3.3. All-in-One Biomolecules Extrac

3.3. All-in-One Biomolecules Extraction

Generally, the extraction or purification techniques or kits available in the market can only allow the extraction of one type of nucleic acid, either DNA or RNA, or protein from a targeted organism. When the cellular material is limiting, it is desirable to extract DNA, RNA and protein from the same source.

A variation on the single-step isolation method of Chomczynski and Sacchi (1987), that the guanidinium thyicyanate homogenate is extracted with phenol:chloroform at reduced pH, allows the preparation of DNA, RNA and protein from tissue or cells. This method involves the lysis of cells with guanidine isothiocyanate and phenol in a single-phase solution. A second phase forms after the addition of chloroform where DNA and proteins are extracted, leaving RNA in the aqueous supernatant. The DNA and proteins can be isolated from the organic phase by precipitation with ethanol or isopropanol and the RNA precipitated from aqueous phase with isopropanol [15].

Several all-in-one extraction kits have been introduced in the market nowadays. For example, a column-based extraction kit that designed to purify genomic DNA, total RNA and total protein from a single biological sample simultaneously, without the usage of toxic substances such as phenol or chloroform and alcohol precipitation [46]. It is compatible with small amounts of a wide range of cultured cells and harvested tissue of animal and human origin. The targeted sample does not need to be separated into 3 parts before the purification of DNA, RNA and protein [46].

A solution-based 3-in-1 extraction kit that is available in the market is another example of non-organic solutions kit that can extract and purify DNA, RNA and protein, from different organisms in any types and sizes [47]. Its three simple steps protocol, which takes around 15 to 30 minutes, provides a fast and easy way to do the extraction of different biomolecules. Therefore, higher yield can be expected as fewer steps leads to fewer loss [47].

3.4. Automated Extraction System

Automated extraction system, a large, expensive and complex instrumentation designed for high-throughput sample processing, has helped to simplify the isolation of nucleic acids [48]. This system was designed for medium to large laboratories which has grown in presence over recent years [49]. Automating nucleic acid extraction process is potentially beneficial for a number of reasons including to reduce working time, decrease labor costs, increase worker safety and in the midst provides opportunity in increasing reproducibility and quality of results [50]. Besides, it is a key solution to increasing the laboratory efficiency [48].

In clinical laboratories, purification of high-quality biomolecules such as DNA, RNA and protein from a variety of starting material will be used in downstream testing applications. It is crucial to obtain purified samples in sufficient quality and purity [48]. Therefore, automated extractions should be more consistent and reproducible. The speed, accuracy and reliability of the whole extraction process should be maximal and at the same time minimize the risk of cross-contamination [49]. A solution has to be introduced to increase sample preparation efficiency without sacrificing the quality. The possibility of cross-contamination should be reduced and the systems are amenable to bar-coded sample tracking [51].

An extraction system that is available in the market has met the requirements stated above. It offers forensic laboratories fast and reliable sample processing along with high-quality automated DNA purification [52]. It is a paramagnetic-particle handling system to process sample and provide consistent yield and purity as there is no detectable cross-contamination between samples. The whole extraction process takes about 20 minutes from start to the end because only three simple steps are needed: add liquid samples to reagent cartridge; place reagent cartridges into the machine; press Start button. DNA is eluted into elution buffer at the end of the process [52].

Another example of automated system that is flexible and efficient for extraction of nucleic acids and proteins has been introduced [53]. Various starting materials can be processed by using this system, which is designed for small and medium sample throughput. It utilized surface-functionalized paramagnetic particles to adsorb the isolated nucleic acid [53]. The flexibility of this system allows the extraction of nucleic acid from up to twelve samples simultaneously. The extraction process requires around 20 to 40 minutes depending on the application. The kits that optimized for this system can extract genomic DNA, cellular RNA, viral or bacterial nucleic acids [53].

4. Possible Future Direction

Biomolecules extraction is the first step that needs to be performed for the following analysis or manipulation process. The liquid handling requirement is the most challenging aspect. Therefore, any automatic system must include not only automatic equipment for each extraction step but also equipment for automating the transfer of liquid between machines. Automation has aided in increasing the throughput and improving the reliability of the process, but these systems are still designed for use in a laboratory environment only. Some of the nucleic acid extraction system that are available in the market are large and require manual pre-processing stages by laboratory staff with technical expertise [54]. Therefore, robotic workstations for nucleic acid extraction should fulfill a true “walk-away” automation, which means a fully automated process [49]. A combination of all-in-one biomolecules extraction solution and method with fully automated extraction system can be a prospective invention in the future. The purification of DNA, RNA or protein from various organisms can be performed simultaneously using this type of extraction system with just a single extraction method.

It is often inconvenient that targeted biomolecules sample from an animal, plant or even a clinical sample must be sent to a laboratory for it to be extracted and analyzed [54]. The samples, especially clinical sample such as blood, need to be refrigerated and transferred to the nearest laboratory for extraction and analyzing. Hence, a portable biomolecules extraction system, which brings several advantages such as reduced labour, reduced waste and increased speed of extracting process, can be a potential development in the future [54]. The combination of portable extraction system with DNA, RNA, or protein analyzer can be build up in the future to help researchers in reducing working time and increasing the work efficiency.

Continued improvement in miniaturization will be the future trend of robotic automation in the laboratory [28]. Many clinical laboratories are performing workflow analysis and finding that smaller systems with lower throughput are more consistent with clinical laboratory workload. Besides, this automation system can be implemented at relatively low cost, improving the turnaround times and also reduce the labor costs [55].

5. Conclusion

Since the first DNA isolation was successfully done by Friedrich Miescher in 1869 and the initial DNA extraction developed from density gradient centrifugation strategies by Meselson and Stahl in 1958, many techniques for biomolecules purification has been developed. From guanidinium thiocyanate-phenol-chloroform extraction to the column-technology that is widely used in DNA and RNA extraction, and chromatography purification method to immunoblotting that used to extract proteins, biomolecules extraction has helped researchers and scientists in manipulating subsequent molecular biology analysis in order to have a better understanding in the biological materials of the earth.

