カオス移流によるDNA-CHIPハイブリダイゼーションの数値モデリング

「静的」および「動的」ケースの両方で、DNA-CHIPハイブリダイゼーションの数値シミュレーションを提示します。静的ケースでは、遊離ターゲットの輸送は分子拡散によって制限されます。動的なケースでは、長方形のチャンバー内のポンプを使用した周期プロトコルを使用して、混oticとした移流によって効率的な混合が達成されます。このプロトコルは、迅速かつ均一な混合を達成することが示されています。私たちのモデルでは、すべての自由なターゲットが同一であると仮定します。チップには、プローブが固定されている異なるスポットがあり、すべて同一であり、ターゲットを相補的です。反応モデルは、幅DHの無限のシンクポテンシャルです。つまり、ターゲットは、DHよりも距離にあるプローブに十分に近づくとすぐにキャプチャされます。私たちの結果は、カオス移流と混合することで、静的なケースよりもはるかに迅速なハイブリダイゼーションが可能になることを証明しています。潜在的な幅DHが最終結果に重要な役割を果たさない理由を示し、説明し、分子拡散の役割について説明します。また、静的ケースで現実的な反応速度も回復します。

We present numerical simulations of DNA-chip hybridization, both in the "static" and "dynamical" cases. In the static case, transport of free targets is limited by molecular diffusion; in the dynamical case, an efficient mixing is achieved by chaotic advection, with a periodic protocol using pumps in a rectangular chamber. This protocol has been shown to achieve rapid and homogeneous mixing. We suppose in our model that all free targets are identical; the chip has different spots on which the probes are fixed, also all identical, and complementary to the targets. The reaction model is an infinite sink potential of width dh , i.e., a target is captured as soon as it comes close enough to a probe, at a distance lower than dh . Our results prove that mixing with chaotic advection enables much more rapid hybridization than the static case. We show and explain why the potential width dh does not play an important role in the final results, and we discuss the role of molecular diffusion. We also recover realistic reaction rates in the static case.