Российские ученые придумали, как делать точные тесты на отцовство
10.02.2026 07:50
Так, ученые из Перми создали инновационную компьютерную модель, которая значительно упрощает производство устройств для проведения ПЦР-тестов. Эти приборы позволяют с высокой точностью и в течение нескольких минут определить отцовство, выявить генетические заболевания или обнаружить возбудителей инфекций вне лабораторных условий, что особенно важно для оперативной медицинской помощи.
Полимеразная цепная реакция (ПЦР) — это метод, широко используемый не только для диагностики COVID-19, но и для анализа генетической информации в различных сферах медицины и криминалистики. Суть метода заключается в амплификации небольших фрагментов ДНК или РНК, что позволяет выявить даже минимальные следы патогенов или уникальные генетические маркеры человека. Благодаря новому подходу пермских исследователей, процесс проведения тестов становится более доступным и быстрым, что открывает перспективы для применения ПЦР в условиях, где традиционное лабораторное оборудование недоступно.Таким образом, разработка пермских ученых не только повышает эффективность диагностики, но и способствует развитию мобильных медицинских технологий, которые могут быть использованы в экстренных ситуациях, удаленных регионах и даже на местах происшествий. Это значительный шаг вперед в области персонализированной медицины и быстрого реагирования на эпидемии и генетические патологии.Современные технологии стремительно развиваются, и одним из значимых достижений в области молекулярной диагностики стало создание уникальной компьютерной модели конвективной ПЦР, которая впервые в мире способна с высокой точностью предсказывать поведение частиц внутри микрокамеры. Эта инновация открывает новые горизонты в проектировании ПЦР-систем, делая их более эффективными, быстрыми и надежными. Метод полимеразной цепной реакции (ПЦР) широко используется для анализа биологических образцов, где материал помещается в специализированное устройство, способное изменять температуру с высокой точностью, что необходимо для амплификации ДНК. Новая модель позволяет детально смоделировать конвективные потоки и температурные градиенты, что значительно улучшает понимание процессов внутри микрокамеры и способствует оптимизации конструкции приборов.Разработка ученых знаменует собой важный шаг к созданию нового поколения диагностических устройств, которые будут не только компактными и быстрыми, но и максимально надежными. Благодаря этому время проведения анализа может сократиться с нескольких часов до всего 15-20 минут, что особенно актуально для экстренной медицинской диагностики и массового скрининга. В перспективе такие технологии способны значительно повысить доступность и качество медицинской помощи по всему миру.Определение отцовства — важная и часто необходимая процедура, которая требует точных и надежных методов анализа. Одним из таких методов является ПЦР-анализ, позволяющий выявить совпадения в ДНК между ребёнком и предполагаемым отцом. Для проведения теста обычно берут соскоб клеток с внутренней стороны щеки, поскольку в этом образце содержится ДНК, необходимая для исследования. Однако количество ДНК в таком образце очень мало, и увидеть отдельные молекулы без дополнительной обработки невозможно.Для увеличения количества ДНК используется специальный прибор, который чередует циклы нагревания и охлаждения, что позволяет многократно копировать молекулы. В результате 30-40 циклов амплификации одна молекула превращается в миллиарды идентичных копий. После этого детектор анализирует полученные фрагменты ДНК ребёнка и потенциального отца, сравнивая их между собой. Если обнаруживаются совпадения в определённых участках, отцовство считается доказанным с высокой степенью достоверности.Современные лабораторные исследования такого рода могут занимать от нескольких часов до нескольких дней, что иногда затрудняет оперативное принятие решений. В связи с этим растёт потребность в портативных и быстрых ПЦР-системах, которые можно использовать вне лабораторных условий — например, в кабинете врача или в полевых госпиталях. Такие устройства позволят значительно ускорить процесс диагностики и сделать его более доступным, особенно в удалённых или экстренных ситуациях. В будущем развитие мобильных ПЦР-технологий обещает революционизировать не только генетическую экспертизу, но и широкий спектр медицинских и криминалистических исследований.Современные технологии в области молекулярной диагностики стремительно развиваются, позволяя значительно ускорить и упростить процесс анализа биологических образцов. В частности, инновационный метод конвективной ПЦР, применяемый в одном из ведущих вузов, представляет собой прорыв в данной сфере. В основе этой технологии лежит использование плоской микрокамеры-чипа, размеры которого меньше, чем у обычного смартфона, что делает устройство компактным и удобным для лабораторного и полевого применения.Принцип работы прибора основан на создании температурного градиента: нижняя часть микрокамеры нагревается, а верхняя — охлаждается. Благодаря этому образец биологического материала непрерывно циркулирует по камерам, что обеспечивает многократное копирование ДНК. Такой процесс позволяет за короткое время — всего за 30–40 минут — получить миллиарды идентичных фрагментов ДНК, которые прибор способен обнаружить и проанализировать, выдавая точный и быстрый результат.Важно понимать, что каждая молекула ДНК состоит из десятков тысяч нуклеотидов — это длинная и сложная последовательность, которая в растворе ведет себя как протяжённая нить. Понимание структуры и поведения ДНК в таких условиях критично для разработки эффективных методов амплификации и диагностики. Благодаря конвективной ПЦР, исследователи и медики получают мощный инструмент для быстрого выявления генетических маркеров, что существенно повышает эффективность диагностики инфекционных заболеваний и других патологий. В перспективе подобные технологии могут стать стандартом в клинической практике, обеспечивая доступность и оперативность молекулярных исследований.Понимание процессов диффузии молекул ДНК в жидкой среде имеет критическое значение для многих биофизических и биохимических исследований, а также для разработки новых методов анализа и манипуляции с генетическим материалом. В отличие от классической диффузии точечных частиц, диффузия молекул ДНК характеризуется более сложными механизмами, обусловленными их размером, конфигурацией и взаимодействием с окружающей средой. "Законы диффузии молекул ДНК в среде существенно отличаются от диффузии точечных включений. Игнорирование такого поведения создает расхождение между расчетными моделями и реальностью. Мы впервые стали рассматривать молекулы ДНК как самостоятельные микрочастицы, способные двигаться независимо от потока жидкости", — пояснил доцент кафедры "Прикладная физика", кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Рамиль Сираев. Такой подход позволяет более точно моделировать динамику ДНК в растворах и улучшать методы контроля за ее перемещением, что важно для биотехнологических приложений, включая секвенирование и диагностику. В дальнейшем исследование особенностей диффузии молекул ДНК откроет новые перспективы в создании эффективных нанотехнологий и биосенсоров, способных работать на молекулярном уровне.Источник и фото - ria.ru