The automated nucleic acid extraction system has been developed due to the influence of rapid growth of automation technology nowadays. Automating nucleic acid extraction process is potentially beneficial for a number of reasons including to reduce working time, decrease labor costs, increase worker safety and at the same time provides opportunity in increasing reproducibility and quality of results. However, improvement of the weaknesses for some of the instruments needs to be conducted all the time. In the mean time, an all-in-one biomolecules extraction system, or the invention of a miniature and portable extraction system can become a prospective development in the future.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

3.3. เรา-หนึ่งชื่อโมเลกุลชีวภาพสกัดทั่วไป เทคนิคการสกัดหรือฟอกหรือชุดในตลาดเท่านั้นสามารถคัดแยกชนิดของกรดนิวคลีอิก ดีเอ็นเอหรืออาร์เอ็นเอ โปรตีนจากสิ่งมีชีวิตเป้าหมายได้ เมื่อจำกัดวัสดุโทรศัพท์มือถือ เป็นสิ่งที่ต้องการสกัดดีเอ็นเอ อาร์เอ็นเอ และโปรตีนจากแหล่งเดียวกันการเปลี่ยนแปลงวิธีการแยกขั้นตอนเดียวของ Chomczynski และ Sacchi (1987), guanidinium thyicyanate homogenate สกัด ด้วยคลอโรฟอร์ม: วางที่ pH ลดลง การเตรียมดีเอ็นเอ อาร์เอ็นเอ และโปรตีนจากเนื้อเยื่อหรือเซลล์ได้ วิธีการนี้เกี่ยวข้องกับการ lysis ของเซลล์ guanidine isothiocyanate และวางในโซลูชันที่ด แบบฟอร์มที่สองระยะหลังจากการเพิ่มของคลอโรฟอร์มซึ่งดีเอ็นเอและโปรตีนที่สกัด อาร์เอ็นเอที่ออกใน supernatant อควี ดีเอ็นเอและโปรตีนสามารถแยกต่างหากจากระยะอินทรีย์ โดยฝนกับเอทานอล หรือ isopropanol และอาร์เอ็นเอที่ตกตะกอนจากระยะอควีกับ isopropanol [15]หลายชุดแยกออ-อิน-วันได้ถูกแนะนำในตลาดปัจจุบัน ตัวอย่าง การแยกโดยคอลัมน์ชุดที่ออกแบบให้บริสุทธิ์ genomic DNA รวมอาร์เอ็นเอ และโปรตีนรวมจากตัวอย่างชีวภาพเดียวกัน โดยไม่มีการใช้สารพิษเช่นฝนวาง หรือคลอโรฟอร์ม และแอลกอฮอล์ [46] เข้ากันได้กับเงินของช่วงกว้างของอ่างเซลล์และเนื้อเยื่อที่เก็บเกี่ยวผลผลิตของสัตว์ และมนุษย์ได้ ตัวอย่างเป้าหมายไม่ได้จำเป็นต้องแบ่งออกเป็น 3 ส่วนก่อนที่จะทำให้บริสุทธิ์ของดีเอ็นเอ อาร์เอ็นเอ และโปรตีน [46]ใช้โซลูชัน 3-ใน-1 แยกชุดที่มีอยู่ในตลาดเป็นอีกตัวอย่างหนึ่งของโซลูชั่นที่ไม่ใช่อินทรีย์ชุดที่สามารถแยก และบริสุทธิ์ดีเอ็นเอ อาร์เอ็นเอ และ โปรตีน จากสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกันในชนิดใดและขนาด [47] เป็นขั้นตอนง่าย ๆ สามโพรโทคอล ซึ่งใช้เวลาประมาณ 15-30 นาที แสดงวิธีง่าย และรวดเร็วต้องแยกชื่อโมเลกุลชีวภาพแตกต่างกัน ดังนั้น ผลตอบแทนสูงสามารถจะคาดว่าเป็นการลดขั้นตอนที่นำไปสู่การสูญเสียน้อยลง [47]3.4 ระบบสกัดอัตโนมัติระบบดูดอัตโนมัติ เป็นเครื่องมือขนาดใหญ่ ราคาแพง และซับซ้อนที่ออกแบบมาสำหรับการประมวลผลสามารถประมวลผลได้สูงตัวอย่าง ได้ช่วยให้ง่ายในการแยกกรดนิวคลีอิก [48] ระบบนี้ถูกออกแบบมาสำหรับปานกลางถึงห้องปฏิบัติการขนาดใหญ่ซึ่งมีพัฒนาในสถานะล่าสุดปี [49] โดยอัตโนมัติกระบวนการสกัดกรดนิวคลีอิกจะอาจเป็นประโยชน์สำหรับจำนวนของเหตุผลรวมทั้งการลดเวลาการทำงาน ลดแรง เพิ่มความปลอดภัยของผู้ปฏิบัติงาน และในท่ามกลางการแสดงโอกาสในการเพิ่ม reproducibility และคุณภาพของผล [50] นอกจาก เป็นการแก้ไขที่สำคัญเพิ่มประสิทธิภาพห้องปฏิบัติการ [48]ในห้องปฏิบัติการทางคลินิก จะใช้ฟอกชื่อโมเลกุลชีวภาพคุณภาพเช่นดีเอ็นเอ อาร์เอ็นเอ และโปรตีนจากหลากหลายวัสดุเริ่มต้นในโปรแกรมประยุกต์ทดสอบปลายน้ำ มันเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้ได้ตัวอย่างบริสุทธิ์เพียงพอคุณภาพและความบริสุทธิ์ [48] ดังนั้น สกัดอัตโนมัติควรจะสอดคล้องกันมากขึ้น และจำลอง ความเร็ว ความถูกต้อง และความน่าเชื่อถือของกระบวนการสกัดทั้งหมดควรมีค่าสูงสุด และในเวลาเดียวกันลดความเสี่ยงจากการปนเปื้อนข้าม [49] ปัญหาจะถูกนำมาใช้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการเตรียมตัวอย่างโดยไม่สูญเสียคุณภาพได้ ควรลดโอกาสการปนเปื้อนข้าม และระบบจะคล้อยตามการมีบาร์โค้ดตัวอย่างติดตาม [51] ตกระบบการสกัดที่มีอยู่ในตลาดได้ตรงตามข้อกำหนดที่ระบุไว้ข้างต้น มีห้องปฏิบัติการทางนิติวิทยาศาสตร์อย่างรวดเร็ว และเชื่อถือได้ตัวอย่างการประมวลผลกับฟอกดีเอ็นเออัตโนมัติคุณภาพสูง [52] มันเป็นระบบอนุภาค paramagnetic จัดการประมวลผลตัวอย่าง และให้ผลตอบแทนที่สอดคล้องและความบริสุทธิ์มีไม่สามารถข้ามการปนเปื้อนระหว่างตัวอย่าง