Системы и способы анализа нуклеиновых кислот и белков посредством мобильного устройства - RU2015144109A
Код документа: RU2015144109A
Формула
1. Система для анализа биологических образцов, содержащая:
мобильное устройство, выполненное с возможностью получения по меньшей мере одной интегральной микросхемы, указанная интегральная микросхема выполнена с возможностью анализа загруженного на нее биологического образца, и указанное мобильное устройство и указанная интегральная микросхема выполнены совместно таким образом, что по меньшей мере один из:
(i) портативного узла управления мобильного устройства,
(ii) указанной интегральной микросхемы, и
(iii) процессора
действуют для точного управления по меньшей мере одним из: а) по меньшей мере одним параметром, который управляет по меньшей мере одной из множества операций при анализе биологического образца; b) по меньшей мере одним действием из экстракции, амплификации или регистрации, или с) по меньшей мере одним параметром окружающей среды или рабочим параметром указанной интегральной микросхемы.
2. Система по п. 1, в которой указанное мобильное устройство и указанная интегральная 5 микросхема выполнены совместно таким образом, что по меньшей мере однин из: (i) указанного портативного узла управления указанного мобильного устройства, (ii) указанной интегральной микросхемы, и (iii) указанного процессора, действуют для точного управления по меньшей мере одним из: потока текучей среды, давления текучей среды, температуры, механического напряжения к нуклеиновой кислоте и концентрации по меньшей мере одного реактива на указанной интегральной микросхеме.
3. Система по п. 1 или 2, в которой указанная интегральная микросхема содержит:
модуль экстракции;
модуль амплификации нуклеиновой кислоты, связанный по текучей среде с модулем экстракции; и
модуль регистрации биологического образца, связанный по текучей среде с указанным модулем амплификации нуклеиновой кислоты или указанным модулем экстракции; и
указанный портативный узел управления выполнен с возможностью обработки указанной интегральной микросхемы для анализа загруженного на нее биологического образца, используя:
модуль управления экстракцией;
модуль управления амплификацией нуклеиновой кислоты, функционально соединенный с модулем управления экстракцией; и
модуль управления регистрацией биологического образца.
4. Система по п. 3, в которой указанный модуль управления экстракцией дополнительно содержит средства выработки давления текучей среды для выработки давления текучей среды для механического сдвига клеток в биологическом образце, загруженном на интегральную микросхему.
5. Система по п. 3, в которой указанный модуль управления экстракцией дополнительно содержит средства удержания или захвата магнитных частиц на указанной интегральной микросхеме.
6. Система по п. 3, в которой модуль управления амплификацией нуклеиновой кислоты выполнен с возможностью осуществления точного управления модулем управления амплификацией нуклеиновой кислоты на указанной интегральной микросхеме.
7. Система по п. 6, в которой модуль управления амплификацией нуклеиновой кислоты выполнен с возможностью управления механическим напряжением к цепям нуклеиновой кислоты в указанной интегральной микросхеме.
8. Система по п. 7, в которой указанное механическое напряжение представляет собой управляемое механическое напряжение, гидродинамическое напряжение или электромагнитное напряжение.
9. Система по п. 1 или 2, в которой по меньшей мере один из указанного мобильного устройств и указанной интегральной микросхемы выполнены, индивидуально или в комбинации, с возможностью вычисления по меньшей мере одного из вирусной нагрузки и бактериальной нагрузки в биологическом образце.
10. Система для анализа биологических образцов, содержащая:
систему аппаратных средств, получающую по меньшей мере одну интегральную микросхему, причем указанная интегральная микросхема содержит:
инжекционное отверстие, предназначенное для загрузки биологического образца и, при необходимости, одного или нескольких реактивов, на интегральную микросхему;
модуль экстракции нуклеиновой кислоты;
модуль амплификации нуклеиновой кислоты, связанный по текучей среде с модулем экстракции нуклеиновой кислоты; и
модуль разделения нуклеиновой кислоты, связанный по текучей среде с модулем амплификации нуклеиновой кислоты; и
при этом одна или несколько из указанной системы аппаратных средств и указанной интегральной микросхемы выполнены с возможностью обеспечения, индивидуально или в комбинации, по меньшей мере одного из:
модуля управления экстракцией нуклеиновой кислоты;
модуля управления амплификацией нуклеиновой кислоты;
модуля управления регистрацией нуклеиновой кислоты;
по меньшей мере один из модуля экстракции нуклеиновой кислоты, модуля амплификации нуклеиновой кислоты, модуля разделения нуклеиновой кислоты, модуля управления экстракцией нуклеиновой кислоты; модуля управления амплификацией нуклеиновой кислоты; модуля управления регистрацией нуклеиновой кислоты выполнены с возможностью точного управления;
средства выработки давления текучей среды для перемещения биологического образца и/или нуклеиновых кислот через интегральную микросхему.
11. Система по п. 10, в которой одна или несколько из указанной системы аппаратных средств и указанной интегральной микросхемы выполнены с возможностью обеспечения, индивидуально или в комбинации, по меньшей мере одного из: средств удержания или захвата магнитных частиц; средств регистрации флуоресценции; устройства сбора или накопления данных; устройства, выполненного с возможностью беспроводной передачи данных; средств показа данных; блока обработки для хранения и выполнения команд.
