مصفوفة صغرية

تصنيع وتشغيل المصفوفات الدقيقة

من جانب آخر، تعتمد منصة المصفوفات الدقيقة على عدد كبير من التقنيات، بما في ذلك الركائز المادية، وتقنية وضع المصفوفات الجزيئية الحيوية، والتغليف المايكروفلويدي للمصفوفات. يمكن تصنيف المصفوفات الدقيقة حسب طريقة عزل كل عنصر من عناصرها، إما عن طريق وضع العناصر (إنشاء حفر صغيرة)، أو التخليق على الشريحة (تخليق مجسات الحمض النووي المستهدفة الملتصقة مباشرة بالمصفوفة)، أو باستخدام الخرز (لصق العينات بخرزات مشفرة موزعة عشوائيا على المصفوفة).

الطباعة بالتماس

إضافةً إلى ذلك، تشمل تقنيات الطباعة التلامسية للمصفوفات الدقيقة الطباعة بالدبابيس، والطباعة الدقيقة، والطباعة التدفقية. تعد الطباعة بالدبابيس أقدم الطرق وأكثرها استخداما في الطباعة التلامسية لمصفوفات الحمض النووي الدقيقة. تستعمل هذه التقنية أنواعا مختلفة من الدبابيس، مثل الدبابيس الصلبة، أو الدبابيس المنقسمة، أو دبابيس الريشة، لتحميل محلول العينة وتوصيله مباشرةً على أسطح المصفوفات الدقيقة الصلبة. تقدم الطباعة الدقيقة بديلا للطباعة بالدبابيس الشائعة، تعرف كذلك باسم الطباعة الحجرية المرنة، والتي تشمل نظريا تقنيات نقل الأنماط المختلفة والمترابطة باستخدام ركائز بوليمرية متجانسة منقوشة، وأبرزها الطباعة الدقيقة. على عكس الطباعة بالدبابيس، تعد الطباعة الدقيقة طريقة ترسيب أكثر توازيا وأقل فردية. يتم تحميل طوابع معينة بالكواشف وطباعتها بمحاليل هذه الكواشف بشكل متطابق.

المصفوفات النسيجية الدقيقة

وعلى صعيد آخر، المصفوفات الخلوية الدقيقة (وتسمى كذلك مصفوفات النقل الجيني الدقيقة)

المصفوفات الدقيقة للمركبات الكيميائية

المصفوفات الدقيقة للأجسام المضادة

مصفوفات الجليكان (مصفوفات الكربوهيدرات)

الخلايا الحرة

إضافةً إلى ذلك، و تتيح هذه التحليلات إجراء تحليل عالي الإنتاجية في بيئة مضبوطة دون أي استنتاجات مرتبطة بالخلايا السليمة.

وفي هذا الصدد، في الأنظمة الخالية من الخلايا، تتم عمليتا النسخ والترجمة في الموقع نفسه، مما يجعل استنساخ البروتينات تعبيرا في الخلايا المضيفة غير ضروري، إذ لا حاجة إلى خلايا سليمة. يتم تصنيع الجزيء المطلوب مباشرة على سطح منطقة صلبة.

• انظر كذلك
• قواعد بيانات المصفوفات الدقيقة
• تقنيات تحليل المصفوفات الدقيقة
• مصفوفة الحمض النووي الدقيقة
• رقاقة حيوية

الطباعة الحجرية

إضافةً إلى ذلك، في حال حجب الضوء فوق البنفسجي ، تبقى المنطقة محمية من إضافة النيوكليوتيدات، بينما في المناطق المعرضة له، يمكن إضافة المزيد منها. بهذه الطريقة، يمكن إنتاج مصفوفات مخصصة عالية الجودة بكثافة عالية جدا من خصائص الحمض النووي باستخدام جهاز صغير الحجم ذي أجزاء متحركة قليلة.

وعلى صعيد آخر، تجمع تقنية الطباعة الحجرية بين طرق متنوعة مثل الطباعة الضوئية، والطباعة التداخلية، والكتابة بالليزر، وشعاع الإلكترون، وقلم الغمس. وتعد الطباعة الضوئية الطريقة الأكثر استخداما وبحثا، حيث تستعمل فيها أقنعة الطباعة الضوئية لتوجيه نيوكليوتيدات محددة إلى السطح. يمرر ضوء فوق بنفسجي عبر القناع الذي يعمل كمرشح إما لنقل الضوء أو حجبه عن سطح المصفوفة الدقيقة المحمي كيميائيا.

