Создана модель для разработки компактных и быстрых ПЦР-тестов
Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) разработали математическую модель, способную заменить громоздкое лабораторное ПЦР-оборудование на компактные тесты с четко определенными временными рамками эффективной работы. Об этом сообщила пресс-служба вуза. Об этом пишет ТАСС.
ПЦР-тесты применяются для диагностики инфекций и установления отцовства. Разработчики стремятся сделать их более быстрыми и компактными, чтобы использовать не только в лабораториях, но и в медицинских учреждениях и на местах происшествий. Однако большинство таких устройств разрабатываются экспериментально, что затрудняет их практическое применение. Новая математическая модель позволяет заранее оценить, как долго тест будет работать без сбоев, повышая точность диагностики.
ПЦР (полимеразная цепная реакция) используется для выявления инфекционных заболеваний, генетических предрасположенностей и в криминалистике. Для диагностики необходимо размножить ДНК возбудителя, что требует специального оборудования — термоциклеров, которые обычно громоздкие и дорогие.
Существуют также конвекционные ПЦР, которые представляют собой компактные камеры с раствором, где жидкость циркулирует благодаря температурным изменениям. Однако для понимания поведения раствора в таких камерах необходимы математические модели. Большинство существующих моделей не учитывают, что при размножении частиц их количество увеличивается, что влияет на поведение раствора.
Новая модель учитывает накопление молекул ДНК и их влияние на движение жидкости, что позволяет заранее прогнозировать эффективность работы устройства. Инженеры могут задавать параметры камеры и раствора, а модель покажет, как долго устройство будет функционировать без сбоев.
Тестирование проводилось в специальной программе, имитирующей движение жидкости в камере ПЦР. Моделирование показало, что через 800 секунд молекулы начинают замедлять движение жидкости, что увеличивает время удвоения ДНК. Это указывает на скрытый предел работы устройства.
Исследование впервые описывает конвекционную ПЦР как систему, где молекулы ДНК рассматриваются как самостоятельные частицы, что позволяет более точно определить временные рамки эффективной работы тестов. Это открывает новые возможности для создания компактных систем диагностики, применимых в медицине и криминалистике.
