Salamat sa pagbisita sa www.chinacdoe.com.Ang bersyon ng browser na iyong ginagamit ay may limitadong suporta sa CSS.Para sa pinakamagandang karanasan, inirerekomenda namin na gumamit ka ng na-update na browser (o huwag paganahin ang Compatibility Mode sa Internet Explorer).Pansamantala, upang matiyak ang patuloy na suporta, ire-render namin ang site nang walang mga istilo at JavaScript.
Ang mga lab-on-a-chip system na may mga on-site na kakayahan ay nag-aalok ng potensyal para sa mabilis at tumpak na diagnosis at kapaki-pakinabang sa mga resource-constrained setting kung saan hindi available ang biomedical equipment at sinanay na mga propesyonal.Gayunpaman, nananatiling malaking hamon ang paggawa ng isang point-of-care testing system na sabay-sabay na mayroong lahat ng kinakailangang feature para sa multi-functional na dispensing, on-demand na release, maaasahang performance, at pangmatagalang imbakan ng mga reagents.Dito ay inilalarawan namin ang isang lever-actuated micro travel switch na teknolohiya na maaaring manipulahin ang mga likido sa anumang direksyon, magbigay ng tumpak at proporsyonal na tugon sa inilapat na presyon ng hangin, at mananatiling stable laban sa biglaang paggalaw at vibrations.Batay sa teknolohiya, inilalarawan din namin ang pagbuo ng isang polymerase chain reaction system na isinasama ang pagpapakilala ng reagent, paghahalo at mga function ng reaksyon lahat sa isang proseso, na nagagawa ang "sample-in-answer-out" na pagganap para sa lahat ng mga klinikal na sample ng ilong mula sa 18 mga pasyente na may Influenza at 18 indibidwal na kontrol, sa magandang pagkakatugma ng fluorescence intensity na may karaniwang polymerase chain reaction (Pearson coefficients > 0.9).Batay sa teknolohiya, inilalarawan din namin ang pagbuo ng isang polymerase chain reaction system na isinasama ang pagpapakilala ng reagent, paghahalo at mga function ng reaksyon lahat sa isang proseso, na nagagawa ang "sample-in-answer-out" na pagganap para sa lahat ng mga klinikal na sample ng ilong mula sa 18 mga pasyente na may Influenza at 18 indibidwal na kontrol, sa magandang pagkakatugma ng intensity ng fluorescence na may karaniwang polymerase chain reaction (Pearson coefficients > 0.9).ОсновыВаясь на этой технологииner, ы таакже описыВаем разработку систеы полимеразной цепной реакци nagpapamdaman ии ВВедения реагентов, смешивания и реакции в одном процессе, что обеспечивает Выыол aw «образец инических образцов из носа от 18 пциентов с грип at 18 отдельных контролей, в хорошем соответствии интенсивности флуоресреценции со стандартной полимеразноитствик Пирсона> 0,9).Batay sa teknolohiyang ito, inilalarawan din namin ang pagbuo ng isang polymerase chain reaction system na pinagsasama ang mga function ng pag-inject, paghahalo, at pagtugon sa isang proseso, na nagbibigay-daan sa sample-in-response-out para sa lahat ng clinical nasal specimens mula sa 18 mga pasyente ng trangkaso.at 18 indibidwal na mga kontrol, sa mabuting kasunduan sa karaniwang polymerase chain reaction fluorescence intensity (Pearson's coefficients > 0.9).Batay sa teknolohiyang ito, inilalarawan din namin ang pagbuo ng isang polymerase chain reaction system na nagsasama ng reagent injection, mixing, at mga function ng reaksyon upang pag-aralan ang lahat ng clinical nasal specimens mula sa 18 in-sample na sample ng nasal na pasyente. na may karaniwang polymerase chain reaction (Pearson's coefficient > 0.9).Ginagarantiyahan ng iminungkahing platform ang maaasahang automation ng biomedical analysis at sa gayon ay mapapabilis ang komersyalisasyon ng isang hanay ng mga point-of-care testing device.
Ang mga umuusbong na sakit ng tao, gaya ng 2020 COVID-19 pandemic na kumitil sa buhay ng milyun-milyong tao, ay nagdudulot ng malubhang banta sa kalusugan ng mundo at sibilisasyon ng tao1.Ang maaga, mabilis at tumpak na pagtuklas ng mga sakit ay kritikal upang makontrol ang pagkalat ng virus at mapabuti ang mga resulta ng paggamot.Ang isang pangunahing diagnostic ecosystem batay sa mga sentralisadong lab kung saan ipinapadala ang mga sample ng pagsubok sa mga ospital o diagnostic clinic at pinapatakbo ng mga propesyonal ang kasalukuyang naghihigpit sa pag-access para sa halos 5.8 bilyong tao sa buong mundo, lalo na sa mga nakatira sa mga setting na limitado ang mapagkukunan.kung saan may kakulangan ng mamahaling biomedical na kagamitan at mga kwalipikadong espesyalista.clinicians 2. Kaya, may agarang pangangailangan na bumuo ng mura at user-friendly na lab-on-a-chip system na may kakayahan sa point-of-care testing (POCT) na makapagbibigay sa mga clinician ng napapanahong diagnostic na impormasyon upang makagawa ng matalinong mga desisyon sa diagnosis .at paggamot 3.
Ang mga alituntunin ng World Health Organization (WHO) ay nagsasaad na ang isang perpektong POCT ay dapat na abot-kaya, madaling gamitin (madaling gamitin na may kaunting pagsasanay), tumpak (iwasan ang mga maling negatibo o maling positibo), mabilis at maaasahan (magbigay ng mahusay na mga katangian ng repeatability), at maihahatid ( may kakayahang pangmatagalang imbakan at madaling magagamit sa mga end user)4.Para matugunan ang mga kinakailangang ito, ang mga POCT system ay dapat magbigay ng mga sumusunod na feature: versatile dosing para bawasan ang manual na interbensyon, on-demand na release para sukatin ang reagent transport para sa tumpak na mga resulta ng pagsubok, at maaasahang performance para makayanan ang panginginig ng kapaligiran.Sa kasalukuyan, ang pinakamalawak na ginagamit na POCT na aparato ay ang lateral flow strip5,6 na binubuo ng ilang mga layer ng porous nitrocellulose membranes na nagtutulak ng napakaliit na halaga ng sample pasulong, na tumutugon sa pre-immobilized reagents sa pamamagitan ng capillary force.Bagama't mayroon silang bentahe ng mababang gastos, kadalian ng paggamit, at mabilis na mga resulta, ang flow strip-based na POCT device ay maaari lamang gamitin para sa mga biological test (hal., glucose test7,8 at pregnancy tests9,10) nang hindi nangangailangan ng multi-stage analysis.mga reaksyon (hal. pag-load ng maramihang reagents, paghahalo, multiplexing).Bilang karagdagan, ang mga puwersang nagtutulak na kumokontrol sa paggalaw ng likido (ibig sabihin, mga puwersa ng capillary) ay hindi nagbibigay ng mahusay na pagkakapare-pareho, lalo na sa pagitan ng mga batch, na nagreresulta sa hindi magandang reproducibility11 at ginagawang pangunahing kapaki-pakinabang ang mga lateral flow band para sa mahusay na pagtuklas12,13.
Ang pinalawak na mga kakayahan sa pagmamanupaktura sa micro- at nanoscale ay lumikha ng mga pagkakataon para sa pagbuo ng mga microfluidic POCT device para sa dami ng mga sukat14,15,16,17.Sa pamamagitan ng pagsasaayos ng mga katangian ng interface 18, 19 at ang geometry ng mga channel 20, 21, 22, makokontrol ang puwersa ng capillary at daloy ng mga aparatong ito.Gayunpaman, ang pagiging maaasahan ng mga ito, lalo na para sa mga likidong basang-basa, ay nananatiling hindi katanggap-tanggap dahil sa mga kamalian sa pagmamanupaktura, mga depekto sa materyal, at pagiging sensitibo sa mga vibrations sa kapaligiran.Bilang karagdagan, dahil ang isang daloy ng capillary ay nilikha sa interface ng likido-gas, walang karagdagang daloy ang maaaring ipakilala, lalo na pagkatapos ng pagpuno ng microfluidic channel ng likido.Samakatuwid, para sa mas kumplikadong pagtuklas, maraming mga hakbang ng sample na iniksyon ang dapat gawin24,25.
