Development of a microchip analytical system with PCR reagents lyophilized into aluminum microchips and modified by the plasma enhanced chemical vapor deposition

Микрочиповые аналитические системы для молекулярно-генетического анализа в последние годы привлекают повышенный интерес исследователей. Алюминиевые микрочипы являются особенно перспективными для внедрения микрочипового формата полимеразной цепной реакции (ПЦР) в лабораторную практику. Подобные микрочипы требуют пассивации поверхности для предотвращения ингибирования ПЦР и улучшения аналитических характеристик системы. Привлекательна и возможность снижения трудозатрат и ошибок оператора за счет лиофилизации реактивов в микрочипах. Микрочипы с лиофилизированными реактивами позволяют избежать сложностей, связанных с хранением при низкой температуре, сокращают количество стадий пипетирования и тем самым уменьшают риск ложноположительных результатов, которые могут быть вызваны контаминацией проб. В работе предложен метод иммобилизации реагентов для ПЦР в микрореакторах алюминиевых микрочипов, поверхность которых была предварительно пассивирована с помощью плазмохимического осаждения из газовой фазы (ПХО). В качестве модельных объектов для лиофилизации выбраны тест-системы для определения фрагмента гена 35S вируса мозаики цветной капусты, используемого в генетически-модифицированных организмах (ГМО), фрагмента геномной ДНК микроорганизма Mycoplasma hominis, а также фрагмента гена глобина человека (белковая часть гемоглобина человека). Разработана экспериментальная установка для лиофилизации, которая позволила оптимизировать условия проведения процесса. Показано, что полученные таким образом алюминиевые микрочипы могут храниться не менее двух месяцев при комнатной температуре, и их аналитические характеристики сравнимы с ПЦР с использованием жидких реактивов, при в 20 раз меньшем потреблении реактивов и в 2-3 раза меньшем количестве операции пипетирования.Microchip analytical systems for the polymerase chain reaction (PCR) have attracted an increased interest of researchers in recent years. Aluminum microchips are particularly promising for the microchip PCR techniques implementation in a routine laboratory practice. However, the surface of the chips needs to be chemically inert for the PCR inhibition prevention and improved analytical characteristics of the system. It should also be noted that the possibility of decreasing of handling procedures and operator mistakes by using lyophilized reagents inside microreactor remains very attractive. Such microchip systems allow avoiding some of the storage difficulties and significantly decrease the number of pipetting stages. All of these lead to minimizing the risk of false positive results due to the sample cross-contamination. In this paper a method of PCR reagents lyophilization into the microreactors of aluminum microchips was developed. The surface of the microchip was modified using the Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PE CVD). As the model reagents for the lyophilization, the PCR test systems for 35S gene fragment determination (cauliflower mosaic virus) and human globin (protein part of human GEM) were used. The newly developed experimental system for lyophilization allowed optimizing the process for several microchips. It was shown that the obtained aluminum microchip could be stored under the ambient conditions up to 5 months and their analytical characteristics are comparable with the test-tube PCR, with 20 times less the reagents consumption and 2-3 times less the number of pipetting steps

Baikal-GVD: status and prospects

Baikal-GVD is a next generation, kilometer-scale neutrino telescope under construction in Lake Baikal. It is designed to detect astrophysical neutrino fluxes at energies from a few TeV up to 100 PeV. GVD is formed by multi-megaton subarrays (clusters). The array construction started in 2015 by deployment of a reduced-size demonstration cluster named "Dubna". The first cluster in its baseline configuration was deployed in 2016, the second in 2017 and the third in 2018. The full scale GVD will be an array of ~10000 light sensors with an instrumented volume of about 2 cubic km. The first phase (GVD-1) is planned to be completed by 2020-2021. It will comprise 8 clusters with 2304 light sensors in total. We describe the design of Baikal-GVD and present selected results obtained in 2015-2017.Comment: 9 pages, 8 figures. Conference proceedings for QUARKS201

Upgraded LED illuminator for colorimetric research

В статье описана экспериментальная осветительная установка с использованием стандартных светоизлучающих диодов. Управление яркостью светодиодных компонентов осуществляется при помощи автоматизированной системы, представляющей собой комплекс драйверов с широтно-импульсной модуляцией. Исследуемая экспериментальная осветительная установка предназначена для регулирования значения индекса цветопередачи при фиксированных цветности и общей яркости, что позволяет управлять визуально-воспринимаемой насыщенностью зелёных и красных цветов отражающих объектов.The article describes an experimental lighting system using standard light-emitting diodes. Brightness of light-emitting iodes components are managed using an automated system, which is a set of drivers with pulse width modulation. The researched experimental lighting system designed to regulate the value of the color rendering index at fixed chromaticity and brightness that makes possible to control visually perceived saturation of green and red colors reflecting objects

Search for anomalies in the neutrino sector with muon spectrometers and large LArTPC imaging detectors at CERN