กระบวนการสกัดทั้งหมดจะประมาณ 20 นาทีตั้งแต่เริ่มต้นจุดสิ้นสุดเนื่องจากจำเป็นเพียงสามขั้นตอนง่าย ๆ: เพิ่มของเหลวตัวอย่างตลับรีเอเจนต์ ใส่รีเอเจนต์ตลับเข้าเครื่อง กดปุ่ม'เริ่ม' ดีเอ็นเอเป็น eluted ลงในบัฟเฟอร์ elution ในตอนท้ายของกระบวนการ [52]อีกตัวอย่างหนึ่งของระบบอัตโนมัติที่มีความยืดหยุ่น และมีประสิทธิภาพการสกัดกรดนิวคลีอิกและโปรตีน แล้วนำ [53] วัสดุต่าง ๆ เริ่มสามารถประมวลผลโดยระบบนี้ ซึ่งถูกออกแบบมาสำหรับตัวอย่างขนาดเล็ก และขนาดกลางสามารถประมวลผลได้ มันใช้ functionalized ผิวอนุภาค paramagnetic ชื้นกรดนิวคลีอิกแยก [53] ความยืดหยุ่นของระบบนี้ได้สกัดกรดนิวคลีอิกจากสิบถึงสองอย่างพร้อมกัน การสกัดต้องใช้เวลาประมาณ 20-40 นาทีขึ้นอยู่กับโปรแกรมประยุกต์ ชุดที่เหมาะสำหรับระบบนี้สามารถแยก genomic DNA โทรศัพท์มือถืออาร์เอ็นเอ ไวรัส หรือเชื้อแบคทีเรียกรดนิวคลีอิก [53]4. เป็นทิศทางในอนาคตชื่อโมเลกุลชีวภาพสกัดเป็นก้าวแรกที่ต้องดำเนินการสำหรับการวิเคราะห์หรือการจัดการ ความต้องการจัดการสภาพคล่องเป็นด้านที่ท้าทายมากที่สุด ดังนั้น ระบบอัตโนมัติใด ๆ ต้องมีไม่เพียงเครื่องมืออัตโนมัติสำหรับแต่ละขั้นตอนสกัด แต่ยังอุปกรณ์สำหรับการโอนย้ายของของเหลวระหว่างเครื่อง อัตโนมัติได้ช่วยในการเพิ่มอัตราความเร็ว และการปรับปรุงความน่าเชื่อถือของกระบวนการ แต่ระบบเหล่านี้ยังได้รับการออกแบบสำหรับใช้ในสภาพแวดล้อมห้องปฏิบัติการเท่านั้น ระบบการสกัดกรดนิวคลีอิกที่มีอยู่ในตลาดบางใหญ่ และต้องใช้ขั้นตอนการประมวลผลเบื้องต้นด้วยตนเอง โดยห้องปฏิบัติการมีความเชี่ยวชาญทางเทคนิค [54] ดังนั้น สเตหุ่นยนต์สำหรับสกัดกรดนิวคลีอิกควรตอบสนองเป็นจริง "เดินเก็บ" อัตโนมัติ ซึ่งหมายความว่า กระบวนการอัตโนมัติอย่างสมบูรณ์ [49] ชื่อโมเลกุลชีวภาพทั้งหมด-in-one โซลูชั่นสกัดและวิธีแยกอัตโนมัติเต็มระบบได้ประดิษฐ์มีแนวโน้มในอนาคต ทำให้บริสุทธิ์ของดีเอ็นเอ อาร์เอ็นเอ หรือโปรตีนจากสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ สามารถทำได้พร้อมด้วยระบบสกัดชนิดนี้เพียงวิธีเดียวสกัดจึงมักจะถูกละเลยที่ชื่อโมเลกุลชีวภาพเป้าหมายตัวอย่างจากสัตว์ พืชหรือแม้แต่ตัวอย่างที่ทางคลินิกต้องถูกส่งไปห้องปฏิบัติการก็ถูกแยก และวิเคราะห์ [54] ตัวอย่าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งทางคลินิกอย่างเช่นเลือด รเออร์ และโอนย้ายไปยังห้องปฏิบัติการที่ใกล้ที่สุดสำหรับการแยกและวิเคราะห์ได้ ดังนั้น พกพาชื่อโมเลกุลชีวภาพสกัดระบบ การนำข้อดีหลายประการเช่นลดแรงงาน ลดขยะ และเพิ่มความเร็วของการแยกกระบวนการ จะเป็นโครงการพัฒนาศักยภาพในอนาคต [54] ชุดระบบดูดแบบพกพา กับดีเอ็นเอ อาร์เอ็นเอ โปรตีนวิเคราะห์ได้สร้างขึ้นในอนาคตเพื่อช่วยให้นักวิจัยในการลดเวลาการทำงาน และเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานปรับปรุงอย่างต่อเนื่องใน miniaturization จะมีแนวโน้มในอนาคตของหุ่นยนต์อัตโนมัติในห้องปฏิบัติการ [28] ห้องปฏิบัติการทางคลินิกมากมายได้ทำการวิเคราะห์ลำดับ และการค้นหาระบบมีขนาดเล็ก มีอัตราความเร็วต่ำมากขึ้นสอดคล้องกับปริมาณงานห้องปฏิบัติการทางคลินิก นอกจาก ระบบอัตโนมัตินี้สามารถดำเนินการในต้นทุนค่อนข้างต่ำ ปรับปรุงระยะเวลา และยัง ลดต้นทุนแรงงาน [55]5. บทสรุปตั้งแต่แยกดีเอ็นเอครั้งแรกสำเร็จเสร็จ โดยฟรีดริช Miescher ในงแมงและสกัดดีเอ็นเอเริ่มต้นพัฒนาจากกลยุทธ์ centrifugation ไล่ระดับความหนาแน่นโดย Meselson Stahl ใน 1958 ได้รับการพัฒนาด้านเทคนิคการฟอกชื่อโมเลกุลชีวภาพ จาก guanidinium คลอโรฟอร์ม thiocyanate วางแยกกับคอลัมน์เทคโนโลยีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในดีเอ็นเอ และสกัดอาร์เอ็นเอ และวิธี chromatography ฟอก immunoblotting ที่ใช้ในการแยกโปรตีน ชื่อโมเลกุลชีวภาพสกัดได้ช่วยให้นักวิจัยและนักวิทยาศาสตร์ในการจัดการวิเคราะห์ต่ออณูชีววิทยาให้มีความเข้าใจในวัสดุชีวภาพของโลกระบบการสกัดกรดนิวคลีอิกโดยอัตโนมัติได้รับการพัฒนาเนื่องจากอิทธิพลของการเติบโตอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีอัตโนมัติในปัจจุบัน โดยอัตโนมัติกระบวนการสกัดกรดนิวคลีอิกจะอาจเป็นประโยชน์สำหรับจำนวนของเหตุผลรวมทั้งการลดเวลาการทำงาน ลดแรง เพิ่มความปลอดภัยของผู้ปฏิบัติงาน และในเวลาเดียวกันมีโอกาสในการเพิ่ม reproducibility และคุณภาพของผลลัพธ์ อย่างไรก็ตาม ปรับปรุงจุดอ่อนของเครื่องมือต้องการดำเนินการตลอดเวลา ในเวลาเฉลี่ย ระบบการสกัดทั้งหมด-in-one ชื่อโมเลกุลชีวภาพ หรือประดิษฐ์ของจิ๋วและระบบดูดแบบพกพาสามารถทำ การพัฒนามีแนวโน้มในอนาคต