Sa mga microfluidic device, ang centrifugal microfluidic device ay kasalukuyang isa sa mga pinakamahusay na solusyon para sa POCT26,27.Ang mekanismo ng pagmamaneho nito ay kapaki-pakinabang dahil ang puwersa sa pagmamaneho ay maaaring kontrolin sa pamamagitan ng pagsasaayos ng bilis ng pag-ikot.Gayunpaman, ang kawalan ay ang puwersa ng sentripugal ay palaging nakadirekta patungo sa panlabas na gilid ng aparato, na ginagawang mahirap na ipatupad ang mga multi-step na reaksyon na kinakailangan para sa mas kumplikadong mga pagsusuri.Bagama't ang mga karagdagang puwersa sa pagmamaneho (hal. mga capillary 28, 29 at marami pang iba 30, 31, 32, 33, 34, 35) bilang karagdagan sa puwersang sentripugal ay ipinakilala para sa multifunctional na dosing, ang hindi inaasahang paglipat ng likido ay maaari pa ring mangyari dahil ang mga karagdagang pwersang ito ay karaniwang mga order. ng magnitude na mas mababa kaysa sa sentripugal na puwersa, na ginagawang epektibo lamang ang mga ito sa maliliit na saklaw ng pagpapatakbo o hindi available on demand na may likidong release.Ang pagsasama ng pneumatic manipulations sa centrifugal microfluidics tulad ng centrifugal kinetic na pamamaraan 36, 37, 38, thermopneumatic na pamamaraan 39 at aktibong pneumatic na pamamaraan 40 ay napatunayang isang kaakit-akit na alternatibo.Gamit ang counterfugodynamic na diskarte, ang isang karagdagang lukab at pagkonekta ng mga microchannel ay isinama sa aparato para sa parehong panlabas at panloob na aksyon, bagaman ang kahusayan ng pumping nito (sa hanay mula 75% hanggang 90%) ay lubos na nakadepende sa bilang ng mga pumping cycle at ang lagkit. ng likido.Sa pamamaraang thermopneumatic, ang latex membrane at fluid transfer chamber ay partikular na idinisenyo upang i-seal o muling buksan ang pumapasok kapag ang na-trap na dami ng hangin ay pinainit o pinalamig.Gayunpaman, ang heating/cooling setup ay nagpapakilala ng mabagal na mga problema sa pagtugon at nililimitahan ang paggamit nito sa thermosensitive assays (hal., polymerase chain reaction (PCR) amplification).Sa isang aktibong pneumatic na diskarte, ang on-demand na paglabas at papasok na paggalaw ay nakakamit sa pamamagitan ng sabay-sabay na paggamit ng positibong presyon at tiyak na tumugma sa mga bilis ng pag-ikot ng mga high-speed na motor.Mayroong iba pang mga matagumpay na diskarte na gumagamit lamang ng mga pneumatic actuator (positibong presyon 41, 42 o negatibong presyon 43) at karaniwang saradong mga disenyo ng balbula.Sa pamamagitan ng sunud-sunod na paglalagay ng presyon sa pneumatic chamber, ang likido ay ipinobomba pasulong nang peristaltically, at ang karaniwang saradong balbula ay pumipigil sa pag-backflow ng likido dahil sa peristalsis, kaya napagtatanto ang mga kumplikadong operasyon ng likido.Gayunpaman, sa kasalukuyan ay mayroon lamang isang limitadong bilang ng mga teknolohiyang microfluidic na maaaring magsagawa ng mga kumplikadong operasyon ng likido sa isang POCT device, kabilang ang multi-functional na dispensing, on-demand na release, maaasahang pagganap, pangmatagalang imbakan, paghawak ng mga likidong may mataas na lagkit, at cost-effective na pagmamanupaktura.Lahat ng sabay-sabay.Ang kakulangan ng multi-step functional operation ay maaari ding isa sa mga dahilan kung bakit iilan lamang sa mga komersyal na produkto ng POCT tulad ng Cepheid, Binx, Visby, Cobas Liat, at Rhonda ang matagumpay na naipakilala sa bukas na merkado hanggang sa kasalukuyan.
Sa papel na ito, iminungkahi namin ang isang pneumatic microfluidic actuator batay sa green ring micro switch technology (FAST).Pinagsasama ng FAST ang lahat ng kinakailangang katangian nang sabay-sabay para sa malawak na hanay ng mga reagents mula microliters hanggang milliliters.Ang FAST ay binubuo ng nababanat na lamad, lever at mga bloke.Kung wala ang paglalapat ng presyon ng hangin, ang mga lamad, lever at mga bloke ay maaaring mahigpit na sarado at ang likido sa loob ay maaaring maimbak nang mahabang panahon.Kapag ang naaangkop na presyon ay inilapat at nababagay sa haba ng pingga, ang dayapragm ay lumalawak at itinutulak ang pingga sa bukas na posisyon, na nagpapahintulot sa likido na dumaan.Pinapayagan nito ang multifunctional na pagsukat ng mga likido sa isang cascade, sabay-sabay, sunud-sunod o pumipili na paraan.
Bumuo kami ng PCR system gamit ang FAST para makabuo ng response-in-sample na mga resulta para sa pagtuklas ng mga virus ng influenza A at B (IAV at IBV).Nakamit namin ang isang mas mababang limitasyon ng pagtuklas (LOD) na 102 kopya/mL, ang aming multiplex na assay ay nagpakita ng pagtitiyak para sa IAV at IBV at pinapayagan ang pathotyping ng influenza virus.Ang mga resulta ng klinikal na pagsubok gamit ang sample ng ilong swab mula sa 18 mga pasyente at 18 malulusog na indibidwal ay nagpapakita ng magandang pagkakatugma sa intensity ng fluorescence na may karaniwang RT-PCR (Pearson coefficients > 0.9).Ang mga resulta ng klinikal na pagsubok gamit ang sample ng ilong swab mula sa 18 mga pasyente at 18 malulusog na indibidwal ay nagpapakita ng magandang pagkakatugma sa intensity ng fluorescence na may karaniwang RT-PCR (Pearson coefficients > 0.9).Результати клинических испытаний с использованием образца мазка из носа от 18 пациентов at 18 здоровых лицитка нтенсивности флуоресценции стандартной ОТ-ПЦР (коэффициенты Пирсона > 0,9).Ang mga resulta ng mga klinikal na pagsubok gamit ang isang sample ng pamunas ng ilong mula sa 18 mga pasyente at 18 malulusog na indibidwal ay nagpapakita ng magandang kasunduan sa pagitan ng intensity ng fluorescence ng karaniwang RT-PCR (Pearson's coefficients > 0.9).0.9） . . . . . . . . . . . . . . . . Результати клинических испытаний с использованием образцов назальных мазков от 18 пациентов и 18 здоровых лиц по жду интенсивностью флуоресценции и стандартной ОТ-ПЦР (коэффициент Пирсона > 0,9).Ang mga resulta ng mga klinikal na pagsubok gamit ang nasal swab specimens mula sa 18 pasyente at 18 malulusog na indibidwal ay nagpakita ng magandang kasunduan sa pagitan ng fluorescence intensity at standard RT-PCR (Pearson's coefficient > 0.9).Ang tinantyang halaga ng materyal ng isang FAST-POCT na aparato ay humigit-kumulang US$1 (Karagdagang Talahanayan 1) at maaari pang mabawasan sa pamamagitan ng paggamit ng malalaking pamamaraan ng pagmamanupaktura (hal. injection molding).Sa katunayan, ang FAST-based na POCT device ay mayroong lahat ng kinakailangang feature na ipinag-uutos ng WHO at tugma ito sa mga bagong pamamaraan ng biochemical testing gaya ng plasma thermal cycling44, amplification-free immunoassays45 at nanobody functionalization tests46 na siyang backbone ng POCT system.posibilidad.