12. Система по п. 10 или 11, в которой указанная система выполнена с возможностью контроля параметра, управляющего реакцией, используемой для анализа биологического образца, с точностью плюс или минус 10%, плюс или минус 1%, плюс или минус 0,1%, плюс или минус 0,01%, плюс или минус 0,001% или плюс или минус 0,0001%.
13. Способ анализа биологических образцов, включающий:
подвергание биологического образца по меньшей мере одному из:
(i) точного управления по меньшей мере одним параметром, который управляет по меньшей мере одной из множества операций при анализе биологического образца,
(ii) точного управления по меньшей мере одним параметром окружающей среды или рабочим параметром биологического образца,
(iii) точного управления экстракцией для обеспечения экстрагированых компонентов нуклеиновой кислоты биологического образца,
(iv) точного управления амплификацией для обеспечения ампликона из экстрагированых компонентов нуклеиновой кислоты, и
(v) точного управления регистрацией экстрагированых компонентов нуклеиновой кислоты.
14. Способ по п. 13, включающий осуществление точного управления по меньшей мере одним из: потока текучей среды, давления текучей среды, температуры, механического напряжения к нуклеиновой кислоте и концентрации по меньшей мере одного реактива на указанной интегральной микросхеме.
15. Способ по п. 14, дополнительно включающий:
(a) регистрацию нуклеиновой кислоты от биологического образца;
(b) определение по меньшей мере одного биомаркера, связанного с пациентом, представляющим собой источник по меньшей мере одного биологического образца; и
(c) на основании по меньшей мере одного биомаркера, определение по меньшей мере одного из:
(i) дозировки по меньшей мере одного лекарственного средства для выполнения терапевтического лечения заболевания, связанного с по меньшей мере одним биомаркером;
(ii) комбинации множества лекарственных средств для выполнения терапевтического лечения заболевания, связанного с по меньшей мере одним биомаркером; и
(iii) определения того, отвечает ли пациент, представляющий собой источник по меньшей мере одного биологического образца, на медикаментозное лечение заболевания, связанного с по меньшей мере одним биомаркером.
16. Способ по п. 15, включающий определение по меньшей мере одного из:
(i) дозировки по меньшей мере одного лекарственного средства для выполнения терапевтического лечения заболевания, связанного с по меньшей мере одним биомаркером; и
(ii) комбинации множества лекарственных средств для выполнения терапевтического лечения заболевания, связанного с по меньшей мере одним биомаркером;
при этом по меньшей мере один биомаркер характерен для конкретного штамма болезнетворного патогена, или заболевания, или для конкретного состояния здоровья или хорошего состояния здоровья.
17. Способ по п. 16, дополнительно включающий однозначное определение по меньшей мере одного из следующего: дозировки по меньшей мере одного лекарственного средства и комбинации множества лекарственных средств, основанных на конкретном штамме.
18. Способ по любому из пп. 13-17, дополнительно включающий предоставление информации относящейся к состоянию пациента, при этом состояние выбрано из группы, состоящей из: спортивного питания пациента; диеты пациента; пищевой аллергии, пищевой чувствительности или пищевой непереносимости пациента; воспалительного маркера, по меньшей мере одного маркера РНК для по меньшей мере одного типа фенотипической экспрессии у пациента; определение по меньшей мере одного пробиотика или пребиотика, который дефицитен или изменен в микробиоме пациента, нуклеиновой кислоты, характерной для типа или подтипа диабета у пациента; биомаркер, связанный с атеросклеротическим процессом у пациента.
19. Способ по любому из пп. 13-17, дополнительно включающий по меньшей мере одно из диагностирования, классификации или контроля за хроническим заболеванием посредством маркера нуклеиновой кислоты.
20. Способ по любому из пп. 13-17, включающий осуществление по меньшей мере одного из:
размещенной по месту лечения регистрации инфекционного заболевания или рака;
выполнения учета и оценки побочных действий лекарственных средств;
точной или персонализированной медицины;
предотвращение передачи от матери к ребенку;
использование устройства в качестве прогностического индикатора заболевания, и
использование устройства в качестве устройства, комбинирующего диагностические испытания и терапию.
21. Способ по п. 20, включающий по меньшей мере осуществление по меньшей мере одного из: регистрации штаммов вируса иммунодефицита человека по месту лечения, выявления вирусной нагрузки относительно вируса иммунодефицита человека по месту лечения и генотипирования вируса иммунодефицита человека по месту лечения.
22. Способ по п. 20, в котором инфекционное заболевание включает геморрагическую лихорадку или гепатит.
23. Способ анализа биологических образцов, включающий:
(a) выполнение по меньшей мере одной интегральной микросхемы, причем указанная интегральная микросхема содержит:
модуль экстракции белка и
модуль регистрации белка, связанный по текучей среде с модулем экстракции белка,
(b) загрузку по меньшей мере одного биологического образца на по меньшей мере одну интегральную микросхему;
(c) функциональное соединение портативного узла управления с по меньшей мере одной интегральной микросхемой, причем указанный портативный узел управления содержит:
модуль управления экстракцией белка; и
модуль управления регистрацией белка, функционально соединенный с модулем экстракции белка; и
активизацию портативного узла управления для выполнения экстракции и регистрации белка от биологического образца, загруженного на указанную интегральную микросхему.
