211service.com
En bærbar DNA-detektor
En ny bærbar DNA-analysator udfører realtidsanalyse af blodprøver efterladt på gerningsstedet. Forskere ved University of California, Berkeley, udviklede enheden, som pakker mikrofluidik, elektronik, optik og kemisk detektionsteknologi i en enkelt dokumentmappestørrelse enhed. Mens tidligere grupper har udviklet lab-on-a-chip-systemer, er det ikke lykkedes nogen af dem at lave et fuldstændig bærbart, robust system, der kan bruges på en scene, siger teamleder Richard Mathies .
On-site CSI: Efter at en blodprøve er indsamlet fra gerningsstedet, kan denne enhed på størrelse med en dokumentmappe bruges til at udtrække og analysere dens DNA på seks timer eller mindre.
Den nye enhed kan bruges til kort tandem-gentagelse (STR)-analyse, en teknik, der er blevet rutine i moderne retsmedicinsk arbejde, siden den blev anvendt første gang i 1991, men som normalt finder sted i laboratoriet. Forskerne udførte STR-profilering i realtid på et falsk gerningssted oprettet af Palm Beach County (FL) Sheriff's Office. Blodpletprøver blev indsamlet, og DNA-ekstraktion og analyse blev udført på gerningsstedet inden for seks timer.
Forskerne understreger dog, at selvom deres system er meget pålideligt, er det endnu ikke kommercielt tilgængeligt og kan kun bruges til at give foreløbige beviser til politiets efterforskning. Fordelen er, at politiet nu næsten umiddelbart kunne få oplysninger om, hvem den mest sandsynlige kriminel egentlig er, forklarer Mathies. Dette gør dem i stand til at finde personen og få afgørende beviser, før han eller hun forlader regionen eller ødelægger beviser.
Mathies er opfinderen af kapillære elektroforese-arrays og energioverførende fluorescerende farvestofetiketter - to teknologier, der almindeligvis anvendes i moderne DNA-sequencers. Disse teknologier kombinerer miniaturiseret kemisk og biokemisk analyse med højfølsom fluorescensdetektion.
Efter at en prøve er opnået på gerningsstedet, bliver DNA-strenge amplificeret og adskilt for at påvise en signatur. Inde i enheden replikeres et DNA-fragment i en 160-nanoliter polymerasekædereaktion (PCR)-reaktor koblet med en on-chip-varmer og temperatursensor. Den biologiske prøve og PCR-reagenser udsættes for tre forskellige temperaturer i et vist tidsrum, og en syv centimeter lang separationskanal bruges til at analysere DNA ved kapillærelektroforese. Ved hjælp af enheden lykkedes det forskerne at producere reproducerbare STR-profiler af DNA-prøver på så lidt som to og en halv time.
Detektoren måler 30 gange 25 gange 10 centimeter og vejer 10 kilo. Den bruger 20 watt strøm, som kan forsynes af et bilbatteri. Den kan således nemt medbringes i en kuffert og tjekkes ind som flybagage, siger teammedlem Peng Liu.
En af de største udfordringer ved at designe en bærbar DNA-sekventeringsenhed er at kontrollere strømmen af prøver gennem systemet. For at overvinde dette problem byggede Mathies og kolleger en flerlags plastikchip indeholdende et indviklet system af ætsede kanaler. Dette system blev fremstillet med de samme teknikker, der blev brugt til at fremstille computerchips.
De fleste amerikanske stater indsamler nu DNA-prøver fra mistænkte ved anholdelse. Så evnen til hurtigt at matche gerningsstedsprøver med optegnelser fra denne database kunne dramatisk fremskynde identifikation af kriminelle, siger Mathies.
Berkeley-teamet planlægger at forbedre enhedens følsomhed og gennemløb ved at integrere andre analytiske trin, såsom post-PCR-oprydning. Ved at integrere flere enheder vil det være muligt at analysere flere DNA-prøver på samme tid, forklarer Liu. Enheden kan dukke op på markedet om så lidt som tre til fem år, siger forskerne.
En af barriererne for at udvikle lab-on-a-chip teknologi er systemer og procesintegration, og det er dette aspekt af det nye arbejde, der er rigtig spændende, siger Stephen Haswell fra University of Hull, UK, som også arbejder med DNA-matching på kriminalitetsscenen. Arbejdet er en vigtig udvikling for både det retsmedicinske samfund og dem, der stræber efter at udvikle ægte lab-on-a-chip teknologi.