Sa fig.Ipinapakita ng 1a ang istraktura ng platform ng FAST-POCT, na binubuo ng apat na silid ng likido: isang silid na pre-storage, isang silid ng paghahalo, isang silid ng reaksyon, at isang silid ng basura.Ang susi sa kontrol ng daloy ng likido ay ang FAST na disenyo (binubuo ng nababanat na mga lamad, lever at mga bloke) na matatagpuan sa pre-storage chamber at mixing chamber.Bilang isang pneumatically actuated na pamamaraan, ang FAST na disenyo ay nagbibigay ng tumpak na kontrol sa daloy ng likido, kabilang ang sarado/bukas na paglipat, maraming nalalaman na dosing, on-demand na pagpapalabas ng likido, maaasahang operasyon (hal., kawalan ng pakiramdam sa panginginig ng boses sa kapaligiran), at pangmatagalang imbakan.Ang platform ng FAST-POCT ay binubuo ng apat na layer: isang backing layer, isang elastic film layer, isang plastic film layer, at isang cover layer, tulad ng ipinapakita sa isang pinalaki na view sa Fig. 1b (ipinapakita din nang detalyado sa Mga Karagdagang Figure S1 at S2 ).Ang lahat ng channel at fluid transport chamber (gaya ng pre-storage at reaction chamber) ay naka-embed sa PLA (polylactic acid) na mga substrate na mula sa 0.2 mm (pinaka manipis na bahagi) hanggang 5 mm ang kapal.Ang elastic film material ay isang 300 µm na kapal na PDMS na madaling lumalawak kapag inilapat ang presyon ng hangin dahil sa "manipis na kapal" nito at mababang modulus ng elasticity (mga 2.25 MPa47).Ang polyethylene film layer ay gawa sa polyethylene terephthalate (PET) na may kapal na 100 µm upang protektahan ang elastic film mula sa sobrang deformation dahil sa air pressure.Naaayon sa mga silid, ang substrate layer ay may mga lever na konektado sa cover layer (gawa sa PLA) sa pamamagitan ng mga bisagra upang kontrolin ang daloy ng likido.Ang nababanat na pelikula ay nakadikit sa backing layer gamit ang double-sided adhesive tape (ARseal 90880) at tinakpan ng plastic film.Tatlong layer ay binuo sa isang substrate gamit ang isang T-clip na disenyo sa cover layer.Ang T-clamp ay may puwang sa pagitan ng dalawang binti.Kapag ang clip ay ipinasok sa uka, ang dalawang binti ay bahagyang yumuko, pagkatapos ay bumalik sa kanilang orihinal na estado at mahigpit na nakatali sa takip at sandalan habang sila ay dumaan sa uka (Karagdagang Fig. S1).Ang apat na layer ay pagkatapos ay tipunin gamit ang mga konektor.
Schematic diagram ng platform na naglalarawan ng iba't ibang functional compartment at feature ng FAST.b Pinalaking diagram ng FAST-POCT platform.c Larawan ng platform sa tabi ng US quarter dollar coin.
Ang gumaganang mekanismo ng FAST-POCT platform ay ipinapakita sa Figure 2. Ang mga pangunahing bahagi ay ang mga bloke sa base layer at ang mga bisagra sa cover layer, na nagreresulta sa isang interference na disenyo kapag ang apat na layer ay binuo gamit ang T-shape .Kapag walang air pressure ang inilapat (fig. 2a), ang interference fit ay nagiging sanhi ng pagkakabaluktot at pagka-deform ng bisagra, at ang sealing force ay inilapat sa pamamagitan ng lever upang pinindot ang elastic film laban sa block, at ang likido sa seal cavity ay tinukoy. bilang isang selyadong estado.Dapat pansinin na sa ganitong estado, ang pingga ay nakatungo palabas, tulad ng ipinapakita sa side view sa Fig. 2a.Kapag ang hangin ay ibinibigay (Larawan 2b), ang nababanat na lamad ay lumalawak palabas patungo sa takip at itinutulak ang pingga pataas, kaya nagbubukas ng puwang sa pagitan ng pingga at ng bloke para sa likido na dumaloy sa susunod na silid, na tinukoy bilang isang bukas na estado. .Matapos ang paglabas ng presyon ng hangin, ang pingga ay maaaring bumalik sa orihinal na posisyon nito at manatiling masikip dahil sa pagkalastiko ng bisagra.Ang mga video ng mga paggalaw ng pingga ay ipinakita sa pandagdag na pelikulang S1.
A. Schematic diagram at mga litrato kapag isinara.Sa kawalan ng presyon, pinindot ng pingga ang lamad laban sa bloke, at ang likido ay tinatakan.b Nasa mabuting kalagayan.Kapag inilapat ang presyon, lumalawak ang lamad at itinutulak ang pingga pataas, kaya bumukas ang channel at maaaring dumaloy ang likido.c Tukuyin ang katangiang laki ng kritikal na presyon.Kasama sa mga katangiang dimensyon ang haba ng pingga (L), ang distansya sa pagitan ng slider at ng bisagra (l) at ang kapal ng protrusion ng pingga (t).Ang Fs ay ang puwersa ng compaction sa throttle point B. Ang q ay ang pantay na distributed load sa lever.Ang Tx* ay kumakatawan sa torque na binuo ng hinged lever.Ang kritikal na presyon ay ang presyon na kinakailangan upang itaas ang pingga at gawing daloy ang likido.d Teoretikal at eksperimental na mga resulta ng ugnayan sa pagitan ng kritikal na presyon at laki ng elemento.n = 6 independyenteng mga eksperimento ang isinagawa at ang data ay ipinapakita bilang ± standard deviation.Ang raw data ay ipinakita bilang raw data file.
Ang isang analytical na modelo batay sa teorya ng beam ay binuo upang pag-aralan ang pag-asa ng kritikal na presyon ng Pc kung saan nagbubukas ang puwang sa mga geometric na parameter (halimbawa, ang L ay ang haba ng pingga, ang l ay ang distansya sa pagitan ng bloke at ang bisagra, S ay ang pingga Ang lugar ng contact na may likidong t ay ang kapal ng protrusion ng pingga , tulad ng ipinapakita sa Fig. 2c).Gaya ng nakadetalye sa Mga Pandagdag na Tala at Karagdagang Larawan S3, magbubukas ang puwang kapag \({P}_{c}\ge \frac{2{F}_{s}l}{SL}\), kung saan ang Fs ay ang torque \ ({T}_{x}^{\ast}(={F}_{s}l)\) upang alisin ang mga puwersang nauugnay sa isang interference fit at maging sanhi ng pagyuko ng bisagra.Ang eksperimental na tugon at ang analytical na modelo ay nagpapakita ng magandang kasunduan (Larawan 2d), na nagpapakita na ang kritikal na presyon ng Pc ay tumataas sa pagtaas ng t/l at pagbaba ng L, na madaling ipinaliwanag ng klasikal na modelo ng beam, ibig sabihin, tumataas ang metalikang kuwintas sa t/Lift .Kaya, ang aming teoretikal na pagsusuri ay malinaw na nagpapakita na ang kritikal na presyon ay maaaring epektibong kontrolin sa pamamagitan ng pagsasaayos ng haba ng pingga L at ang t/l ratio, na nagbibigay ng mahalagang batayan para sa disenyo ng FAST-POCT platform.
