Jump to content

    
genseq

Реверс-инжиниринг ячеек нанопорового секвенатора

Recommended Posts

1 час назад, RobFPGA сказал:

Пока не ясно вообще стоит ли там какой либо ADAS* . В даташитах пишут  что ADAS* пакуется в 15 mm × 15 mm, CSP_BGA корпуса, а на фото явно не такое. Так что навряд ли там стоит что то стандартное.  А даже если и стоит то все одно управление сенсором как и контроль напряжения и полярности скорее всего реализовано внутри самого сенсора. Как наверное и предварительный усилитель и коммутаторы.    

Так автором топика и сказано, что заказное, но по мотивам ADAS1131. Соответственно должно быть дороже.

1 час назад, RobFPGA сказал:

 Ну и при цене расходной ячейки только с сенсором (без конвертора) в 90$ IMHO даже экономический смысл этого не ясен. 

Нет, ячейка MinION, как я понял, стоит $900  и включает, как минимум, заказной чип на 512 каналов с коммутатором.

Share this post


Link to post
Share on other sites

в софте (для ПК официальный дистрибутив) есть экзешник для FX3 и некриптованая прошивка для FPGA

то есть теоретически, склонировать сам секвенатор может быть и возможно. но как это поможет для восстановления ячеек - непонятно

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Если изменение полярности является принципиальным моментом, а сенсорный чип этого делать не умеет, то нужно провести тестирование на возможность демонтажа сенсорного чипа, затем повторного монтажа, и итоговой проверки на работоспособность всей платы.

 

Скорее всего, при нагреве до 300 градусов все эти лунки и электроды выйдут из строя. Химия изменит свои свойства, зашлакует поры, и т.д.

 

Если предварительно пластинку сенсора отмывать от всей химии, и производить манипуляции с нагревом до 300 град и отпайкой чипа в каком-нить инертном газе (в аргоне к примеру), а потом снова его запаивать со всеми предосторожностями - это уже будет удорожанием и усложнением процесса. А главное, после этих температурных воздействий, нужно проверять работоспособность пластинки с электродами. Будет ли она после этого работать?

И какой будет выход годных плат, если после регенерации их каждый раз тестировать "по полной программе", потом всё смывать и снова наносить на сенсор. И сколько это будет стоить в итоге?

Edited by controller_m30

Share this post


Link to post
Share on other sites
15.11.2021 в 23:10, yes сказал:

в софте (для ПК официальный дистрибутив) есть экзешник для FX3 и некриптованая прошивка для FPGA

то есть теоретически, склонировать сам секвенатор может быть и возможно. но как это поможет для восстановления ячеек - непонятно

 

Клонировать секвенатор пока не нужно, поскольку восстановлению ячеек это не поможет. 

Для регенерации бислойных липидных мембран на лунках ячеек нужно устройство, позволяющее наблюдать за изменением их электропроводности. Т.е дающее простую картинку с 256 градациями яркости или с переходами цвета (hot-map), позволяющее увидеть изменение сопротивления лунок с 0 до 1...2 гигаом. Или обнаружить неработоспособные сенсоры. При этом нужно минимизировать электрохимическую коррозию сенсорных электродов. Иначе эти наблюдения могут угробить ячейки.

Для встраивания в мемраны ионных каналов нужно отслеживать изменение тока в лунках с <1 pA до ~50 pA при +100 mV, и сразу поле встраивания поры отключать подаваемый потенциал ("посенсорно"). Но лучше - менять его полярность (подавать -100 mV). 

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 часа назад, genseq сказал:

Для регенерации бислойных липидных мембран на лунках ячеек нужно устройство

Уже 6 страница, все стали забывать детали. Попробуйте периодически обобщать, что остается в осадке от обсуждения.

Вот у Вас есть минимальная неделимая единица (т.е. единица, которую нельзя паять до и после регенерации), которая состоит из сенсора и, как я понимаю, чипа с АЦП, коммутатором, тем, что обеспечивает переполюсовку питания. Я бы начал с того, что каким то образом подключился на внешние линии этой минимальной неделимой единицы и начал анализировать протокол обмена, с учетом того, что известно о 64 и 128 битных чипах AD. Без какой либо информации об интерфейсе, обсуждать можно долго. А предварительно, попробуйте посмотреть/показать места, где можно подцепить анализатор, сколько там линий и т.п.

Share this post


Link to post
Share on other sites
3 hours ago, genseq said:

Клонировать секвенатор пока не нужно, поскольку восстановлению ячеек это не поможет. 

Для регенерации бислойных липидных мембран на лунках ячеек нужно устройство, позволяющее наблюдать за изменением их электропроводности.

