/10.1016/j.snb.2011.10.016
  3. Bourque S.N., Valero J.R., Mercier J., Lavoie M.C., Levesque R.C. // Appl. Environ. Microbiol. 1993. V. 59. P. 523–527. https://doi.org/10.1128/aem.59.2.523-527.1993
  4. Strichkov B.N., Drohyshev A.L., Mikhailovich V.M., Mirzabekov A.D. // Biotechniques. 2000. V. 29. P. 844–857. https://doi.org/10.2144/00294rr01
  5. Tillib S.V., Strichkov B.N., Mirzabekov A.D. // Anal. Biochem. 2001. V. 292. P. 155–160. https://doi.org/10.1006/abio.2001.5082
  6. Mikhailovich V., Lapa S., Gryadunov D., Sobolev A., Strichkov B., Chernyh N., Skotnikova O., Irruganova O., Moroz A., Litvinov V., Vladimirskii M., Perelman M., Chernousova L., Erokhin V., Zasedatelev A., Mirzabekov A. // J. Clin. Microbiol. 2001. V. 39. P. 2531–2540. https://doi.org/10.1128/jcm.39.7.2531-2540.2001
  7. Khodakov D.A., Zakharova N.V., Gryadunov D.A., Filatov F.P., Zasedatelev A.S., Mikhailovich V.M. // Biotechniques. 2008. V. 44. P. 241–248. https://doi.org/10.2144/000112628
  8. Damin F., Galbiati S., Ferrari M., Chiari M. // Biosens. Bioelectron. 2016. V. 78. P. 367–373. https://doi.org/10.1016/j.bios.2015.11.091
  9. Pirrung M.C., Worden J.C., Labriola J.P., Montague-Smith M.P. // Bioorg. Med. Chem. 2001. V. 11. P. 2437–2440. https://doi.org/10.1016/S0960-894X(01)00465-6
  10. Adessi C., Matton G., Ayala G., Turcatti G., Mermod J., Mayer P., Kawashima E. // Nucleic Acids Res. 2000. V. 28. P. e87. https://doi.org/10.1093/nar/28.20.e87
  11. Cheng L., Sun B., Sun Y., Xiao P., Ge Q., Zheng Y., Ke X., Zhou Y., Zhang M., Chen P., Lu Z. // J. Nanosci. Nanotechnol. 2010. V. 10. P. 479–486. https://doi.org/10.1166/jnm.2010.1727
  12. Kranaster R., Ketzer P., Marx A. // Chembiochem. 2008. V. 9. P. 694–697. https://doi.org/10.1002/cbic.200700609
  13. Shapero M.H., Leuther K.K., Nguyen A., Scott M., Jones K.W. // Genome Res. 2001. V. 11. P. 1926–1934. https://doi.org/10.1101/gr205001
  14. Lapa S.A., Miftakhov R.A., Klochikhina E.S., Ammur Yu.I., Blagodatskikh S.A., Shershov V.E., Zasedatelev A.S., Chudinov A.V. // Mol. Biol. 2021. V. 55. P. 828–838. https://doi.org/10.1134/S0026893321040063
  15. Zhu C., Cui J., Hu A., Yang K., Zhao J., Liu Y., Deng G., Zhu L. // Chin. J. Anal. Chem. 2019. V. 47. P. 1751–1758. https://doi.org/10.1016/S1872-2040(19)61199-0
  16. van Pelt-Verkul E., Van Belkum A., Hays J.P. // Principles and technical aspects of PCR amplification. Springer Science & Business Media, 2008. https://link.springer.com/book/10.1007/978-1-4020-6241-4
  17. Aparna G.M., Tetala K.K. // Biomolecules. 2023. V. 13. P. 602. https://doi.org/10.3390/biom13040602
  18. Brittain W.J., Brandsetter T., Prucker O., Rühe J. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2019. V. 11. P. 39397–39409. https://doi.org/10.1021/acsami.9b06838
  19. Miftakhov R.A., Ikonnikova A.Y., Vasiliskov V.A., Lapa S.A., Levashova A.I., Kuznetsova V.E., Shershov V.E., Zasedatelev A.S., Nasedkina T.V., Chudinov A.V. // Russ. J. Bioorg. Chem. 2023. V. 49. P. 1143–1150. https://doi.org/10.1134/S1068162023050217
  20. Shishkin I.Yu., Shrylev G.F., Barsky V.E., Lapa S.A., Zasedateleva O.A., Kuznetsova V.E., Shershov V.E., Vasiliskov V.A., Polyakov S.A., Zasedatelev A.S., Chudinov A.V. // Mol. Biol. 2024. V. 58. P. 534–546. https://doi.org/10.1134/S002689332470016X
  21. Hsu Y.M., Chang C.C. // Optik. 2015. V. 126. P. 2600–2605. https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2015.06.029
  22. Hung T.Q., Chin W.H., Sun Y., Wolff A., Bang D.D. // Biosens. Bioelectron. 2017. V. 90. P. 217–223. https://doi.org/10.1016/j.bios.2016.11.028
  23. Sengupta J. // Green Anal. Chem. 2024. V. 10. P. 100119. https://doi.org/10.1016/j.greeac.2024.100119
  24. Ren K., Zhou J., Wu H. // Accounts Chem. Res. 2013. V. 46. P. 2396–2406. https://doi.org/10.1021/ar300314s
  25. Jeyachandran Y.L., Mielczarski J.A., Mielczarski E., Rai B. // J. Colloid Interface Sci. 2010. V. 341. P. 136–142. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2009.09.007
  26. Louzi V.C., Campos J.S. // Surfaces Interfaces. 2019. V. 14. P. 98–107. https://doi.org/10.1016/j.surfin.2018.12.005
  27. Owens D.K. // J. Appl. Polym. Sci. 1975. V. 19. P. 3315–3326. https://doi.org/10.1002/app.1975.070191216

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».