Ang FAST-POCT platform ay nagbibigay ng multifunctional dispensing (ipinapakita sa Figure 3a na may inset at eksperimento), na siyang pinakamahalagang tampok ng matagumpay na POCT, kung saan ang mga likido ay maaaring dumaloy sa anumang direksyon at sa anumang pagkakasunud-sunod (cascade, sabay-sabay, sequential) o selective multichannel dispensing .- pag-andar ng dosing.Sa fig.Ang 3a(i) ay nagpapakita ng isang cascaded dosing mode kung saan ang dalawa o higit pang mga chamber ay naka-cascade gamit ang mga bloke upang paghiwalayin ang iba't ibang mga reactant at isang lever upang kontrolin ang bukas at saradong estado.Kapag inilapat ang presyon, ang likido ay dumadaloy mula sa itaas hanggang sa ibabang silid sa isang kaskad na paraan.Dapat tandaan na ang mga cascade chamber ay maaaring punuin ng mga wet chemicals o dry chemicals tulad ng lyophilized powders.Sa eksperimento sa Fig. 3a(i), ang pulang tinta mula sa itaas na silid ay dumadaloy kasama ng asul na dye powder (copper sulfate) sa pangalawang silid at nagiging madilim na asul kapag umabot ito sa ibabang silid.Ipinapakita rin nito ang control pressure para sa fluid na ibinobomba.Katulad nito, kapag ang isang pingga ay konektado sa dalawang silid, ito ay nagiging sabay-sabay na mode ng pag-iniksyon, tulad ng ipinapakita sa fig.3a(ii), kung saan ang likido ay maaaring pantay na maipamahagi sa dalawa o higit pang mga silid kapag inilapat ang presyon.Dahil ang kritikal na presyon ay nakasalalay sa haba ng pingga, ang haba ng pingga ay maaaring iakma upang makamit ang isang sunud-sunod na pattern ng iniksyon tulad ng ipinapakita sa fig.3a(iii).Ang isang mahabang pingga (na may kritikal na presyur na Pc_long) ay ikinonekta sa silid B at isang maikling pingga (na may kritikal na presyur na Pc_short > Pc_long) ay ikinonekta sa silid A. Habang ang presyon P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) ay inilapat, tanging ang likido ay kulay pula. maaaring dumaloy sa chamber B at kapag ang pressure ay tumaas sa P2 (> Pc_short), ang asul na likido ay maaaring dumaloy sa chamber A. Ang sequential injection mode na ito ay nalalapat sa iba't ibang likido na lumilipat sa kanilang mga kaugnay na chamber sa pagkakasunud-sunod, na kritikal para sa isang matagumpay na POCT aparato.Ang isang mahabang pingga (na may kritikal na presyur na Pc_long) ay ikinonekta sa silid B at isang maikling pingga (na may kritikal na presyur na Pc_short > Pc_long) ay ikinonekta sa silid A. Habang ang presyon P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) ay inilapat, tanging ang likido ay kulay pula. maaaring dumaloy sa chamber B at kapag ang pressure ay tumaas sa P2 (> Pc_short), ang asul na likido ay maaaring dumaloy sa chamber A. Ang sequential injection mode na ito ay nalalapat sa iba't ibang likido na lumilipat sa kanilang mga kaugnay na chamber sa pagkakasunud-sunod, na kritikal para sa isang matagumpay na POCT aparato.Длинный рычаг (с критическим давлением Pc_long) был соединен с камерой B, а короткий рычаг (с критическим да >вление) ен с камерой A. При приложении давления P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) только жидкость, выделенная красным может течь в камеру B, и когда давление было увеличено до P2 (> Pc_short), синяя жидкость может течь в камеру A. Эот телемим няется к различным жидкостям, последовательно перемещаемым в соответствующие камеры, что имеет решающени суд.Ang isang mahabang pingga (na may kritikal na presyon na Pc_long) ay ikinonekta sa silid B, at isang maikling pingga (na may kritikal na presyon na Pc_short > Pc_long) ay ikinonekta sa silid A. Kapag ang presyon P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) ay inilapat, tanging ang likido ang naka-highlight sa pula ay maaaring dumaloy sa silid B, at kapag ang presyon ay tumaas sa P2 (> Pc_short), ang asul na likido ay maaaring dumaloy sa silid A. Ang sequential injection mode na ito ay inilalapat sa iba't ibang likido na sunud-sunod na inilipat sa kani-kanilang mga silid, na kritikal para sa matagumpay na POCT.aparato. Длинный рычаг (критическое давление Pc_long) соединен с камерой B, а короткий рычаг (критическое давление Pc_long) соединен с камерой B, а короткий рычаг (критическое давление Pc_longсковый) соединен с камерой B, а короткий рычаг (критическое давление Pc_longсие Pc.Ang mahabang braso (critical pressure Pc_long) ay konektado sa chamber B at ang maikling braso (critical pressure Pc_short > Pc_long) ay konektado sa chamber A.При приложении давления P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) sa камеру B может поступать только красная жидкость, а при увеличели для еру A может поступать синяя жидкость.Kapag ang pressure na P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) ay inilapat, ang pulang likido lamang ang maaaring pumasok sa chamber B, at kapag ang presyon ay tumaas sa P2 (> Pc_short), ang asul na likido ay maaaring pumasok sa chamber A. Ang sequential injection mode na ito ay angkop para sa sequential transfer of iba't ibang likido sa kani-kanilang mga silid, na kritikal para sa matagumpay na operasyon ng POCT device.Ipinapakita ng Figure 3a(iv) ang selective injection mode, kung saan ang pangunahing kamara ay may maikli (na may kritikal na presyon na Pc_short) at isang mahabang pingga (na may kritikal na presyon Pc_long <Pc_short) na konektado sa silid A at silid B, ayon sa pagkakabanggit, bilang karagdagan sa isa pang air channel na konektado sa chamber B. Upang ilipat muna ang likido sa chamber A, ang pressure na P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) at P2 (P2 > P1) na may P1 + P2 > Pc_short ay inilapat sa device nang sabay.Ipinapakita ng Figure 3a(iv) ang selective injection mode, kung saan ang pangunahing kamara ay may maikli (na may kritikal na presyon na Pc_short) at isang mahabang pingga (na may kritikal na presyon Pc_long
a Ilustrasyon ng multifunctional assignment, ie (i) cascading, (ii) simultaneous, (iii) sequential, at (iv) selective assignment.Ang mga curve ay kumakatawan sa daloy ng trabaho at mga parameter ng apat na mode ng pamamahagi na ito.b Mga resulta ng mga pangmatagalang pagsubok sa pag-iimbak sa deionized na tubig at ethanol.n = 5 independyenteng mga eksperimento ang isinagawa at ang data ay ipinapakita bilang ± sd c.Mga demonstrasyon ng pagsubok sa katatagan kapag ang FAST device at ang capillary valve (CV) device ay nasa (i) static at (ii) vibrating states.(iii) Dami kumpara sa oras para sa FAST at CV device sa iba't ibang angular na frequency.d Paglalathala ng mga resulta ng pagsusulit kapag hinihingi para sa (i) FAST device at (ii) CV device.(iii) Relasyon sa pagitan ng volume at oras para sa FAST at CV device gamit ang intermittent pressure mode.Lahat ng scale bar, 1 cm.Ang raw data ay ibinibigay bilang raw data file.
Ang pangmatagalang pag-iimbak ng mga reagents ay isa pang mahalagang katangian ng isang matagumpay na POCT device na magpapahintulot sa mga hindi sanay na tauhan na humawak ng maraming reagents.Bagama't maraming teknolohiya ang nagpakita ng kanilang potensyal para sa pangmatagalang imbakan (hal., 35 microdispensers, 48 blister pack, at 49 stick pack), kinakailangan ang isang nakalaang receiving compartment upang ma-accommodate ang package, na nagpapataas ng gastos at pagiging kumplikado;bukod pa rito, hindi pinapayagan ng mga mekanismong ito ng imbakan ang on-demand na dispensing at nagreresulta sa pag-aaksaya ng mga reagents dahil sa mga natira sa packaging.Ang pangmatagalang kakayahan sa imbakan ay napatunayan sa pamamagitan ng pagsasagawa ng isang pinabilis na pagsubok sa buhay gamit ang CNC-machined na PMMA na materyal dahil sa bahagyang pagkamagaspang at paglaban nito sa gas permeation (Karagdagang Larawan S5).Ang test apparatus ay napuno ng deionized water (deionized water) at 70% ethanol (simulating volatile reagents) sa 65°C sa loob ng 9 na araw.Ang parehong deionized na tubig at ethanol ay naka-imbak gamit ang aluminum foil upang harangan ang pag-access mula sa itaas.Ang Arrhenius equation at penetration activation energy na iniulat sa literature50,51 ay ginamit upang kalkulahin ang real-time na katumbas.Sa fig.Ipinapakita ng 3b ang average na mga resulta ng pagbaba ng timbang para sa 5 sample na nakaimbak sa 65°C sa loob ng 9 na araw, katumbas ng 0.30% para sa deionized na tubig at 0.72% para sa 70% na ethanol sa loob ng 2 taon sa 23°C.
Sa fig.Ipinapakita ng 3c ang vibration test.Dahil ang capillary valve (CV) ay ang pinakasikat na paraan ng paghawak ng likido sa mga kasalukuyang POCT28,29 na device, ginamit ang isang CV device na 300 µm ang lapad at 200 µm ang lalim ang ginamit para sa paghahambing.Makikita na kapag ang parehong mga aparato ay nananatiling nakatigil, ang likido sa FAST-POCT platform seal at ang likido sa CV device ay nagla-lock dahil sa biglaang pagpapalawak ng channel, na nagpapababa ng mga puwersa ng capillary.Gayunpaman, habang tumataas ang angular frequency ng orbital vibrator, nananatiling selyado ang fluid sa FAST-POCT platform, ngunit ang fluid sa CV device ay dumadaloy sa lower chamber (tingnan din ang Pandagdag na Pelikula S3).Iminumungkahi nito na ang mga deformable na bisagra ng FAST-POCT platform ay maaaring maglapat ng malakas na puwersang mekanikal sa module upang mahigpit na isara ang likido sa silid.Gayunpaman, sa mga CV device, pinapanatili ang likido dahil sa balanse sa pagitan ng solid, air, at liquid phase, na lumilikha ng kawalang-tatag, at maaaring masira ng mga vibrations ang balanse at magdulot ng hindi inaasahang pagkilos ng daloy.Ang bentahe ng FAST-POCT platform ay nagbibigay ito ng maaasahang functionality at iniiwasan ang mga pagkabigo sa pagkakaroon ng mga panginginig ng boses na kadalasang nangyayari sa panahon ng paghahatid at operasyon.
