Keywords: High-resolution melting curve analysis, SNPs, sistema electronico de instrumentación High-resolution melting curve analysis, SNPs, Electronic instrumentation device High-resolution melting curve analysis, SNPs, sistema electrònic d'instrumentació

Title in different languages: Diseño y desarrollo de un sistema electronico de instrumentacion para high-resolution melting curve analysis Design and development of an electronic instrumentation device for high-resolution melting curve analysis Diseny y desenvolupament d'un sistema electrònic d'instrumentació per high resolution melting curve analysis

Subject areas: Bioquímica y biotecnología Biochemistry and biotechnology Bioquímica i biotecnologia

Confidenciality: No

Academic year: 2015-2016

Work's codirector: Ortiz, Mayreli

Student: Escobar Nassar, Santiago

Department: Enginyeria Química

Access Rights: info:eu-repo/semantics/openAccess

Work's public defense date: 2016-09-08

TFM credits: 24

Project director: O'Sullivan, Ciara K.

Abstract: Abstract: El diseño y desarrollo de un bloque de calentamiento es aquí reportado. Esta unidad hace parte de un sistema electrónico de instrumentación novedoso, diseñado especialmente para desarrollar una “electrochemically marked high resolution melting curve analysis” con el que se pretende realizar la múltiple detección de SNPs y mutaciones. El sistema aquí explicado consiste de dos placas de aluminio que serán calentadas de manera controlada usando una modulación de ancho de pulso implementado en un Arduino UNO. El procesamiento de datos y más precisamente el control de la temperatura a las diferentes resoluciones de calentamiento será desarrollado mediante un controlador de tipo proporcional integral, también implementado en el Arduino. Como modelo para las pruebas de calentamiento, se utilizó una placa de vidrio con un sistema microfluídico realizado en PMMA ( modelo que simula el comportamiento real de un array de electrodos). Dichas pruebas fueron realizadas para validar la funcionalidad y eficiencia del sistema. Además de esto, un array de uno y trece electrodos fueron modificados con cadenas simples de ADN funcionalizadas covalentemente con un ditiol, para luego ser incubados con una cadena de polyA marcada con “horseradish peroxidase” (HRP). Estos electrodos fueron expuestos a una solución compuesta de “tetramethylbenzidine dihydrochloride” (TMB) y peróxido de hidrogeno (H2O2) para poder determinar la mejor razón de cobertura para los electrodos. Una cronoamperometría rápida fue utilizada para determinar la mejor razón entre la cantidad de sonda y la sustancia de bloqueo. Este dato será utilizado para realizar futuras experimentaciones con un sistema de ADN modelo. Abstract. The design and development of a computer-controlled heating block is reported. This unit is part of a novel electronic instrumentation system, specially designed for electrochemically marked high resolution melting curve analysis and intended to be used for the multiplexed detection of SNPs and mutations. The system herein explained, consists of a pair of aluminum blocks that are heated in a controlled way using a pulse width modulation protocol implemented on an Arduino UNO. Data processing and temperature control at different heating resolutions was performed via a proportional integral controller, also implemented on the Arduino. Heating tests using as template a glass slide with PMMA (setup that simulates the behavior of real electrodes) were performed to validate the system functionality and performance. Furthermore, a 1 and 13 gold electrode arrays were modified with a double thiolated covalently linked polyT single stranded DNA. Afterwards, the system was incubated with a polyA chain labelled with horseradish peroxidase (HRP). This system was exposed to a tetramethylbenzidine dihydrochloride (TMB) and hydrogen peroxide (H2O2) solution to determine the best electrode coverage ratio. A fast chonoamperometric test was carried out to determine the best probe/backfiller ratio for forthcoming experimentations on a model DNA sample Abstracte: El disseny i el desenvolupament d'un bloc d'escalfament és aquí reportat. Aquesta unitat forma part d'un nou sistema electrònic d'instrumentació, dissenyat especialment per desenvolupar una “electrochemically marked high resolution melting curve analysis” amb què es pretén fer la múltiple detecció de SNPs i mutacions. El sistema explicat aquí consisteix de dues plaques d'alumini que seran escalfades de manera controlada usant una modulació d'amplada de pols implementada en un Arduino UNO. El processament de dades i més precisament el control de la temperatura a les diferents resolucions d'escalfament serà desenvolupat mitjançant un controlador de tipus proporcional integral, també implementat a Arduino. Com a model per a les proves d'escalfament, es va utilitzar una placa de vidre amb un sistema microfluídic realitzat a PMMA (model que simula el comportament real d'un array d'elèctrodes). Aquestes proves van ser realitzades per validar la funcionalitat i eficiència del sistema. A més d'això, un array d'un i tretze elèctrodes van ser modificats amb cadenes simples d'ADN funcionalitzades covalentment amb un ditiol, per després ser incubats amb una cadena de polyA marcada amb “horseradish peroxidase” (HRP). Aquests elèctrodes van ser exposats a una solució composta de “tetramethylbenzidine dihydrochloride” (TMB) i peròxid d'hidrogen (H2O2) per poder determinar la millor raó de cobertura per als elèctrodes. Una cronoamperometria ràpida va ser utilitzada per determinar la millor raó entre la quantitat de sonda i la substància de bloqueig. Aquesta dada serà utilitzada per fer futures experimentacions amb un sistema d'ADN model.

Subject: Biotecnologia

Entity: Universitat Rovira i Virgili (URV)

Language: Anglès

Education area(s): Nanociència, Materials i Processos - Tecnologia Química de Frontera 

Title in original language: Design and development of an electronic instrumentation device for high-resolution melting curve analysis

Creation date in repository: 2017-01-13