Ultrafast plasmonic and real-time label-free polymerase chain reaction for point-of-care diagnostics
Notice bibliographique
Résumé
In response to the need of the world's medical community for accurate and immediate identification of infectious diseases, many researchers have focused on adapting the gold-standard molecular diagnostic method, polymerase chain reaction (PCR), to point-of-care (POC) applications.Despite all advances in microfluidic PCR as an alternative to bulky, slow, and powerintensive conventional thermocyclers, a simple-to-operate/fabricate PCR device is still lacking.In this thesis, we introduce a miniature plasmonic PCR thermocycler in which fast DNA amplification is derived from efficient photothermal heating of suspended gold nanorods (AuNRs) inside PCR reaction by a small-scale vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL).Using this method, we demonstrate 30 cycle-assay time of sub-ten-minute for successful Chlamydia Trachomatis DNA amplification in 20 µL total PCR sample volume containing 2.5 nM AuNRs.Furthermore, we report an ultrasensitive real-time amplicon detection strategy which is based on cycle-by-cycle monitoring 260 nm absorption of PCR reaction.This was accomplished by irradiating PCR sample with a UV LED and collecting the transmitted optical power by a photodetector.UV absorption dependency on nucleotides' structural degree of freedom gives rise to distinctive features in the shape of UV amplification curves for PCR results determination (success/fail) and amplicon quantification with a high detection sensitivity of one DNA copy.This is the first demonstration of a compact plasmonic thermocycler combined with a real-time fluorophore-free quantitative amplicon detection system.The small footprint of the proposed PCR device stems from hardware miniaturization while abundant sample volume facilitates highly sensitive detection and fluid-handling required for on-field sample analysis.This simple, portable, and rapid PCR device is the first proof-of-concept demonstration of combining plasmonic DNA amplification and UV detection towards POC molecular diagnostics.More importantly, the realtime detection method is universal and purely optical solely dependent on standard PCR reagent (nucleotides) circumventing the need for the complicated and costly design of target-specific probes.I wish to express my love and gratitude to my parents.My parents
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».