Ang isa pang mahalagang tampok ng platform ng FAST-POCT ay ang on-demand na paglabas nito, na isang pangunahing kinakailangan para sa quantitative analysis.Sa fig.Inihahambing ng 3d ang on-demand na release ng FAST-POCT platform at ng CV device.Mula sa fig.3d(iii) nakikita natin na ang FAST device ay mabilis na tumutugon sa signal ng presyon.Kapag ang presyon ay inilapat sa FAST-POCT platform, ang likido ay dumaloy, kapag ang presyon ay inilabas, ang daloy ay agad na huminto (Fig. 3d(i)).Ang pagkilos na ito ay maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng mabilis na nababanat na pagbabalik ng bisagra, na pinindot ang pingga pabalik laban sa bloke, na isinasara ang kamara.Gayunpaman, patuloy na dumadaloy ang fluid sa CV device, na kalaunan ay nagreresulta sa hindi inaasahang dami ng fluid na humigit-kumulang 100 µl pagkatapos mailabas ang pressure (Larawan 3d(ii) at Karagdagang Pelikula S4).Ito ay maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng paglaho ng capillary pinning effect sa kumpletong basa ng CV pagkatapos ng unang iniksyon.
Ang kakayahang pangasiwaan ang mga likido na may iba't ibang pagkabasa at lagkit sa parehong device ay nananatiling isang hamon para sa mga aplikasyon ng POCT.Ang mahinang pagkabasa ay maaaring humantong sa mga pagtagas o iba pang hindi inaasahang pag-uugali ng daloy sa mga channel, at ang mga pantulong na kagamitan tulad ng mga vortex mixer, centrifuges at mga filter ay kadalasang kinakailangan upang maghanda ng napakalapot na likido 52 .Sinubukan namin ang kaugnayan sa pagitan ng kritikal na presyon at mga katangian ng likido (na may malawak na hanay ng pagkabasa at lagkit).Ang mga resulta ay ipinapakita sa Talahanayan 1 at Video S5.Makikita na ang mga likido na may iba't ibang pagkabasa at lagkit ay maaaring i-sealed sa silid, at kapag inilapat ang presyon, kahit na ang mga likido na may lagkit na hanggang 5500 cP ay maaaring ilipat sa katabing silid, na ginagawang posible na makita ang mga sample na may mataas na lagkit (ibig sabihin, plema, isang napakalapot na sample na ginagamit para sa pagsusuri ng mga sakit sa paghinga).
Sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng mga multifunctional na dispensing device sa itaas, ang malawak na hanay ng FAST-based na POCT device ay maaaring mabuo.Ang isang halimbawa ay ipinapakita sa Figure 1. Ang halaman ay naglalaman ng isang pre-storage chamber, isang mixing chamber, isang reaction chamber at isang waste chamber.Ang mga reagents ay maaaring itago sa pre-storage chamber para sa matagal na panahon at pagkatapos ay i-discharge sa mixing chamber.Sa tamang presyon, ang mga halo-halong reactant ay maaaring piliing ilipat sa isang silid ng basura o isang silid ng reaksyon.
Dahil ang PCR detection ay ang gold standard para sa pag-detect ng mga pathogen gaya ng H1N1 at COVID-19 at nagsasangkot ng maraming hakbang sa reaksyon, ginamit namin ang FAST-POCT platform para sa PCR detection bilang isang application.Sa fig.4 ay nagpapakita ng proseso ng pagsusuri ng PCR gamit ang FAST-POCT platform.Una, ang eluting reagent, magnetic microbead reagent, wash solution A, at wash solution W ay na-pipette sa mga pre-storage chamber na E, M, W1 at W2, ayon sa pagkakabanggit.Ang mga yugto ng RNA adsorption ay ipinapakita sa fig.4a at ang mga sumusunod: (1) kapag inilapat ang pressure P1 (=0.26 bar), ang sample ay gumagalaw sa chamber M at ilalabas sa mixing chamber.(2) Ang air pressure P2 (= 0.12 bar) ay ibinibigay sa pamamagitan ng port A na konektado sa ilalim ng mixing chamber.Bagama't ang ilang mga paraan ng paghahalo ay nagpakita ng kanilang potensyal sa paghahalo ng mga likido sa mga platform ng POCT (hal. serpentine mixing 53, random mixing 54 at batch mixing 55), ang kanilang kahusayan sa paghahalo at pagiging epektibo ay hindi pa rin kasiya-siya.Gumagamit ito ng paraan ng paghahalo ng bula, kung saan ang hangin ay ipinapasok sa ilalim ng silid ng paghahalo upang lumikha ng mga bula sa likido, pagkatapos nito ay makakamit ng malakas na puyo ng tubig ang kumpletong paghahalo sa loob ng ilang segundo.Ang mga eksperimento sa paghahalo ng bubble ay isinagawa at ang mga resulta ay ipinakita sa Karagdagang Larawan S6.Ito ay makikita na kapag ang isang presyon ng 0.10 bar ay inilapat, ang kumpletong paghahalo ay tumatagal ng mga 8 segundo.Sa pamamagitan ng pagtaas ng presyon sa 0.20 bar, ang kumpletong paghahalo ay makakamit sa halos 2 segundo.Ang mga pamamaraan para sa pagkalkula ng kahusayan sa paghahalo ay ipinakita sa seksyong Mga Paraan.(3) Gumamit ng rubidium magnet upang kunin ang mga butil, pagkatapos ay i-pressure ang P3 (= 0.17 bar) sa port P upang ilipat ang mga reagents sa waste chamber.Sa fig.Ang 4b,c ay nagpapakita ng mga hakbang sa paghuhugas upang alisin ang mga dumi mula sa sample tulad ng sumusunod: (1) Ang washing solution A mula sa chamber W1 ay idinidischarge sa pressure mixing chamber P1.(2) Pagkatapos ay gawin ang proseso ng paghahalo ng bula.(3) Ang washing solution A ay inililipat sa waste liquid chamber, at ang mga microbeads sa mixing chamber ay hinuhugot ng magnet.Ang paghuhugas ng W (Larawan 4c) ay katulad ng paghuhugas ng A (Larawan 4b).Dapat tandaan na ang bawat hakbang sa paghuhugas A at W ay isinagawa nang dalawang beses.Ipinapakita ng Figure 4d ang mga hakbang sa elution upang i-elute ang RNA mula sa mga kuwintas;ang elution at mixing introduction steps ay pareho sa RNA adsorption at washing steps na inilarawan sa itaas.Habang ang mga elution reagents ay inililipat sa PCR reaction chamber sa ilalim ng pressures P3 at P4 (=0.23 bar), ang kritikal na presyon ay naabot upang i-seal ang braso ng PCR reaction chamber.Katulad nito, ang presyur ng P4 ay tumutulong din upang mai-seal ang daanan sa silid ng basura.Kaya, ang lahat ng elution reagents ay pantay na ibinahagi sa apat na PCR reaction chambers upang simulan ang multiplex PCR reactions.Ang pamamaraan sa itaas ay ipinakita sa Karagdagang Pelikula S6.
Sa hakbang ng adsorption ng RNA, ang sample ay ipinapasok sa inlet M at ini-inject sa mixing chamber kasama ang dati nang nakaimbak na bead solution.Pagkatapos ng paghahalo at pag-alis ng mga butil, ang mga reagents ay ipinamamahagi sa silid ng basura.b at c wash steps, ipasok ang iba't ibang pre-stored wash reagents sa mixing chamber, at pagkatapos paghaluin at alisin ang mga butil, ilipat ang mga reagents sa waste liquid chamber.d Hakbang sa elution: Pagkatapos ipasok ang mga elution reagents, paghahalo at pagbunot ng butil, ang mga reagents ay ililipat sa PCR reaction chamber.Ipinapakita ng mga curve ang daloy ng trabaho at mga kaugnay na parameter ng iba't ibang yugto.Ang presyur ay ang presyon na ibinibigay sa pamamagitan ng mga indibidwal na silid.Ang volume ay ang dami ng likido sa silid ng paghahalo.Lahat ng scale bar ay 1 cm.Ang raw data ay ibinibigay bilang raw data file.