A new experiment with an intense ~2 GeV neutrino beam at CERN SPS is proposed in order to definitely clarify the possible existence of additional neutrino states, as pointed out by neutrino calibration source experiments, reactor and accelerator experiments and measure the corresponding oscillation parameters. The experiment is based on two identical LAr-TPCs complemented by magnetized spectrometers detecting electron and muon neutrino events at Far and Near positions, 1600 m and 300 m from the proton target, respectively. The ICARUS T600 detector, the largest LAr-TPC ever built with a size of about 600 ton of imaging mass, now running in the LNGS underground laboratory, will be moved at the CERN Far position. An additional 1/4 of the T600 detector (T150) will be constructed and located in the Near position. Two large area spectrometers will be placed downstream of the two LAr-TPC detectors to perform charge identification and muon momentum measurements from sub-GeV to several GeV energy range, greatly complementing the physics capabilities. This experiment will offer remarkable discovery potentialities, collecting a very large number of unbiased events both in the neutrino and antineutrino channels, largely adequate to definitely settle the origin of the observed neutrino-related anomalies.Comment: Contribution to the European Strategy for Particle Physics - Open Symposium Preparatory Group, Kracow 10-12 September 201

Анализ структуры бактериемий и чувствительности к антибиотикам микроорганизмов, выделенных в отделениях реанимации и интенсивной терапии в скоропомощном стационаре в период с 2003 по 2021 г.: ретроспективное наблюдательное исследование

АКТУАЛЬНОСТЬ: Создание протоколов эффективной эмпирической антимикробной терапии невозможно без анализа актуальных данных чувствительности к антибиотикам. ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ: Анализ изменения этиологической значимости ведущих возбудителей бактериемий в отделении реанимации и интенсивной терапии (ОРИТ) в период с 2003 по 2021 г. и их чувствительности к антибиотикам; изучение типов карбапенемаз у наиболее актуальных возбудителей — Klebsiella pneumoniae и Acinetobacter baumannii. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ: В анализ были включены все клинически значимые микроорганизмы, выделенные из крови пациентов, находившихся ОРИТ общего профиля, рассчитанном на 12 коек, в скоропомощном стационаре г. Москвы в период с 2003 по 2021 г. Идентификацию микроорганизмов и определение чувствительности к антибиотикам проводили в автоматическом анализаторе PHOENIX и стандартизированным диско-диффузионным методом. Детекцию карбапенемаз осуществляли методом полимеразной цепной реакции. РЕЗУЛЬТАТЫ: Исследовано 17 034 образца крови, из которых было выделено 6372 микроорганизма. В указанный период доля грамотрицательных микроорганизмов увеличилась с 21,0 до 52,8 %, преимущественно за счет K. pneumoniae (1,0–24,5 %) и A. baumannii (0–9,1 %). Устойчивость этих микроорганизмов к карбапенемам с 2008 по 2021 г. значительно увеличилась: K. pneumoniae — с 2,3 до 70,3 %, A. baumannii — с 7,5 до 99,5 %. Штаммы K. pneumoniae продуцировали следующие типы карбапенемаз: OXA-48 (73,8 %), KPC (6,2 %), NDM (1,5 %), NDM + OXA-48 (15,4 %), KPC + OXA-48 (3,1 %). Все штаммы A. baumannii продуцировали карбапенемазы OXA-40. Продуценты карбапенемазы OXA-48 были устойчивы к колистину и тигециклину в 14,6 и 44,8 % случаев соответственно, к цефтазидиму/авибактаму — в 4,2 % случаев. ВЫВОДЫ: Увеличение уровня антимикробной резистентности в последние годы среди доминирующих в бактериемии грамотрицательных микроорганизмов является очень значимой проблемой в ОРИТ. Большинство штаммов K. pneumoniae характеризуются множественной резистентностью и около 10 % — экстремальной, или панрезистентностью. Практически все штаммы A. baumannii относятся к категории экстремально резистентных

SPECIES DIVERSITY OF THE VIR COLLECTION OF GRAIN LEGUME GENETIC RESOURCES AND ITS USE IN DOMESTIC BREEDING

The world’s genebanks hold 7.5 million germplasm accessions of plant genetic resources (PGR). One of the qualitative characteristics of the PGR collections is the species diversity, in particular, the presence of crop wild relatives (CWR), which makes it possible to widen the use of gene pools in the breeding process. The collection of the Vavilov Institute (VIR) is one of the most diverse holdings in the number of plant species. A survey is provided here of the species diversity in VIR’s grain legume collection, and its use in domestic breeding practice is analyzed. Comparison of this diversity with the state of PGR exploitation in the world makes it possible to assess the prospects of more efficient utilization of gene pool potential, especially for species that are unjustifiably cultivated on a too small scale or even neglected as crops in this country. The VIR collection of grain legumes incorporates 196 species from 9 genera of the family Fabaceae. This number includes cultigens and CWR. The cultivars of 21 species of grain legumes listed in the State Register of Breeding Achievements (2018) are adapted to the soil and climate conditions of this country. However, the species diversity of the collection could be used more efficiently in domestic plant breeding and crop production. This concerns both underutilized crops in Russia (broad beans, lima beans and grass pea) and those whose adaptive potential is adjusted only to certain and limited areas of the Russian Federation (Tepary beans and Vigna spp.). It is also necessary to exploit more efficiently species of the wild flora, both for direct utilization as pastures, green manure or phytoremediation crops and for introgressive breeding and domestication (Vicia benghalensis L., V. narbonensis L., Lathyrus sylvestris L., Lupinus hartwegii Lindl., etc.). Incorporation of crop wild relatives into the breeding process is promising for crop improvement in a number of aspects: for example, to increase resistance to diseases, pests, abiotic stressors, etc