High-speed Polymerase chain reaction in CMOS-compatible chips

En la última década del siglo XX, el campo de los microsistemas para análisis total (µ-TAS) y, más concretamente, el de los DNA-chips ha adquirido una importancia preponderante en el ámbito de los microsistemas. En gran parte, el creciente interés por estos dispositivos se debe a las substanciales mejoras que prometen: análisis más rápidos, baratos y automatizados, pero también es debido a la posibilidad de implementar técnicas analíticas antes impensables (e.g. chips de hibridación). En el caso particular de los DNA-chips, se han desarrollado prototipos funcionales para PCR, LCR, electroforesis en gel, di-electroforesis, hibridación y varias combinaciones de estas técnicas, al tiempo que los chips de hibridación masiva (mayoritariamente basados en arrayers) han llegado a convertirse en un éxito comercial. Aun así, y aunque se ha llevado a cabo mucho trabajo en estos años, es necesaria todavía mucha investigación para afrontar algunos de los principales retos de los DNA-chips. En el transcurso de esta tesis doctoral, se ha llevado a cabo el desarrollo un proceso tecnológico común para la fabricación de DNA-chips multifunción (i.e. sistemas versátiles basados en PCR y electroforesis), poniendo un especial énfasis en la compatibilidad con los procesos CMOS estándar, a fin de conseguir desarrollar prototipos proto-industriales. Como demostrador de esta puesta a punto tecnológica, se han diseñado, fabricado y testado chips de PCR, y la PCR en chips ha sido optimizada con respecto a materiales de fabricación, metodologías de inserción/extracción, composición bioquímica de la mix de PCR, diferentes configuraciones de calentadores/sensores (Peltier/termopares vs. resistencias integradas) y la cinética de la reacción.In the last decade of the twentieth century, the fields of µ-TAS and, more specifically, DNA-chips have acquired increasing importance in the microsystems arena. The main reason for this surge of interest lies in the advantages these new devices seek to bring forth: faster, cheaper and completely automated analyses, and also in the outbreak of novel analytical techniques (e.g. hybridization chips). In the particular case of DNA-chips, functional prototypes have been demonstrated for PCR, LCR, gel electrophoresis, di-electrophoresis, hybridization and various combinations of these techniques, whilst hybridization chips (mainly arrayer chips) have become a successful market application. But, even though a considerable amount of work has been carried out in these few years, much research is still required to address fundamental problems of DNA-chips. In this doctoral work, a common-ground technological setup for the production of multifunction DNA-chips (i.e. PCR plus electrophoresis systems) has been laid down, placing strong emphasis in its compatibility with standard CMOS processes in order to produce proto-industrial prototypes. As a demonstrator of this technological setup, PCR-chips have been designed, manufactured and tested, and the chip PCR reaction has been optimized with respect to surface materials, insertion and extraction methods, biochemical mix composition, heater/sensor setups (Peltier/thermocouple vs. thin-film driven systems) and reaction kinetics

Analysis of the SOS response of Vibrio and other bacteria with multiple chromosomes

Background: The SOS response is a well-known regulatory network present in most bacteria and aimed at addressing DNA damage. It has also been linked extensively to stress-induced mutagenesis, virulence and the emergence and dissemination of antibiotic resistance determinants. Recently, the SOS response has been shown to regulate the activity of integrases in the chromosomal superintegrons of the Vibrionaceae, which encompasses a wide range of pathogenic species harboring multiple chromosomes. Here we combine in silico and in vitro techniques to perform a comparative genomics analysis of the SOS regulon in the Vibrionaceae, and we extend the methodology to map this transcriptional network in other bacterial species harboring multiple chromosomes. Results: Our analysis provides the first comprehensive description of the SOS response in a family (Vibrionaceae) that includes major human pathogens. It also identifies several previously unreported members of the SOS transcriptional network, including two proteins of unknown function. The analysis of the SOS response in other bacterial species with multiple chromosomes uncovers additional regulon members and reveals that there is a conserved core of SOS genes, and that specialized additions to this basic network take place in different phylogenetic groups. Our results also indicate that across all groups the main elements of the SOS response are always found in the large chromosome, whereas specialized additions are found in the smaller chromosomes and plasmids. Conclusions: Our findings confirm that the SOS response of the Vibrionaceae is strongly linked with pathogenicity and dissemination of antibiotic resistance, and suggest that the characterization of the newly identified member

Bioinformàtica : add-in d'anàlisi i manipulació de seqüències per Microsoft Word

L'objectiu del projecte consisteix en el desenvolupament d'un add-in d'anàlisi i manipulació de seqüències, senzill i de fàcil ús, integrable en l'entorn Microsoft Word per permetre la manipulació de seqüències genètiques directament des de Microsoft Word, estalviant temps, en evitar haver de canviar constantment de programa i format per treballar amb elles; i, també, complicacions a l'usuari final. L'add-in ha estat desenvolupat en Visual Basic + VSTO i ofereix diverses funcionalitats d'edició i anàlisi de seqüències, com ara el complement, la recerca de motius o l'alineament.El objetivo del proyecto consiste en el desarrollo de un add-in de análisis y manipulación de secuencias genéticas directamente desde Microsoft Word, ahorrando tiempo al evitar tener que cambiar constantemente de programa y formato para trabajar con ellas y, también, complicaciones al usuario final. El add-in ha sido desarrollado en Visual Basic + VSTO y ofrece diversas funcionalidades de edición y análisis de secuencias, como el complemento, la búsqueda de motivos o el alineamiento.The objective of this project is the development of an add-in for sequence analysis and manipulation, simple and easy to use and integrable within the Microsoft Word, saving time, by avoiding to constant program and format changes, and other nuisances to the final user. The add-in has been developed in Visual Basic + VSTO and offers diverse functionalities of sequence edition and analysis, such as the sequence complement, motif search or sequence alignment