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

3.3 ชีวโมเลกุล All-in-One สกัดโดยทั่วไปหรือเทคนิคการสกัดบริสุทธิ์หรือชุดที่มีอยู่ในตลาดเท่านั้นที่สามารถช่วยให้การสกัดหนึ่งชนิดของกรดนิวคลีทั้งดีเอ็นเอหรืออาร์เอ็นเอหรือโปรตีนจากสิ่งมีชีวิตที่มีการกำหนดเป้าหมาย เมื่อวัสดุที่โทรศัพท์มือถือจะถูก จำกัด เป็นที่น่าพอใจในการสกัดดีเอ็นเออาร์เอ็นเอและโปรตีนจากแหล่งเดียวกัน. การเปลี่ยนแปลงโดยวิธีการแยกขั้นตอนเดียวของ Chomczynski และ Sacchi (1987) ที่ homogenate Guanidinium thyicyanate เป็นสารสกัดที่มีฟีนอล: คลอโรฟอร์ม ที่ pH ที่ลดลงจะช่วยให้การจัดทำดีเอ็นเออาร์เอ็นเอและโปรตีนจากเนื้อเยื่อหรือเซลล์ วิธีการนี้จะเกี่ยวข้องกับการสลายของเซลล์ที่มี isothiocyanate guanidine และฟีนอลในการแก้ปัญหาเฟสเดียว รูปแบบขั้นตอนที่สองหลังจากที่นอกเหนือจากคลอโรฟอร์มที่ดีเอ็นเอและโปรตีนที่สกัดออกจากอาร์เอ็นเอในน้ำใส ดีเอ็นเอและโปรตีนสามารถแยกได้จากเฟสอินทรีย์โดยการตกตะกอนด้วยเอทานอลหรือ isopropanol และ RNA ตกตะกอนจากเฟสน้ำกับ isopropanol [15]. หลายแบบ all-in-one ชุดสกัดได้รับการแนะนำในตลาดปัจจุบัน ตัวอย่างเช่นชุดสกัดคอลัมน์ตามที่ได้รับการออกแบบในการชำระล้างดีเอ็นเอจีโนมอาร์เอ็นเอและโปรตีนรวมรวมจากตัวอย่างทางชีวภาพเดียวพร้อมกันได้โดยไม่ต้องใช้สารเคมีที่เป็นพิษเช่นฟีนอลหรือคลอโรฟอร์มและฝนแอลกอฮอล์ [46] มันเข้ากันได้กับจำนวนเงินขนาดเล็กของหลากหลายของเซลล์เพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อและการเก็บเกี่ยวของสัตว์และต้นกำเนิดของมนุษย์ กลุ่มตัวอย่างที่มีการกำหนดเป้าหมายไม่จำเป็นต้องได้รับการแยกออกเป็น 3 ส่วนก่อนที่จะทำให้บริสุทธิ์ของดีเอ็นเออาร์เอ็นเอและโปรตีน [46]. วิธีการแก้ปัญหาตามแบบ 3-in-1 ชุดสกัดที่มีอยู่ในตลาดเป็นตัวอย่างของการแก้ปัญหาที่ไม่ใช่อินทรีย์อื่น ชุดที่สามารถแยกและชำระดีเอ็นเออาร์เอ็นเอและโปรตีนจากสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกันในประเภทและขนาดใด ๆ [47] สามของโปรโตคอลขั้นตอนซึ่งจะใช้เวลาประมาณ 15-30 นาทีให้เป็นวิธีที่ง่ายและรวดเร็วที่จะทำการสกัดสารชีวโมเลกุลที่แตกต่างกัน ดังนั้นผลตอบแทนที่สูงขึ้นคาดว่าจะสามารถเป็นขั้นตอนน้อยลงนำไปสู่การสูญเสียน้อยลง [47]. 3.4 อัตโนมัติระบบดูดระบบสกัดอัตโนมัติที่มีขนาดใหญ่เครื่องมือที่มีราคาแพงและซับซ้อนที่ออกแบบมาสำหรับสูง throughput การประมวลผลตัวอย่างได้ช่วยลดความซับซ้อนของการแยกของกรดนิวคลีอิก [48] ระบบนี้ถูกออกแบบมาสำหรับการขนาดกลางถึงห้องปฏิบัติการขนาดใหญ่ที่มีการเจริญเติบโตในการปรากฏตัวในช่วงหลายปีที่ผ่านมา [49] โดยอัตโนมัติกระบวนการสกัดกรดนิวคลีอิกเป็นประโยชน์ที่อาจเกิดขึ้นสำหรับจำนวนของเหตุผลรวมทั้งเพื่อลดเวลาในการทำงานลดค่าใช้จ่ายด้านแรงงานเพิ่มความปลอดภัยของผู้ปฏิบัติงานและในท่ามกลางให้โอกาสในการเพิ่มการทำสำเนาและคุณภาพของผล [50] นอกจากนี้ยังเป็นวิธีการแก้ปัญหาที่สำคัญในการเพิ่มประสิทธิภาพในห้องปฏิบัติการ [48]. ในการทดลองทางคลินิก, การทำให้บริสุทธิ์ของสารชีวโมเลกุลที่มีคุณภาพสูงเช่นดีเอ็นเออาร์เอ็นเอและโปรตีนจากความหลากหลายของการเริ่มต้นวัสดุที่จะนำมาใช้ในการทดสอบการใช้งานต่อเนื่อง มันเป็นสิ่งสำคัญที่จะได้รับตัวอย่างบริสุทธิ์ในด้านคุณภาพและความบริสุทธิ์เพียงพอ [48] ดังนั้นการสกัดโดยอัตโนมัติควรจะสอดคล้องกันมากขึ้นและทำซ้ำได้ ความเร็วความถูกต้องและความน่าเชื่อถือของกระบวนการสกัดทั้งที่ควรจะเป็นสูงสุดและในเวลาเดียวกันลดความเสี่ยงของการปนเปื้อน [49] วิธีการแก้ปัญหาจะต้องมีการแนะนำเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการเตรียมตัวอย่างโดยไม่ต้องเสียสละคุณภาพ เป็นไปได้ของการปนเปื้อนควรจะลดลงและระบบมีความคล้อยตามบาร์โค้ดติดตามตัวอย่าง [51]. ระบบการสกัดที่มีอยู่ในตลาดได้ตามข้อกำหนดที่ระบุไว้ข้างต้น มันมีห้องปฏิบัติการทางนิติเวชที่รวดเร็วและการประมวลผลตัวอย่างที่เชื่อถือได้พร้อมกับที่มีคุณภาพสูงบริสุทธิ์ดีเอ็นเออัตโนมัติ [52] มันเป็นระบบการจัดการ paramagnetic อนุภาคในการประมวลผลตัวอย่างและให้ผลตอบแทนที่สม่ำเสมอและความบริสุทธิ์ในขณะที่ไม่มีการตรวจพบการปนเปื้อนระหว่างตัวอย่าง กระบวนการสกัดทั้งหมดใช้เวลาประมาณ 20 นาทีตั้งแต่ต้นจนจบเพราะเพียงสามขั้นตอนง่ายๆที่มีความจำเป็น: เพิ่มตัวอย่างของเหลวน้ำยาตลับ; วางตลับน้ำยาลงในเครื่อง; กดปุ่ม Start ดีเอ็นเอชะชะลงในบัฟเฟอร์ในตอนท้ายของกระบวนการ [52]. ตัวอย่างของระบบอัตโนมัติอีกที่มีความยืดหยุ่นและมีประสิทธิภาพในการสกัดกรดนิวคลีอิกและโปรตีนได้รับการแนะนำ [53] เริ่มต้นวัสดุต่างๆสามารถประมวลผลโดยใช้ระบบนี้ซึ่งถูกออกแบบมาสำหรับธุรกิจขนาดเล็กและขนาดกลางจำนวนตัวอย่าง มันใช้พื้นผิวอนุภาค paramagnetic ฟังก์ชันการดูดซับกรดนิวคลีอิกที่แยก [53] ความยืดหยุ่นของระบบนี้จะช่วยให้การสกัดกรดนิวคลีอิกได้ถึงสิบสองตัวอย่างพร้อมกัน กระบวนการสกัดต้องประมาณ 20 ถึง 40 นาทีขึ้นอยู่กับโปรแกรม ชุดที่เหมาะสำหรับระบบนี้สามารถสกัดดีเอ็นเอจีโนมอาร์เอ็นเอของเซลล์กรดนิวคลีอิกไวรัสหรือแบคทีเรีย [53]. 4 ที่เป็นไปได้ในอนาคตทิศทางการสกัดสารชีวโมเลกุลเป็นขั้นตอนแรกที่จะต้องดำเนินการสำหรับการวิเคราะห์ต่อไปหรือกระบวนการจัดการ ความต้องการการจัดการของเหลวเป็นสิ่งที่ท้าทายมากที่สุด ดังนั้นระบบอัตโนมัติจะต้องมีไม่เพียง แต่อุปกรณ์อัตโนมัติสำหรับขั้นตอนการสกัดแต่ละ แต่ยังอุปกรณ์สำหรับการทำงานอัตโนมัติของของเหลวการถ่ายโอนระหว่างเครื่อง อัตโนมัติได้รับความช่วยเหลือในการเพิ่มการส่งผ่านข้อมูลและเพิ่มความน่าเชื่อถือของกระบวนการ แต่ระบบเหล่านี้ยังคงได้รับการออกแบบสำหรับการใช้งานในสภาพแวดล้อมในห้องปฏิบัติการเท่านั้น บางส่วนของระบบการสกัดกรดนิวคลีอิกที่มีอยู่ในตลาดที่มีขนาดใหญ่และต้องมีขั้นตอนการประมวลผลด้วยตนเองก่อนโดยเจ้าหน้าที่ในห้องปฏิบัติการที่มีความเชี่ยวชาญทางเทคนิค [54] ดังนั้นเวิร์คสเตชั่หุ่นยนต์สำหรับการสกัดกรดนิวคลีอิกควรตอบสนองความจริง "เดินออกไป" อัตโนมัติซึ่งหมายความว่าเป็นกระบวนการอัตโนมัติ [49] การรวมกันของ All-in-one โซลูชั่นสารชีวโมเลกุลสกัดและวิธีการที่มีระบบการสกัดโดยอัตโนมัติอย่างเต็มที่อาจจะเป็นสิ่งประดิษฐ์ที่คาดหวังในอนาคต การทำให้บริสุทธิ์ของดีเอ็นเออาร์เอ็นเอหรือโปรตีนจากสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ สามารถดำเนินการพร้อมกันโดยใช้ประเภทของระบบการสกัดนี้มีเพียงวิธีการสกัดเดียว. มันมักจะไม่สะดวกที่กำหนดเป้าหมายตัวอย่างสารชีวโมเลกุลจากสัตว์พืชหรือแม้แต่ตัวอย่างทางคลินิกจะต้องถูกส่งไปยัง ห้องปฏิบัติการเพื่อให้มีการสกัดและวิเคราะห์ [54] กลุ่มตัวอย่างทางคลินิกโดยเฉพาะอย่างยิ่งตัวอย่างเช่นเลือดต้องแช่เย็นและโอนไปยังห้องปฏิบัติการที่ใกล้ที่สุดสำหรับการสกัดและวิเคราะห์ ดังนั้นระบบการสกัดสารชีวโมเลกุลแบบพกพาที่นำข้อดีหลายประการเช่นแรงงานที่ลดลงของเสียที่ลดลงและความเร็วที่เพิ่มขึ้นของกระบวนการสกัดสามารถพัฒนาศักยภาพในอนาคต [54] การรวมกันของระบบการสกัดพกพาที่มีดีเอ็นเออาร์เอ็นเอหรือวิเคราะห์โปรตีนสามารถสร้างขึ้นมาในอนาคตที่จะช่วยให้นักวิจัยในการลดเวลาในการทำงานและเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงาน. การปรับปรุงอย่างต่อเนื่องใน miniaturization จะเป็นแนวโน้มในอนาคตของหุ่นยนต์อัตโนมัติในห้องปฏิบัติการ [ 28] การทดลองทางคลินิกจำนวนมากได้รับการดำเนินการวิเคราะห์ขั้นตอนการทำงานและหาว่าระบบขนาดเล็กที่มีต่ำลงมีมากขึ้นสอดคล้องกับภาระงานห้องปฏิบัติการทางคลินิก นอกจากนี้ระบบอัตโนมัตินี้สามารถดำเนินการที่ค่าใช้จ่ายที่ค่อนข้างต่ำในการปรับปรุงเวลาตอบสนองและยังลดค่าใช้จ่ายแรงงาน [55]. 5 สรุปตั้งแต่การแยกดีเอ็นเอเป็นครั้งแรกที่ทำสำเร็จโดยฟรีดริช Miescher ใน 1869 และการสกัดดีเอ็นเอเริ่มต้นพัฒนามาจากกลยุทธ์การปั่นแยกลาดหนาแน่นโดย Meselson Stahl และในปี 1958 หลายเทคนิคสำหรับการทำให้บริสุทธิ์สารชีวโมเลกุลได้รับการพัฒนา จาก Guanidinium สกัด thiocyanate-ฟีนอลคลอโรฟอร์มคอลัมน์เทคโนโลยีที่มีการใช้กันอย่างแพร่หลายใน DNA และการสกัดอาร์เอ็นเอและวิธีการฟอกสารที่จะ immunoblotting ที่ใช้ในการสกัดโปรตีนสกัดสารชีวโมเลกุลได้ช่วยให้นักวิจัยและนักวิทยาศาสตร์ในการจัดการกับการวิเคราะห์ทางอณูชีววิทยาที่ตามมาในการสั่งซื้อ จะมีความเข้าใจที่ดีขึ้นในวัสดุทางชีวภาพของโลก. ระบบการสกัดกรดนิวคลีอิกอัตโนมัติได้รับการพัฒนาอันเนื่องมาจากอิทธิพลของการเจริญเติบโตอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีระบบอัตโนมัติในปัจจุบัน โดยอัตโนมัติกระบวนการสกัดกรดนิวคลีอิกเป็นประโยชน์ที่อาจเกิดขึ้นสำหรับจำนวนของเหตุผลรวมทั้งเพื่อลดเวลาในการทำงานลดค่าใช้จ่ายด้านแรงงานเพิ่มความปลอดภัยของผู้ปฏิบัติงานและในเวลาเดียวกันให้โอกาสในการเพิ่มการทำสำเนาและคุณภาพของผล อย่างไรก็ตามการปรับปรุงจุดอ่อนสำหรับบางส่วนของเครื่องมือที่จะต้องมีการดำเนินการตลอดเวลา ในเวลาเฉลี่ยทั้งหมดในหนึ่งเดียวระบบการสกัดสารชีวโมเลกุลหรือการประดิษฐ์ของจิ๋วและระบบการสกัดแบบพกพาสามารถกลายเป็นที่คาดหวังของการพัฒนาในอนาคต

