लेख में झींगा रोगजनक सूक्ष्मजीवों के मल्टीप्लेक्स का पता लगाने के लिए एक नई माइक्रोफ्लुइडिक चिप तकनीक का प्रस्ताव है। अनुसंधान टीम ने मल्टी-एंजाइम इज़ोटेर्मल रैपिड न्यूक्लिक एसिड प्रवर्धन (MIRA) प्रौद्योगिकी और वास्तविक समय प्रतिदीप्ति का पता लगाने के तरीके को एकीकृत किया। यह माइक्रोफ्लुइडिक चिप प्रमुख झींगा रोगजनकों के साइट पर पता लगाने के लिए एक तेज, संवेदनशील और कुशल समाधान प्रदान करती है।
अनुसंधान पृष्ठभूमि और महत्व
वैश्विक झींगा फार्मिंग उद्योग एक्वाकल्चर में सबसे महत्वपूर्ण आर्थिक घटकों में से एक है, लेकिन उद्योग ने लंबे समय से विभिन्न प्रकार के रोगजनक सूक्ष्मजीवों से खतरों का सामना किया है। ये रोगजनकों अक्सर बड़े पैमाने पर चिंराट की मौत का कारण बनते हैं, जिससे उत्पादन और आर्थिक लाभों को गंभीरता से प्रभावित किया जाता है। एक्यूट हेपेटोपैनक्रेटिक नेक्रोसिस डिजीज (एएचपीएनडी), व्हाइट स्पॉट सिंड्रोम वायरस (डब्ल्यूएसएसवी), संक्रामक हाइपोडर्मल और हेमटोपोइएटिक नेक्रोसिस वायरस (आईएचएचएनवी), झींगा हेमोसाइट इरिडोवायरस (शिव), और एंटरोहेपेटिकस (ईएचपी), वायरस, वायरस, जीवाणु, वायरस, वायरस, वायरस, वायरस, जीवाणु और पराज।
पारंपरिक रोगज़नक़ पता लगाने के तरीके, जैसे कि पोलीमरेज़ चेन रिएक्शन (पीसीआर तकनीक), उच्च संवेदनशीलता और विशिष्टता है, लेकिन संचालित करने के लिए जटिल हैं, एक लंबा समय लेते हैं, और प्रयोगशाला उपकरणों पर भरोसा करते हैं। ये सीमाएं पीसीआर तकनीक को तेजी से ऑन-साइट परीक्षण के लिए अनुपयुक्त बनाती हैं। MIRA प्रौद्योगिकी निरंतर तापमान और सामान्य तापमान के तहत अपनी तेजी से प्रवर्धन विशेषताओं के कारण साइट पर आवेदन के लिए उपयुक्त एक आणविक पहचान उपकरण बन गया है।
मीरा प्रौद्योगिकी सिद्धांत
मल्टी-एंजाइम निरंतर-तापमान रैपिड न्यूक्लिक एसिड प्रवर्धन प्रौद्योगिकी (MIRA प्रौद्योगिकी) एक निरंतर-तापमान प्रवर्धन तकनीक है जो न्यूक्लिक एसिड के तेजी से प्रवर्धन को प्राप्त करने के लिए कमरे के तापमान पर कई कार्यात्मक प्रोटीन के तालमेल पर निर्भर करती है। यह वास्तव में पोर्टेबल ऑन-साइट रैपिड न्यूक्लिक एसिड डिटेक्शन तकनीक है। पीसीआर की तुलना में, मीरा के अधिक फायदे हैं।
माइक्रोफ्लुइडिक चिप्स का डिजाइन और नवाचार
कई महत्वपूर्ण झींगा रोगजनक सूक्ष्मजीवों के लिए चिप पर आरपीए डिटेक्शन प्लेटफॉर्म का योजनाबद्ध आरेख
(ए) एक डिस्क-प्रकार माइक्रोफ्लुइडिक चिप की संरचना। 1: प्रतिक्रिया कक्ष; 2: बॉल वाल्व; 3: निकास बंदरगाह; 4: नमूना बंदरगाह;
(B) विस्फोट दृश्य। 5: हीट सीलिंग फिल्म; 6: चिप सब्सट्रेट।
(C) क्षेत्र के भीतर प्राइमरों के छह सेटों का विस्तृत लेआउट। प्रत्येक प्राइमर सेट को एक निर्दिष्ट प्रतिक्रिया कक्ष में पूर्व-निर्धारित किया जाता है।
(D) पूर्ण संचालन प्रक्रिया ऑन-चिप आरपीए डिटेक्शन प्लेटफॉर्म।
लेख में झींगा रोगजनक सूक्ष्मजीवों के मल्टीप्लेक्स का पता लगाने के लिए miRA प्रौद्योगिकी के साथ एकीकृत एक माइक्रोफ्लुइडिक चिप का प्रस्ताव है। माइक्रोफ्लुइडिक तकनीक सटीक हेरफेर के लिए माइक्रोन-स्तरीय चैनलों के भीतर तरल पदार्थों को नियंत्रित कर सकती है, जिससे कुशल और कम लागत वाले बहु-लक्ष्य का पता लगाना प्राप्त हो सकता है।