а возможность разобрать ячейку, то есть каким-то образом подключить к электродам некоторое "отечественное" изделие. или снять мембрану - поставить ее на некоторую замену сенсора, а затем собрать ячейку обратно (с восстановленной отдельно мембраной)?

понятно, что без микроэлектроники сделать отечественное на 2048 контактов не получится - но возможно, параллельную обработку можно заменить последовательной - двигать мембрану или как-то переключать электроды

вторая проблема центровки, но я так понимаю, что в резерве есть неограниченный запас человекочасов - то есть можно лаборанта с микроскопом например применить. можно чем-то хорошо проводящим забить пару нанопор по краям и по ним отъюстировать 

так вообще можно?

 

20 hours ago, controller_m30 said:

Скорее всего, при нагреве до 300 градусов все эти лунки и электроды выйдут из строя. Химия изменит свои свойства, зашлакует поры, и т.д.

но ведь производитель собирает эти ячейки - то есть такой техпроцесс существует

скорее всего, мембрана ставится в последнюю очередь (ну или же ячейка, то есть сам чип, как и предполагает автор, умеет падавать нужные напряжения/полярности, чтобы вырастить мембрану на нем (мне лично это кажется нетехнологичным - если 900баксов стоит ячейка у эндюзера, то производство ее наверняка меньше 100бакинских и должно быть более технологичным))

 

upd:

если мембрана выращивается на сенсоре и делается это при подключении к какой-то замене секвенатора (то есть не MinION, а какое-то другое устройство, которого у автора нет и не будет) подключается к разъему ячейки для "выращивания" - то реверсинженирить это вряд ли возможно. разумный вариант - попробовать сточить чип (как делает barsmonster) и снять его схемотехнику - вряд ли он по каким-то экстремальным нанометрам сделан, наверняка 500 или 350нм - не тоньше. но если это все управляется цифрой по SPI - то и barsmonster не поможет...

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Моё предположение, почему 100 долларовая плата продаётся за 900 долларов.

 

То что часть лунок и электродов уже с завода идёт негодными, говорит о высокой степени брака при изготовлении плат. Скорее всего слабым местом как раз и является пайка пластин на плату.

При тестировании после пайки отбираются те платы, где количество повреждённых лунок остаётся в приемлемых пределах. Только эти платы покрываются химией, и отправляются в продажу. А стоимость забракованных плат включается в цену тех, что прошли испытания успешно. Так и получается, что 100-баксовая плата продаётся за 900 баксов.

 

Это обстоятельство вызывает иллюзию, что здесь есть где сэкономить деньги, или даже "навариться". "Не, ну действительно! Там запчастей и на сотню баксов не наберётся! Чё они их по 900 толкают!? А вот мы сейчас придумаем способ, и снизим цену плат до их реальной стоимости..."

 

Я полагаю что сильно снизить цену вряд-ли получится. Одно дело регенерировать для себя лично, а другое дело выставлять на продажу. Перед продажей нужно тестировать также, как это делают на заводе. Потому что покупателю требуется знать, какое количество годных лунок имеется на платах, и за что он вообще платит деньги (вдруг оно не годное?!). А регенерация, тестирование, покрытие плат химией, упаковка, условия хранения перед продажей - они тоже стоят денег, требуют аппаратуры и специалистов. И точно также придётся стоимость отбраковки включать в цену годных плат. Какая итоговая цена может быть у отрегенерированных плат - это совершенно не ясно.

Share this post


Link to post
Share on other sites
37 minutes ago, controller_m30 said:

Только эти платы покрываются химией, и отправляются в продажу. А стоимость забракованных плат включается в цену тех, что прошли испытания успешно. Так и получается, что 100-баксовая плата продаётся за 900 баксов.

Тестирование и  отбраковка производится  после  покрытия химией и встраивания  нанопор. И  именно на этом этапе высокий % отбраковки. Ни о какой пайке готовых сенсоров после химии идти речь  не может так как  для них есть жесткий температурный режим, как рабочий так и хранения.  Высокая стоимость кстати может быть и из за того что при доставке требуется соблюдать этот режим (низкие температуры) и годность ячеек всего ~2-3 недели после изготовления! На склад не положишь.  :cray:  И юзер может бесплатно заменить ячейки если стандартный софт при начальном тестировании покажет %годных меньше чем положено.   Так что да - не все определяется только ценой комплектации. Тут целый комплекс проблем влияющий на цену.  

Share this post


Link to post
Share on other sites
22 часа назад, controller_m30 сказал:

Это обстоятельство вызывает иллюзию, что здесь есть где сэкономить деньги, или даже "навариться". "Не, ну действительно! Там запчастей и на сотню баксов не наберётся! Чё они их по 900 толкают!?

Да все куда проще, это наглосаксы, у них работники получают по 8-10К$ или фунтов, в мес. Налогообложение "белое", ну и прибыль тоже никуда не делась - ее все хотят, плюс, ТС говорил об инвестициях в разработку, а это ооочень не малые суммы, вот оттуда и берется стоимость для покупателей, капитализм сэр, как говорится...

ЗЫ. И я очень сомневаюсь, что если у ТСа все получится, он тоже будет продавать это по себестоимости...

Edited by mantech

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 часа назад, mantech сказал:

он тоже будет продавать это по себестоимости...

Но чем больше производителей на рынке, тем цены меньше, а это все каждого из нас может коснуться.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Для ТС (топик-стартера) всё это - хобби, заключающееся в желании сделать секвенирование доступным для всех. Причём без особых вложений в разработку. А если с вложениями, то через бюджетные гранты, не требующие отдачи. Но ввязываться в оформление грантов есть смысл только под команду, способную справиться с задачей. Сейчас главная задача - сформировать работососпособную команду. Можно решать подобные проблемы и в одиночку, но для этого требуется непризнанный гений, найти которого вряд ли удастся. Если оринетироваться на нормальных людей, то нужно разделить задачу на несколько этапов. И решать их последовательно.   

Первая задача - разработка вставки (платы) для анализа сигналов, которыми секвенатор (FPGA) обменивается с ячейкой (ASIC). И анализ распиновки. Т.е. определение назначения всех пинов платы с ASIC и составление datashit с подробным описанием назначения всех этих контактов. Если составить подробное описание распиновки, то количество желающих ввязаться в следующую задачу может увеличиться с одного (на первом этапе) до двух. Или даже до трёх.

Вторая задача - подключение ячейки (ASIC) к отладочной плате со SPARTAN-6. И попытка запуска считывания сигналов с использованием уже имеющейся загрузочной программы. Если получится, то цена считывающего информацию гаджета будет определяться стоимостью отладочной платы. Альтернативный вариант - использование готовых (отладочных) плат с более современными FPGA и сочинение собственной загрузочной программы.

Третья задача - упаковка этой платы в красивую коробочку (3D-printing) и разработка ПО для регенерации нанопоровых ячеек.

Заработать денег на такой разработке вряд ли удастся. Зато удастся создать хороший задел для разработки отечественного нанопорового секвенатора. Но это уже за казённые деньги.

      

Share this post


Link to post
Share on other sites
11 часов назад, Herz сказал:

Вот то-то и оно... Боюсь, так и получится. Вместо желаемого datasheet.

Спасибо за прикол! 

Получиться может и то, и другое. Это зависит не от меня. Хотя и моя безграмотность может внести свою лепту.  

Share this post


Link to post
Share on other sites
15 часов назад, genseq сказал:

Т.е. определение назначения всех пинов платы с ASIC и составление datashit с подробным описанием назначения всех этих контактов

Вот это и есть ваша основная задача и вашей команды, ибо без этого этапа все остальное бессмысленно.

 

15 часов назад, genseq сказал:

Вторая задача - подключение ячейки (ASIC) к отладочной плате со SPARTAN-6.

Зачем это вам, когда на плате с ASIC уже есть эта ПЛИС ? Нужно просто разобраться с п.1 и схемой платы и написать прошивку для ПЛИС, которая делает то, что нужно (инвертирует там что-то то, что вы писали), затем прошивается "рабочая" прошивка и ячейка снова идет в работу, потом снова по кругу, пока там все не изработается...

Share this post


Link to post
Share on other sites
4 часа назад, mantech сказал:

Зачем это вам, когда на плате с ASIC уже есть эта ПЛИС ?

На плате с ASIC, которая интергирована в ячейку, есть какая-то микросхемная мелочёвка (3 шт.), крупный металлический выступ (контачит с металлическим корпусом секвенатора) и разводка, которая выводится на двухрядный разъём ("папа", 16х2) шириной пол дюйма.

236303302_.thumb.png.4823b8e1fa09b2981dc61c1866dbcca3.png

 

FPGA находится на более сложной плате (плате секвенатора) с разъёмом "мамового" типа, в который вставляется ячеечный "папа":

2125346713_MinION.thumb.png.0e31ca45af6117c9ecf7151f81698dc1.png

В ячейке менять ничего не нужно. Её нужно использовать многократно. А для этого придётся изучить её распиновку и попытаться заменить секвенатор отоладочной платой с FPGA. Хорошо бы не менять, а просто модифицировать ПО секвенатора. Но это, насколько я понял, слишком сложно. Проще переписать всё заново. Отсюда следует необходимость анализа распиновки ячеечной платы и замены секвенатора отладочной платой. 

Edited by genseq

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.