Ang isang pamamaraan ng pagsubok sa PCR ay isinagawa at ang Karagdagang Larawan S7 ay nagpapakita ng mga thermal profile kasama ang 20 minuto ng reverse transcription time at 60 minuto ng thermal cycling time (95 at 60 ° C), na may isang thermal cycle na 90 s (Karagdagang Pelikula S7)..Ang FAST-POCT ay nangangailangan ng mas kaunting oras upang makumpleto ang isang thermal cycle (90 segundo) kaysa sa karaniwang RT-PCR (180 segundo para sa isang thermal cycle).Ito ay maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng mataas na surface area sa volume ratio at ang mababang thermal inertia ng micro-PCR reaction chamber.Ang ibabaw ng chamber ay 96.6 mm2 at ang volume ng chamber ay 25 mm3, na ginagawang humigit-kumulang 3.86 ang ratio ng surface sa volume.Gaya ng nakikita sa Karagdagang Larawan S10, ang PCR test area ng aming platform ay may uka sa likod na panel, na ginagawang 200 µm ang kapal sa ilalim ng PCR chamber.Ang isang thermally conductive elastic pad ay nakakabit sa heating surface ng temperature controller, na tinitiyak ang mahigpit na pagkakadikit sa likod ng test box.Binabawasan nito ang thermal inertia ng platform at pinapabuti ang kahusayan sa pagpainit/paglamig.Sa panahon ng thermal cycling, ang paraffin na naka-embed sa platform ay natutunaw at dumadaloy sa PCR reaction chamber, na kumikilos bilang isang sealant upang maiwasan ang reagent evaporation at environmental contamination (tingnan ang Karagdagang Pelikula S8).
Ang lahat ng proseso ng pagtukoy ng PCR na inilarawan sa itaas ay ganap na awtomatiko gamit ang isang custom na ginawang FAST-POCT na instrumento, na binubuo ng isang naka-program na pressure control unit, isang magnetic extraction unit, isang temperature control unit, at isang fluorescent signal capture at processing unit.Tandaan, ginamit namin ang platform ng FAST-POCT para sa paghihiwalay ng RNA at pagkatapos ay ginamit ang mga nakuhang sample ng RNA para sa mga reaksyon ng PCR gamit ang FAST-POCT system at desktop PCR system para sa paghahambing.Ang mga resulta ay halos pareho sa ipinapakita sa Karagdagang Larawan S8.Gumagawa ang operator ng isang simpleng gawain: ipinapasok ang sample sa M-chamber at ipinapasok ang platform sa instrumento.Ang mga resulta ng quantitative test ay makukuha sa humigit-kumulang 82 minuto.Ang detalyadong impormasyon tungkol sa mga tool ng FAST-POCT ay matatagpuan sa karagdagang figure.C9, C10 at C11.
Ang trangkaso na dulot ng mga virus ng influenza A (IAV), B (IBV), C (ICV) at D (IDV) ay isang pangkaraniwang pangyayari sa buong mundo.Sa mga ito, ang IAV at IBV ang may pananagutan sa mga pinakamalalang kaso at pana-panahong epidemya, na nakakahawa sa 5-15% ng populasyon ng mundo, na nagdudulot ng 3-5 milyong malalang kaso at nagdudulot ng 290,000-650,000 na pagkamatay taun-taon.Mga sakit sa paghinga56,57.Ang maagang pagsusuri ng IAV at IB ay mahalaga upang mabawasan ang morbidity at kaugnay na pasanin sa ekonomiya.Kabilang sa mga magagamit na pamamaraan ng diagnostic, ang reverse transcriptase polymerase chain reaction (RT-PCR) ay itinuturing na pinakasensitibo, tiyak, at tumpak (> 99%) 58,59.Kabilang sa mga magagamit na pamamaraan ng diagnostic, ang reverse transcriptase polymerase chain reaction (RT-PCR) ay itinuturing na pinakasensitibo, tiyak, at tumpak (> 99%) 58,59.Среди доступных диагностических методов полимеразная цепная реакция с обратной транскриптазой (ОТ-ПЦер слести) специфичной и точной (> 99%)58,59.Kabilang sa mga magagamit na pamamaraan ng diagnostic, ang reverse transcriptase polymerase chain reaction (RT-PCR) ay itinuturing na pinakasensitibo, tiyak at tumpak (> 99%) 58,59. Из доступных диагностических методов полимеразная цепная реакция с обратной транскриптазой (ОТ-ПЦР) считач специфичной и точной (>99%)58,59.Sa magagamit na mga pamamaraan ng diagnostic, ang reverse transcriptase polymerase chain reaction (RT-PCR) ay itinuturing na pinakasensitibo, tiyak at tumpak (> 99%) 58,59.Gayunpaman, ang mga tradisyunal na pamamaraan ng RT-PCR ay nangangailangan ng paulit-ulit na pipetting, paghahalo, pag-dispensa at paglilipat ng likido, na nililimitahan ang kanilang paggamit ng mga propesyonal sa mga setting na limitado sa mapagkukunan.Dito, ginamit ang FAST-POCT platform para sa PCR detection ng IAV at IBV, ayon sa pagkakabanggit, upang makuha ang kanilang mas mababang limitasyon ng detection (LOD).Bilang karagdagan, ang IAV at IBV ay na-multiplexed upang makita ang pagkakaiba sa pagitan ng iba't ibang mga pathotype sa mga species, na nagbibigay ng isang promising platform para sa genetic analysis at ang kakayahang tumpak na gamutin ang sakit.
Sa fig.Ipinapakita ng 5a ang mga resulta ng pagsusuri sa HAV PCR gamit ang 150 µl ng purified viral RNA bilang sample.Sa fig.Ang 5a(i) ay nagpapakita na sa isang HAV na konsentrasyon na 106 na kopya/ml, ang fluorescence intensity (ΔRn) ay maaaring umabot sa 0.830, at kapag ang konsentrasyon ay nabawasan sa 102 na mga kopya/ml, ang ΔRn ay maaari pa ring umabot sa 0.365, na katumbas ng mas mataas kaysa doon. ng walang laman na negatibong grupo ng kontrol (0.002), humigit-kumulang 100 beses na mas mataas.Para sa quantification batay sa anim na independiyenteng eksperimento, nabuo ang isang linear calibration curve sa pagitan ng log concentration at cycle threshold (Ct) ng IAV (Fig. 5a(ii)), R2 = 0.993, mula 102-106 copies/mL.ang mga resulta ay naaayon sa mga karaniwang pamamaraan ng RT-PCR.Sa fig.Ang 5a(iii) ay nagpapakita ng mga fluorescent na larawan ng mga resulta ng pagsubok pagkatapos ng 40 cycle ng FAST-POCT platform.Nalaman namin na ang platform ng FAST-POCT ay maaaring makakita ng HAV na kasingbaba ng 102 kopya/mL.Gayunpaman, ang tradisyonal na pamamaraan ay walang Ct na halaga sa 102 kopya/mL, na ginagawa itong LOD na humigit-kumulang 103 kopya/mL.Ipinagpalagay namin na maaaring ito ay dahil sa mataas na kahusayan ng paghahalo ng bula.Ang mga eksperimento sa PCR test ay isinagawa sa purified IAV RNA upang suriin ang iba't ibang paraan ng paghahalo, kabilang ang shake mixing (parehong paraan ng paghahalo tulad ng sa conventional RT-PCR operation), vial mixing (ang pamamaraang ito, 3 s sa 0.12 bar) at walang paghahalo bilang control group ..Ang mga resulta ay matatagpuan sa Karagdagang Larawan S12.Makikita na sa mas mataas na konsentrasyon ng RNA (106 na kopya/mL), ang mga halaga ng Ct ng iba't ibang paraan ng paghahalo ay halos kapareho ng para sa paghahalo ng bula.Nang bumaba ang konsentrasyon ng RNA sa 102 kopya/mL, ang shake mix at mga kontrol ay walang mga halaga ng Ct, habang ang paraan ng bubble mix ay nagbigay pa rin ng Ct value na 36.9, na nasa ibaba ng Ct threshold na 38. Ang mga resulta ay nagpapakita ng isang nangingibabaw na katangian ng paghahalo mga vesicle, na ipinakita rin sa iba pang panitikan, na maaari ring ipaliwanag kung bakit ang sensitivity ng FAST-POCT platform ay bahagyang mas mataas kaysa sa maginoo na RT-PCR.Sa fig.Ipinapakita ng 5b ang mga resulta ng pagsusuri ng PCR ng mga purified IBV RNA sample na mula 101 hanggang 106 na kopya/ml.Ang mga resulta ay katulad ng pagsubok sa IAV, na nakamit ang isang R2 = 0.994 at isang LOD na 102 na kopya/mL.