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

3.3 . ทั้งหมดในหนึ่ง

การสกัดความร้อนโดยทั่วไป สกัดบริสุทธิ์ หรือเทคนิค หรืออุปกรณ์ที่มีอยู่ในตลาดที่สามารถช่วยให้ใช้หนึ่งชนิดของกรดนิวคลีอิก ดีเอ็นเอ หรืออาร์เอ็นเอ อย่างใดอย่างหนึ่ง หรือโปรตีนจากเป้าหมายชีวิต เมื่อวัสดุเซลล์มีจำกัดจึงพยายามสกัดดีเอ็นเอ อาร์เอ็นเอและโปรตีนจากแหล่งเดียวกัน

การเปลี่ยนแปลงในขั้นตอนเดียวการแยกและวิธีการ chomczynski sacchi ( 1987 ) ที่ guanidinium thyicyanate แยกสกัดด้วยคลอโรฟอร์ม ฟีนอล : ที่ลด pH ให้การเตรียม DNA , RNA และโปรตีนจากเนื้อเยื่อหรือเซลล์ วิธีนี้เกี่ยวข้องกับการสลายของเซลล์ด้วยกัวนิดีน ฟีนอลในสารละลายไอโซไธโอไซยาเนต และขนาด .เฟส 2 รูปแบบหลังจากเติมคลอโรฟอร์มที่ดีเอ็นเอและโปรตีนสกัดจาก RNA ในน่านน้ำ . ดีเอ็นเอและโปรตีนสามารถแยกออกจากอินทรีย์เฟสโดยการตกตะกอนด้วยเอทานอล หรือ ไอโซโพรพานอลและ RNA ที่ตกตะกอนจากสารละลายเฟสด้วยไอโซโพรพานอล [ 15 ] .

หลายชุดการสกัดโดยได้รับการแนะนำในตลาดปัจจุบัน ตัวอย่างเช่นคอลัมน์การสกัดที่ออกแบบมาเพื่อให้ใช้ชุดสกัดดีเอ็นเอ อาร์เอ็นเอทั้งหมดและโปรตีนทั้งหมดจากเดียวแท้ๆตัวอย่างพร้อมกัน โดยการใช้สารที่เป็นพิษต่อร่างกาย เช่น แอลกอฮอล์ ฟีนอล หรือคลอโรฟอร์มและการตกตะกอน [ 46 ] มันเข้ากันได้กับจำนวนเงินขนาดเล็กของช่วงกว้างของการเพาะเลี้ยงเซลล์และเนื้อเยื่อของสัตว์และมนุษย์เก็บเกี่ยว .เป้าหมายตัวอย่าง ไม่ต้องแยกเป็น 3 ส่วนก่อนการทำให้บริสุทธิ์ของ DNA , RNA และโปรตีน [ 46 ] .

ใช้วิธีสกัดแบบ 3-in-1 อุปกรณ์ที่มีอยู่ในตลาดเป็นอีกตัวอย่างของอินทรีย์ที่ไม่ใช่ชุดโซลูชั่นที่สามารถสกัดและบริสุทธิ์ดีเอ็นเอ อาร์เอ็นเอและโปรตีน จากสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกันในประเภทใด ๆ และขนาด [ 47 ] สามขั้นตอนง่ายๆในโปรโตคอลซึ่งจะใช้เวลาประมาณ 15 - 30 นาที ให้ง่ายและวิธีที่รวดเร็วเพื่อสกัดของสารชีวโมเลกุลต่าง ๆ ดังนั้น ผลผลิตสูงสามารถคาดหวังเป็นขั้นตอนที่จะนำไปสู่การสูญเสียน้อยลงน้อยลง [ 47 ] .

3.4 . ระบบสกัดอัตโนมัติ

ระบบการสกัดแบบอัตโนมัติ ขนาดใหญ่ ราคาแพง และซับซ้อนเครื่องมือที่ออกแบบมาเพื่อช่วยในการประมวลผลตัวอย่าง ,ช่วยลดความซับซ้อนของการแยกกรดนิวคลีอิก [ 48 ] ระบบนี้ถูกออกแบบมาสำหรับปานกลางถึงมาก ซึ่งมีการเติบโตในห้องปฏิบัติการที่ผ่านมาตนมากกว่า [ 49 ] โดยอัตโนมัติกระบวนการการสกัดกรดนิวคลีอิกคืออาจเป็นประโยชน์สำหรับจำนวนของเหตุผลรวมถึงการลดเวลาการทำงาน ลดต้นทุนแรงงานเพิ่มความปลอดภัยของคนงาน และในท่ามกลางโอกาสให้เพิ่มขึ้น และตรวจสอบคุณภาพของผลลัพธ์ [ 50 ] อีกอย่าง มันเป็นโซลูชั่นที่สำคัญเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในห้องปฏิบัติการ [ 48 ] .