चिप में निम्नलिखित प्रमुख डिजाइन विशेषताएं हैं:
● केन्द्रापसारक माइक्रोफ्लुइडिक चिप
चिप प्रत्येक प्रतिक्रिया कक्ष में समान रूप से नमूना वितरित करने के लिए केन्द्रापसारक बल का उपयोग करते हुए, एक सेंट्रीफ्यूगल ड्राइव डिजाइन को अपनाता है। यह डिज़ाइन ऑपरेशन प्रक्रिया को सरल बनाता है, और ऑपरेटर केवल नमूने को इंजेक्ट करके पूरी प्रतिक्रिया को पूरा कर सकता है।
● बहु-लक्ष्य का पता लगाना
चिप बैक्टीरिया प्रकारों के साथ पूर्व-एम्बेडेड है, जिनका पता लगाने की आवश्यकता है: तीव्र हेपेटोपैनक्रीटिक नेक्रोसिस (वी-एएचपीएनडी), व्हाइट स्पॉट सिंड्रोम वायरस (डब्ल्यूएसएसवी), संक्रामक चमड़े के नीचे के नेक्रोसिस वायरस (आईएचएचएनवी), झींगा हेमोसाइट इरिडोविरस (शिव) और एंटरोहेपेटिस हेफिटिस। ) पांच रोगजनकों के लिए प्राइमर जांच। यह डिज़ाइन एक साथ छह जीन लक्ष्यों का पता लगा सकता है, जो कई रोगजनकों की तेजी से स्क्रीनिंग को सक्षम करता है।
● वास्तविक समय प्रतिदीप्ति का पता लगाना
चिप में MIRA प्रौद्योगिकी प्रवर्धन प्रतिक्रिया एक फ्लोरोसेंट जांच के साथ संयुक्त है, जो वास्तविक समय में प्रवर्धन प्रतिक्रिया की प्रगति की निगरानी कर सकती है। जांच डिजाइन फ्लोरोसेंट सिग्नल को केवल तभी जारी करने की अनुमति देता है जब प्रवर्धन उत्पाद उत्पन्न होता है, इस प्रकार तेजी से और संवेदनशील मात्रात्मक पहचान प्राप्त होती है।
● कम एकाग्रता प्रतिक्रिया प्रणाली
चिप की प्रत्येक प्रतिक्रिया इकाई को केवल 5 μL की प्रतिक्रिया मात्रा की आवश्यकता होती है, जो अभिकर्मक की खपत को बहुत कम करती है। जब पूरी प्रणाली चल रही होती है, तो चार नमूनों को एक साथ संसाधित किया जा सकता है, और प्रत्येक नमूना पांच रोगजनकों का पता लगा सकता है, जिससे पता लगाने की दक्षता में बहुत सुधार हो सकता है।
संवेदनशीलता, विशिष्टता और पुनरावृत्ति
चिप सिस्टम के प्रदर्शन में समरूपता, प्रतिध्वनि और दोहराव का पता लगाना शामिल है।
● संवेदनशीलता
प्रायोगिक परिणाम बताते हैं कि चिप लक्ष्य जीन कॉपी संख्याओं को 10 प्रतियों/μL के रूप में कम का पता लगा सकती है, संवेदनशीलता के साथ जो कि पारंपरिक पीसीआर विधियों की तुलना में तुलनीय या अधिक है। यह उच्च संवेदनशीलता यह सुनिश्चित करती है कि प्रौद्योगिकी व्यावहारिक अनुप्रयोगों में शुरुआती संक्रमित व्यक्तियों का पता लगा सकती है, जिससे रोगजनकों की शुरुआती स्क्रीनिंग सक्षम हो सकती है।
● विशिष्टता
प्रयोग ने विभिन्न प्रकार के गैर-लक्ष्य रोगजनकों पर क्रॉस-रिएक्शन परीक्षण किए, और परिणामों से पता चला कि चिप लक्ष्य रोगजनकों के लिए अत्यधिक विशिष्ट है और विभिन्न प्रकार के रोगजनकों को सटीक रूप से अलग कर सकता है। तीव्र हेपेटोपैनक्रेटिक नेक्रोसिस रोग (वी-एएचपीएनडी), व्हाइट स्पॉट सिंड्रोम वायरस (डब्ल्यूएसएसवी), संक्रामक हाइपोडर्मल और हेमटोपोइएटिक नेक्रोसिस वायरस (आईएचएचएनवी), झींगा हेमिसिटिक इरेडेसेंस वायरस (शिव) के लिए सभी परीक्षण सभी परीक्षणों, ईएचपी (ईएचपी) को दिखाया गया है। गैर-विशिष्ट प्रवर्धन।
● पुनरावृत्ति
