DNA合成仪逆向工程

就在昨天,我手里有一个DNA合成仪。 与DNA测序仪相比,该设备解决了反问题。



而且,该设备本身实际上是定序器中的试剂供应系统。 他一到我家,便立即被拆散。 但首先,简而言之,它是如何工作的。

在该装置中,活性核苷酸按照计算机指定的顺序送入反应塔。 为了避免彼此之间发生反应,一方面阻止了其活动组。 在核苷酸进料之间,将特殊溶液进料到色谱柱中,该溶液可解锁活性末端,并可以连接下一个核苷酸。 为防止生长中的DNA被试剂残留物冲走,在合成前将其固定在柱中的固相支持物上。



除合成柱外,DNA合成仪中的关键元件是旋转阀,可让您在不混合试剂的情况下切换试剂流。 我为他狩猎。 在自然界中,这种阀门的价格约为1,000美元。 好吧,下一个肯定应该有的元件是泵。 但是他对我不是很有趣,我已经有一个便宜且不准确的人了。

因此,该图显示了设备在我面前出现的情况。 它由两个块组成。 为什么分开提出,我还是不明白。 1993装置。 所有软件都是在DOS下编写的,早已丢失。 我被要求在XP下还原软件。 该设备通过LPT端口与计算机联系,也没有任何文档,因此无法恢复使用人为方法与计算机通信的协议。 因此,我们取出电子设备,并将其丢弃。 将其替换为arduino;)

现在我们拿起螺丝刀,将其拆开,然后看一下里面:

第一块:



我们立即看到期待已久的旋转阀,进样模块(实际上是具有精确剂量的泵)以及控制该阀的电子设备。 如果看起来更好,您会发现旋转阀是直接从外部进行控制的,绕过了电子设备。



特别令人感兴趣的是“泵”,它由一个1:2的阀门(显然也是旋转的)和一个由电动执行器驱动的活塞组成。 阀门将入口连接到活塞,活塞移动到所需距离,该距离由光耦合器控制,阀门转到活塞出口状态,活塞将必要的剂量推入反应器中。 而此过程由一堆电子设备控制。 基于英特尔MK P8031AH



我对铁轨的“复古风格”感到很满意,这些铁轨是如此弯曲,就好像有微波炉一样。

考虑该单元的液压回路。



每个装有试剂的试管包括两个试管。 显然,根据一种方法,气体从注射模块通过旋转阀供应,并推动试剂,试剂从那里进入混合器,然后从混合器进入第二单元。

现在,我们拆解第二块,即后墙:



在顶部,我们看到两个带齿轮箱的步进电机,下面是所有电子设备,其中一个是8位D70008AC-6MHz处理器,带有一个车身套件,来自:

INS8154 N通道128 x 8位RAM输入/输出
TMS2516 16384位可擦除可编程只读存储器
Z8470AB1-端口控制器
DS1488-四线驱动器
DM74LS32-四路2输入或门
DM74LS138-解码器/解复用器

在右下角的芯片上有一个带有DNA模式的标签。 这是一个存储芯片,用于存储处理器的软件。 它是只读的,其擦除是通过密封的透明盖通过紫外线发出的。 固件的这种特定“密封”。

下面的板是L293B上的另外两个LPT端口控制器和步进电机驱动器。



现在卸下前盖:



为了理解,绘制了流图:



在这里,我们看到了另外两个阀门。 由于该设备是两通道的,因此一个阀可以选择将试剂供应到哪个色谱柱。 第二个选项确定将从外部提供什么。 左侧的所有内容似乎都在冲洗系统。 实际上,两个流体块的共轭对我来说仍然不是很清楚。 该设备不仅用于DNA合成,因此使一切变得复杂。

通常,我的任务是:

  1. 复制旋转阀; 在上面为我的定序器制作试剂进料系统。 一个想法诞生了:在我的音序器中,还结合了DNA合成器。 合成器的主要成本在该阀中。 如果您可以复制它,那么您可以出售廉价的DNA合成仪。
  2. 用arduino替换电子产品,并使用步进电机驱动器和软件。 每个引擎还具有一个光耦合器或一个编码器。 我认为有很多人想要帮助我。
  3. 启动设备本身。 为此,您需要了解其结构,流体连接,操作算法,找到或制备合适的反应柱和试剂。 我邀请所有支持者在我的网站上就此发表建议和想法。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN406167/


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