isang pagsusuri ng PCR ng influenza A virus (IAV) na may mga konsentrasyon ng IAV na mula 106 hanggang 101 na kopya/mL gamit ang TE buffer bilang negatibong kontrol (NC).(i) Real time fluorescence curve.(ii) Linear calibration curve sa pagitan ng logarithmic IAV RNA concentration at cycle threshold (Ct) para sa FAST at conventional testing na pamamaraan.(iii) IAV FAST-POCT fluorescent na imahe pagkatapos ng 40 cycle.b, pagtuklas ng PCR ng influenza B virus (IBV) na may (i) real-time na fluorescence spectrum.(ii) Linear calibration curve at (iii) FAST-POCT IBV fluorescence na imahe pagkatapos ng 40 cycle.Ang mas mababang limitasyon ng pagtuklas (LOD) para sa IAV at IBV gamit ang FAST-POCT platform ay 102 kopya/mL, na mas mababa kaysa sa mga kumbensyonal na pamamaraan (103 kopya/mL).c Mga resulta ng multiplex na pagsubok para sa IAV at IBV.Ang GAPDH ay ginamit bilang isang positibong kontrol at ang TE buffer ay ginamit bilang isang negatibong kontrol upang maiwasan ang posibleng kontaminasyon at paglaki ng background.Apat na magkakaibang uri ng sample ang maaaring makilala: (1) GAPDH-only negative samples (“IAV-/IBV-”);(2) IAV infection (“IAV+/IBV-”) na may IAV at GAPDH;(3) IBV infection (“IAV-/IBV+”) na may IBV at GAPDH;(4) IAV/IBV infection (“IAV+/IBV+”) na may IAV, IBV at GAPDH.Ang tuldok na linya ay kumakatawan sa threshold na linya.n = 6 na biologically independent na mga eksperimento ang isinagawa, ang data ay ipinapakita bilang ± standard deviation.Ang raw data ay ipinakita bilang raw data file.
Sa fig.Ipinapakita ng 5c ang mga resulta ng multiplexing test para sa IAV/IBV.Dito, ginamit ang virus lysate bilang isang sample na solusyon sa halip na purified RNA, at apat na primer para sa IAV, IBV, GAPDH (positibong kontrol) at TE buffer (negatibong kontrol) ay idinagdag sa apat na magkakaibang mga silid ng reaksyon ng FAST-POCT platform.Ang mga positibo at negatibong kontrol ay ginagamit dito upang maiwasan ang posibleng kontaminasyon at pagpapahusay sa background.Ang mga pagsusulit ay nahahati sa apat na grupo: (1) GAPDH-negatibong mga sample (“IAV-/IBV-”);(2) IAV-infected (“IAV+/IBV-”) laban sa IAV at GAPDH;(3) IBV-.infected (“IAV-”) -/IBV+”) IBV at GAPDH;(4) IAV/IBV (“IAV+/IBV+”) na impeksyon sa IAV, IBV at GAPDH.Sa fig.Ipinapakita ng 5c na kapag ang mga negatibong sample ay inilapat, ang fluorescence intensity ΔRn ng positibong control chamber ay 0.860, at ang ΔRn ng IAV at IBV ay katulad ng negatibong kontrol (0.002).Para sa IAV+/IBV-, IAV-/IBV+ at IAV+/IBV+ na mga grupo, ang IAV/GAPDH, IBV/GAPDH at IAV/IBV/GAPDH na mga camera ay nagpakita ng makabuluhang fluorescence intensity, ayon sa pagkakabanggit, habang ang iba pang mga camera ay nagpakita ng fluorescence intensity sa isang background antas ng 40 pagkatapos ng thermal cycling.Mula sa mga pagsusuri sa itaas, ang platform ng FAST-POCT ay nagpakita ng namumukod-tanging pagtitiyak at pinahintulutan kaming sabay-sabay na mag-patotype ng iba't ibang mga virus ng trangkaso.
Upang mapatunayan ang klinikal na kakayahang magamit ng FAST-POCT, sinubukan namin ang 36 na mga klinikal na ispesimen (nose swab specimens) mula sa mga pasyente ng IB (n=18) at mga kontrol na hindi IB (n=18) (Larawan 6a).Ang impormasyon ng pasyente ay ipinakita sa Karagdagang Talahanayan 3. Ang katayuan ng impeksyon sa IB ay nakapag-iisa na nakumpirma at ang protocol ng pag-aaral ay naaprubahan ng Zhejiang University First Affiliated Hospital (Hangzhou, Zhejiang).Ang bawat sample ng mga pasyente ay nahahati sa dalawang kategorya.Ang isa ay naproseso gamit ang FAST-POCT at ang isa ay naproseso gamit ang isang desktop PCR system (SLAN-96P, China).Parehong ginagamit ng mga assay ang parehong purification at detection kit.Sa fig.6b ay nagpapakita ng mga resulta ng FAST-POCT at conventional reverse transcription PCR (RT-PCR).Inihambing namin ang fluorescence intensity (FAST-POCT) sa -log2(Ct), kung saan ang Ct ay ang cycle threshold para sa conventional RT-PCR.Nagkaroon ng magandang kasunduan sa pagitan ng dalawang pamamaraan.Ang FAST-POCT at RT-PCR ay nagpakita ng isang malakas na positibong ugnayan na may halaga ng ratio ng Pearson (r) na 0.90 (Larawan 6b).Sinuri namin ang katumpakan ng diagnostic ng FAST-POCT.Ang mga distribusyon ng fluorescence intensity (FL) para sa mga positibo at negatibong sample ay ibinigay bilang isang independiyenteng analytical measure (Larawan 6c).Ang mga halaga ng FL ay makabuluhang mas mataas sa mga pasyente ng IB kaysa sa mga kontrol (**** P = 3.31 × 10-19; two-tailed t-test) (Fig. 6d).Susunod, na-plot ang mga curve ng IBV receiver operating features (ROC).Natagpuan namin na ang katumpakan ng diagnostic ay napakahusay, na may isang lugar sa ilalim ng curve ng 1 (Larawan 6e).Pakitandaan na dahil sa mandatoryong pag-order ng mask sa China dahil sa COVID-19 noong 2020, hindi pa namin natukoy ang mga pasyenteng may IBD, kaya lahat ng positibong clinical specimen (ibig sabihin, mga nasal swab specimen) ay para sa IBV lang.
Disenyo ng klinikal na pag-aaral.Isang kabuuan ng 36 na sample, kabilang ang 18 sample ng pasyente at 18 non-influenza controls, ay nasuri gamit ang FAST-POCT platform at conventional RT-PCR.b Tayahin ang analytical consistency sa pagitan ng FAST-POCT PCR at conventional RT-PCR.Ang mga resulta ay positibong nakakaugnay (Pearson r = 0.90).c Mga antas ng intensity ng fluorescence sa 18 pasyente ng IB at 18 na kontrol.d Sa mga pasyente ng IB (+), ang mga halaga ng FL ay makabuluhang mas mataas kaysa sa control group (-) (**** P = 3.31 × 10-19; two-tailed t-test; n = 36).Para sa bawat parisukat na plot, ang itim na marker sa gitna ay kumakatawan sa median, at ang ibaba at itaas na mga linya ng kahon ay kumakatawan sa ika-25 at ika-75 na porsyento, ayon sa pagkakabanggit.Ang mga whisker ay umaabot sa minimum at maximum na data point, na hindi itinuturing na outlier.e ROC curve.Kinakatawan ng may tuldok na linya d ang halaga ng threshold na tinantya mula sa pagsusuri ng ROC.Ang AUC para sa IBV ay 1. Ang raw data ay ibinibigay bilang raw data file.
