Coherent生物儀器分享半導(dǎo)體激光技術(shù)在DNA測序領(lǐng)域進展

繼相干公司日前宣布Sapphire系列半導(dǎo)體激光器出貨量突破50,000臺這一里程碑式的成就之后，近日，該公司生物儀器市場總監(jiān)Matthias Schulze博士又分享了半導(dǎo)體激光技術(shù)在DNA測序領(lǐng)域的最新進展，獲得業(yè)內(nèi)高度關(guān)注。

據(jù)Matthias介紹，上世紀(jì)90年代，全球多個研究實險室的科研人員投入數(shù)百萬工時的努力，終于繪制完成了第一個完整的人類基因組序列。而隨著科技的發(fā)展，借助于多種自動化儀器，個人DNA測序的時間和成本都已降低多個數(shù)量級。同時全球市場對DNA測序需求也不斷增長。比如，許多美國人是移民后代，希望通過DNA分析了解自己地域沿襲狀況和族譜情況。這是該技術(shù)在商業(yè)化族源分析領(lǐng)域的一個應(yīng)用。在中國，許多產(chǎn)婦，特別是高齡產(chǎn)婦，不再采用從羊膜腔抽取羊水的方法，而是改為通過簡單的抽血，對母親DNA進行基因分析，來規(guī)避嬰兒出生缺陷風(fēng)險。這是DNA基因測序在產(chǎn)前基因篩查領(lǐng)域的應(yīng)用。

此外，DNA基因測序也被廣泛應(yīng)用于司法鑒定領(lǐng)域。在許多國家或地區(qū)，罪犯的 DNA 都會被分析、存儲在國家數(shù)據(jù)庫中。事實證明，這對解決“懸案”以及“冤案”極其有用。

 
  目前，大多數(shù) DNA 測序方法依賴于激光熒光技術(shù)，不同的熒光染料分別標(biāo)的四種不同的核苷酸 (ACGT)。    

Matthias表示，很多人不知道的是，就某種程度而言，幾乎所有用于DNA測序的儀器都依賴于通常以激光為光源的熒光檢測。而在眾多DNA測序儀器中，Coherent相干公司獨有的光泵半導(dǎo)體激光器  (OPSL) 專利技術(shù)具有很多突出特性，使其非常適合用于測序中的熒光激發(fā)。

首先，與許多早期激光器不同，OPSL  技術(shù)具有靈活的功率擴展性，使激光器的功率范圍可以從幾毫瓦擴展到幾十瓦。出貨量突破50,000臺的Sapphire系列就是其中的代表。該系列產(chǎn)品于十多年前推出，是第一款提供藍(lán)光（488  nm 波長）的固態(tài)激光器，輸出功率達數(shù)十毫瓦。經(jīng)過不斷改進，現(xiàn)在該產(chǎn)品功率已高達 500  mW、體型小巧、功耗低且傳導(dǎo)冷卻簡單。這種高功率的儀器可以大幅提高DNA 測序的速度，同時大幅降低相應(yīng)的檢測成本。

 
  OPSL 技術(shù)具有波長靈活性，可使用許多標(biāo)準(zhǔn)波長的激光，并可根據(jù)要求提供定制 OEM 波長。    

其次，OPSL 技術(shù)另一個重要特性是波長靈活性。氣體激光器和早期固態(tài)激光器僅限于原子物理學(xué)確定的固定頻率，而OPSL 基于半導(dǎo)體芯片，使輸出波長可在從紫外波長到近紅外波長的光譜范圍內(nèi)定制。

測序取決于能否通過激光激發(fā)分別針對四種 DNA核苷酸 （ACGT）  化學(xué)標(biāo)記的熒光，所以集成合適波長激光器的儀器可以更高效、更準(zhǔn)確地進行DNA測序。而相干公司研發(fā)的 OBIS  系列激光器可提供20多種不同的波長，其智能化、“即插即用”的標(biāo)準(zhǔn)配置，可實現(xiàn)儀器的快速集成和開發(fā)。更重要的是，大多數(shù)OBIS激光器都提供自由空間或光纖偶合輸出選項，從而進一步簡化了在當(dāng)下和未來測序儀器中的使用。