विधि की स्थिरता का मूल्यांकन करने के लिए, अनुसंधान टीम ने कई बार -बार प्रयोग किए। परिणामों से पता चला कि विभिन्न प्रयोगों के बीच भिन्नता (सीवी मूल्य) का गुणांक 10%से कम था, जो अच्छी प्रयोगात्मक पुनरावृत्ति और स्थिरता दिखा रहा था।
क्षेत्र अनुप्रयोग और लाभ
MIRA प्रौद्योगिकी माइक्रोफ्लुइडिक चिप का डिजाइन इसे महत्वपूर्ण क्षेत्र अनुप्रयोग लाभ देता है, विशेष रूप से झींगा खेती में रोगजनकों की तेजी से पता लगाने और निगरानी के लिए उपयुक्त है:
● सुविधाजनक संचालन प्रक्रिया
संपूर्ण पहचान प्रक्रिया को केवल चिप में नमूने को इंजेक्ट करने और प्रतिक्रिया उपकरण शुरू करने की आवश्यकता होती है। इसके लिए लगभग कोई मैनुअल ऑपरेशन की आवश्यकता नहीं है और साइट पर उपयोग करने के लिए गैर-पेशेवरों के लिए उपयुक्त है।
● त्वरित प्रतिक्रिया क्षमता
सिस्टम 20 मिनट के भीतर परीक्षण के परिणाम प्राप्त कर सकता है, परीक्षण समय को बहुत छोटा कर सकता है। यह खेतों में तेजी से बीमारी की प्रतिक्रिया और रोगजनकों के प्रसार को कम करने के लिए महत्वपूर्ण है।
● मल्टीप्लेक्स डिटेक्शन क्षमता
पांच प्रमुख रोगजनकों को एक परीक्षण में पहचाना जा सकता है, जो पहचान दक्षता में बहुत सुधार करता है और पता लगाने की लागत और समय को बचाता है।
मीरा प्रौद्योगिकी संभावनाएं
यद्यपि पीसीआर तकनीक को लंबे समय से न्यूक्लिक एसिड प्रवर्धन का पता लगाने के लिए सोने के मानक के रूप में दर्जा दिया गया है, miRA प्रौद्योगिकी ने निरंतर तापमान, सरल संचालन और कम उपकरण आवश्यकताओं पर अपनी तेजी से प्रतिक्रिया के कारण महान अनुप्रयोग क्षमता का प्रदर्शन किया है। डीएनए अनुक्रमण के साथ संयुक्त पीसीआर के साथ तुलना करके, यह पाया गया कि इज़ोटेर्मल प्रवर्धन चिप का पता लगाने के परिणाम संवेदनशीलता और विशिष्टता के संदर्भ में पीसीआर परिणामों के अनुरूप हैं, और मीरा प्रौद्योगिकी की प्रतिक्रिया समय काफी कम है। इसलिए, miRA प्रौद्योगिकी माइक्रोफ्लुइडिक चिप्स को क्षेत्र अनुप्रयोगों के लिए अधिक उपयुक्त तकनीक माना जाता है, विशेष रूप से ऐसे वातावरण में जिन्हें तेजी से और बड़े पैमाने पर रोगज़नक़ का पता लगाने की आवश्यकता होती है।
मल्टी-एंजाइम इज़ोटेर्मल रैपिड न्यूक्लिक एसिड प्रवर्धन (MIRA) तकनीक पर आधारित माइक्रोफ्लुइडिक चिप्स झींगा की खेती में रोगजनक सूक्ष्मजीवों का पता लगाने के लिए एक प्रभावी उपकरण प्रदान करते हैं। इस तकनीक में उच्च संवेदनशीलता, अच्छी विशिष्टता, आसान संचालन और तेजी से पता लगाने की गति के फायदे हैं, और एक्वाकल्चर रोग की रोकथाम और नियंत्रण में व्यापक अनुप्रयोग संभावनाएं हैं। प्रौद्योगिकी के आगे के विकास और अनुकूलन के साथ, सिस्टम को अधिक जलीय रोगजनकों का पता लगाने के लिए लागू होने की उम्मीद है, जिससे व्यापक बीमारी की रोकथाम और निगरानी को सक्षम किया जा सकता है।
अनुसंधान परिणाम एक्वाकल्चर उद्योग के लिए एक विश्वसनीय प्रारंभिक पहचान विधि प्रदान करते हैं, जो प्रभावी रूप से रोग के प्रकोप के जोखिम को कम कर सकता है, खेतों की उत्पादन दक्षता और उत्पादन में सुधार कर सकता है, और एक्वाकल्चर उद्योग के सतत विकास के लिए एक तकनीकी आधार रख सकता है।