ในห้องปฏิบัติการทางคลินิก ฟอกของชีวโมเลกุลที่มีคุณภาพสูงเช่น DNA , RNA และโปรตีนจากความหลากหลายของวัสดุเริ่มต้นจะถูกใช้ในงานทดสอบด้านท้ายน้ำมันเป็นสิ่งสำคัญที่จะได้รับบริสุทธิ์ตัวอย่างในคุณภาพที่เพียงพอและความบริสุทธิ์ [ 48 ] ดังนั้น การสกัดโดยอัตโนมัติควรสอดคล้องกันมากขึ้นและซ้ํา ความเร็ว ความถูกต้อง และความน่าเชื่อถือของกระบวนการทั้งหมดควรจะสูงสุดและในเวลาเดียวกันลดความเสี่ยงของการปนเปื้อนข้าม [ 49 ]โซลูชั่นที่ต้องใช้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการเตรียมสารตัวอย่าง โดยไม่มีการเสียสละคุณภาพ ความเป็นไปได้ของการปนเปื้อนข้ามควรจะลดลงและระบบจะซูฮกบาร์โค๊ตตัวอย่างติดตาม [ 51 ] .

สกัดระบบที่มีอยู่ในตลาดได้ตรงตามความต้องการที่ระบุไว้ข้างต้นให้บริการทางห้องปฏิบัติการที่รวดเร็วและเชื่อถือได้โดยอัตโนมัติพร้อมกับคุณภาพสูงการประมวลผลตัวอย่างดีเอ็นเอบริสุทธิ์ [ 52 ] มันเป็นระบบการจัดการกระบวนการพาราแมกเนติกอนุภาคตัวอย่างและให้ผลผลิตที่สอดคล้องและความบริสุทธิ์ที่ไม่มีการตรวจพบการปนเปื้อนข้ามระหว่างตัวอย่างโดยกระบวนการทั้งหมดใช้เวลาประมาณ 20 นาทีตั้งแต่เริ่มต้นจนจบ เพราะ ขั้นตอนง่าย ๆเพียงสามเป็น : เพิ่มตัวอย่างของเหลวที่ใช้ตลับหมึกตลับหมึก ; สถานที่ที่ใช้ในเครื่อง ปุ่มกดเริ่ม ดีเอ็นเอคือใช้ตัวอย่างในบัฟเฟอร์ที่ส่วนท้ายของกระบวนการ

[ 52 ]อีกหนึ่งตัวอย่างของระบบอัตโนมัติที่มีความยืดหยุ่นและมีประสิทธิภาพในการสกัดกรดนิวคลีอิกและโปรตีนได้รับการแนะนำ [ 53 ] ต่าง ๆวัสดุเริ่มต้นสามารถประมวลผลโดยใช้ระบบนี้ ซึ่งถูกออกแบบมาสำหรับ throughput ตัวอย่างขนาดกลางและขนาดเล็ก มันใช้เพื่อดูดซับพื้นผิวที่มีอนุภาคพาราแมกเนติกแยกกรดนิวคลีอิก [ 53 ]ความยืดหยุ่นของระบบนี้ช่วยให้การสกัดกรดนิวคลีอิกจากถึงตัวอย่าง 12 พร้อมกัน ขั้นตอนการสกัดต้องใช้ประมาณ 20 ถึง 40 นาที ขึ้นอยู่กับการประยุกต์ใช้ ชุดอุปกรณ์ที่เหมาะสมสำหรับระบบนี้สามารถสกัด genomic DNA RNA ไวรัสหรือแบคทีเรีย , เซลล์ , กรดนิวคลีอิก [ 53 ] .

4 . ทิศทางในอนาคตเป็นไปได้

สารชีวโมเลกุล แยกเป็นขั้นตอนแรกที่ต้องดำเนินการดังต่อไปนี้การวิเคราะห์หรือการจัดการกระบวนการ การจัดการความต้องการคือของเหลวที่ท้าทายที่สุดในด้าน ดังนั้น ระบบโดยอัตโนมัติจะรวมถึงไม่เพียง แต่อุปกรณ์อัตโนมัติสำหรับแต่ละขั้นตอนการสกัด แต่ยังอุปกรณ์สำหรับการทำงานอัตโนมัติโอนของของเหลวระหว่างเครื่องระบบอัตโนมัติได้ช่วยในการเพิ่ม throughput และการปรับปรุงความน่าเชื่อถือของกระบวนการ แต่ระบบนี้ยังออกแบบมาเพื่อใช้ในสภาพแวดล้อมห้องปฏิบัติการเท่านั้น บางส่วนของการสกัดกรดนิวคลีอิกระบบที่มีอยู่ในตลาดมีขนาดใหญ่และมีคู่มือขั้นตอนการประมวลผลโดยห้องปฏิบัติการพนักงานที่มีความเชี่ยวชาญทางเทคนิค [ 54 ] ดังนั้นเวิร์คสเตชั่หุ่นยนต์สำหรับการสกัดกรดนิวคลีอิกควรตอบสนองความจริง " เดินออกไป " อัตโนมัติ ซึ่งหมายถึง กระบวนการอัตโนมัติ [ 49 ] การรวมกันของสารชีวโมเลกุล และโซลูชั่น - สกัดด้วยวิธีสกัดอัตโนมัติระบบสามารถเป็นสิ่งประดิษฐ์ที่คาดหวังในอนาคต หลักฐานดีเอ็นเอRNA หรือโปรตีนจากสิ่งมีชีวิตต่าง ๆสามารถดำเนินการพร้อมกันโดยใช้ระบบสกัดชนิดนี้ด้วยวิธีการสกัดครั้งเดียว

มันมักจะไม่สะดวกที่เป้าหมายสารชีวโมเลกุลตัวอย่างจากสัตว์ พืช หรือแม้แต่ตัวอย่างทางคลินิกจะต้องส่งไปยังห้องปฏิบัติการสำหรับมันที่จะสกัดและวิเคราะห์ [ 54 ] ตัวอย่าง โดยเฉพาะคลินิก ตัวอย่าง เช่น เลือด