العملية الإنتاجية

وفي هذا الصدد، تتطلب عملية التصنيع مكتبة عينات تحتوي على جميع المعلومات ذات الصلة. في المراحل الأولى لتقنية المصفوفات الدقيقة، كانت العينة الوحيدة المستعملة هي الحمض النووي (DNA )، المستخلص من مكتبات الاستنساخ الشائعة، والمكتسب من خلال تضخيم الحمض النووي باستخدام نواقل بكتيرية. أما الأساليب الحديثة، فلم تعد تقتصر على الحمض النووي كعينة، بل تشمل كذلك البروتينات، والأجسام المضادة، والمستضدات، والسكريات، ومستخلصات الخلايا، وجزيئات صغيرة أخرى. جميع العينات المستعملة مصنعة مسبقا ، ويتم تحديثها بانتظام، كما أنها أسهل في الصيانة. تشمل تقنيات تصنيع المصفوفات الطباعة التلامسية، والطباعة الحجرية، والطباعة غير التلامسية، والطباعة الخالية من الخلايا.

وفي هذا السياق، في السابق، كانت تطبع المصفوفات الدقيقة مباشرةً على السطح باستخدام دبابيس الطابعة التي ترسب العينات بنمط يُحدده المستعمل على الشريحة. أما الطرق الحديثة فهي أسرع، وتقلل من التلوث المتبادل، وتُنتج مورفولوجيا بقع أفضل. يجب أن يكون السطح الذي تطبع عليه المجسات نظيفا خاليا من الغبار وكارها للماء، وذلك للحصول على مصفوفات دقيقة عالية الكثافة. تشمل طلاءات الشرائح بولي-إل-لايسين، وأمينو سيلان، وإيبوكسي، وغيرها، بما في ذلك محاليل الشركات المصنعة، ويتم اختيارها بناءً على نوع العينة المستعملة. تهدف الجهود المستمرة لتطوير تقنية المصفوفات الدقيقة إلى إنشاء مصفوفات موحدة وكثيفة مع تقليل حجم المحلول اللازم وتقليل التلوث أو التلف إلى أدنى حد.

ومن جهة أخرى، تتميز الطابعات الحديثة بفلتر HEPA وبيئات ذات رطوبة ودرجة حرارة مضبوطة، عادةً ما تكون نحو 25 درجة مئوية ورطوبة 50%.

في هذا الإطار، يعود تاريخ أول منشور حول عملية إنتاج المصفوفات الدقيقة إلى عام 1995، عندما طبعت 48 نسخة من الحمض النووي التكميلي (cDNA) لنبات ما على شريحة زجاجية تستعمل عادةً في المجهر الضوئي. أما المصفوفات الدقيقة الحديثة، فتتضمن الآن آلاف المجسات وحوامل مختلفة ذات طبقات طلاء. يتطلب تصنيع المصفوفة الدقيقة معلومات بيولوجية وفيزيائية، بما في ذلك مكتبات العينات والطابعات وركائز الشرائح. وتعتمد جميع الإجراءات والحلول على تقنية التصنيع المستعملة. ويتمثل المبدأ الأساسي للمصفوفة الدقيقة في طباعة بقع صغيرة من محاليل تحتوي على أنواع مختلفة من المجسات على شريحة عدة آلاف من المرات.

عدم التلامس

علاوةً على ذلك، وحيث تتمثل المزايا الرئيسية في تقليل التلوث، وتقليل الحاجة إلى التنظيف، وزيادة الإنتاجية التي تتزايد باستمرار. كما تتيح الكثير من هذه الطرق تحميل المجسات بالتوازي، مما يسمح بإنتاج مصفوفات متعددة في وقت واحد.

ومن جهة أخرى، تتنوع طرق الطباعة غير التلامسية بين الطباعة الكيميائية الضوئية والطباعة الكهربائية وتوزيع القطرات. وعلى عكس الطرق الأخرى، لا تتضمن الطباعة غير التلامسية أي تلامس بين السطح والطابع أو الدبوس أو أي أداة توزيع أخرى مستعملة.

المصفوفات الدقيقة للنمط الظاهري

إضافةً إلى ذلك، يعمل الباحثون في مجال تقنية CMOS الحيوية على تطوير أنواع جديدة من المصفوفات الدقيقة. فبمجرد تغذيتها بجزيئات نانوية مغناطيسية ، يمكن تحريك الخلايا بشكل مستقل وايضا متزامن على مصفوفة دقيقة من الملفات المغناطيسية. ويجري في الوقت الحالي تطوير مصفوفة دقيقة من ملفات الرنين المغناطيسي النووي .

من جهة ثانية، مصفوفات دقيقة من مستخلصات البروتين ذات الطور العكسي ، أو مصفوفات دقيقة من المستخلصات أو المصل

مستشعر التصوير الانعكاسي التداخلي ( IRIS )

المصفوفات الدقيقة للبروتين

من جهة ثانية، المصفوفات الدقيقة للببتيدات ، لإجراء تحليلات مفصلة أو تحسين تفاعلات البروتين-البروتين