Sa artikulong ito, ipinakita namin ang FAST, na may mga katangiang kinakailangan para sa isang perpektong POCT.Kabilang sa mga bentahe ng aming teknolohiya ang: (1) Versatile dosing (cascade, simultaneous, sequential and selective), release on demand (mabilis at proporsyonal na pagpapalabas ng inilapat na presyon) at maaasahang operasyon (vibration sa 150 degrees) (2) pangmatagalang imbakan (2 taon ng pinabilis na pagsubok, pagbaba ng timbang tungkol sa 0.3%);(3) ang kakayahang magtrabaho sa mga likido na may malawak na hanay ng pagkabasa at lagkit (lagkit hanggang 5500 cP);(4) Matipid (Ang tinantyang halaga ng materyal ng FAST-POCT PCR device ay humigit-kumulang US$1).Sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng mga multifunctional dispenser, ipinakita at inilapat ang isang pinagsamang FAST-POCT na platform para sa PCR detection ng mga virus ng trangkaso A at B.Ang FAST-POCT ay tumatagal lamang ng 82 minuto.Ang mga klinikal na pagsubok na may 36 na mga sample ng pamunas ng ilong ay nagpakita ng magandang pagkakatugma sa intensity ng fluorescence na may karaniwang RT-PCR (Pearson coefficients > 0.9).Ang mga klinikal na pagsubok na may 36 na mga sample ng pamunas ng ilong ay nagpakita ng magandang pagkakatugma sa intensity ng fluorescence na may karaniwang RT-PCR (Pearson coefficients > 0.9).Клинические тесты с 36 образцами мазков из носа показали хорошее соответствие интенсивности флуоресценции станфции иенты Пирсона > 0,9).Ang mga klinikal na pagsusuri na may 36 na sample ng mga pamunas ng ilong ay nagpakita ng magandang pagsang-ayon sa fluorescence intensity ng karaniwang RT-PCR (Pearson's coefficients > 0.9).RT-PCR Клинические испытания 36 образцов мазков из носа показали хорошее совпадение интенсивности флуоресценцни сТТТости ициент Пирсона > 0,9).Ang klinikal na pagsubok ng 36 na mga specimen ng pamunas ng ilong ay nagpakita ng magandang pagkakasundo ng intensity ng fluorescence sa karaniwang RT-PCR (pearson's coefficient > 0.9).Kasabay ng gawaing ito, ang iba't ibang mga umuusbong na biochemical na pamamaraan (hal., plasma thermal cycling, amplification-free immunoassays, at nanobody functionalization assays) ay nagpakita ng kanilang potensyal sa POCT.Gayunpaman, dahil sa kakulangan ng isang ganap na pinagsama-sama at matatag na platform ng POCT, ang mga pamamaraang ito ay hindi maaaring hindi nangangailangan ng hiwalay na mga pamamaraan sa paunang pagproseso (hal., RNA isolation44, incubation45 at washing46), na higit pang umakma sa kasalukuyang gawain sa mga pamamaraang ito upang maipatupad ang mga advanced na POCT function na may ang mga kinakailangang parameter.pagganap ng fetch-in-response-output.Sa gawaing ito, bagama't ang air pump na ginamit upang i-activate ang FAST valve ay sapat na maliit upang maisama sa isang benchtop na instrumento (Fig. S9, S10), kumokonsumo pa rin ito ng makabuluhang kapangyarihan at bumubuo ng ingay.Sa prinsipyo, ang mas maliit na form factor pneumatic pump ay maaaring mapalitan ng iba pang paraan, tulad ng paggamit ng electromagnetic force o finger actuation.Maaaring kabilang sa mga karagdagang pagpapahusay, halimbawa, ang pag-adapt ng mga kit para sa iba't ibang at partikular na biochemical assay, gamit ang mga bagong paraan ng pagtuklas na hindi nangangailangan ng mga sistema ng pag-init/pagpapalamig, kaya nagbibigay ng walang tool na POCT platform para sa mga aplikasyon ng PCR.Naniniwala kami na ibinigay na ang FAST platform ay nagbibigay ng paraan upang manipulahin ang mga likido, naniniwala kami na ang iminungkahing FAST na teknolohiya ay nagpapakita ng potensyal na lumikha ng isang karaniwang platform hindi lamang para sa biomedical na pagsubok, kundi pati na rin para sa pagsubaybay sa kapaligiran, pagsusuri sa kalidad ng pagkain, materyal at synthesis ng gamot. ..
Inaprubahan ng Ethics Committee ng Zhejiang University First Affiliated Hospital (IIT20220330B) ang koleksyon at paggamit ng human nasal swab specimens.36 na mga sample ng pamunas ng ilong ang nakolekta, na kinasasangkutan ng 16 na matatanda <30 taong gulang, 7 matatanda> 40 taong gulang, at 19 na lalaki, 17 babae.36 na mga sample ng pamunas ng ilong ang nakolekta, na kinasasangkutan ng 16 na matatanda <30 taong gulang, 7 matatanda> 40 taong gulang, at 19 na lalaki, 17 babae.Было собрано 36 образцов мазков из носа, в которых приняли участие 16 взрослых < 30 лет, 7 взрослых, 1 стар 9 ч енщин.Tatlumpu't anim na specimen ng nasal swab ang nakolekta mula sa 16 na nasa hustong gulang <30 taong gulang, 7 nasa hustong gulang na higit sa 40 taong gulang, 19 na lalaki at 17 babae.Ang data ng demograpiko ay ipinakita sa Karagdagang Talahanayan 3. Nakuha ang kaalamang pahintulot mula sa lahat ng mga kalahok.Ang lahat ng mga kalahok ay pinaghihinalaang may trangkaso at boluntaryong nasubok nang walang kabayaran.
Ang FAST base at lid ay gawa sa polylactic acid (PLA) at naka-print ng Ender 3 Pro 3D printer (Shenzhen Transcend 3D Technology Co., Ltd.).Ang double sided tape ay binili mula sa Adhesives Research, Inc. Model 90880. Ang PET film na 100 µm ang kapal ay binili mula sa McMaster-Carr.Ang pandikit at ang PET film ay pinutol gamit ang Silhouette Cameo 2 cutter mula sa Silhouette America, Inc. Ang elastic film ay gawa sa PDMS material sa pamamagitan ng injection molding.Una, pinutol ang isang 200 µm makapal na PET frame gamit ang isang laser system at idinikit sa isang 3 mm na makapal na PMMA sheet gamit ang 100 µm double-sided adhesive tape.Ang PDMS precursor (Sylgard 184; Part A: Part B = 10:1, Dow Corning) ay ibinuhos sa molde at ginamit ang isang glass rod upang alisin ang labis na PDMS.Pagkatapos ng curing sa 70° C. sa loob ng 3 oras, ang 300 μm na kapal ng PDMS film ay maaaring matanggal sa amag.
Ang mga larawan para sa maraming nalalaman na pamamahagi, on-demand na pag-publish at maaasahang pagganap ay kinunan gamit ang isang high-speed camera (Sony AX700 1000 fps).Ang orbital shaker na ginamit sa pagsubok sa pagiging maaasahan ay binili mula sa SCILOGEX (SCI-O180).Ang presyon ng hangin ay nabuo ng isang air compressor, at ilang digital precision pressure regulator ang ginagamit upang ayusin ang halaga ng presyon.Ang proseso ng pagsubok sa pag-uugali ng daloy ay ang mga sumusunod.Ang isang paunang natukoy na dami ng likido ay na-injected sa pansubok na aparato at isang mataas na bilis ng camera ay ginamit upang i-record ang pag-uugali ng daloy.Ang mga still na larawan ay kinuha mula sa mga video ng pag-uugali ng daloy sa mga nakapirming oras, at ang natitirang bahagi ay kinakalkula gamit ang Image-Pro Plus software, na pagkatapos ay i-multiply sa lalim ng camera upang makalkula ang volume.Ang mga detalye ng sistema ng pagsubok sa pag-uugali ng daloy ay matatagpuan sa Karagdagang Larawan S4.
Mag-iniksyon ng 50 µl ng microbeads at 100 µl ng deionized na tubig sa vial mixing device.Ang mga halo-halong larawan ng pagganap ay kinunan gamit ang isang high speed camera bawat 0.1 segundo sa mga presyon ng 0.1 bar, 0.15 bar at 0.2 bar.Ang impormasyon ng pixel sa panahon ng proseso ng blending ay maaaring makuha mula sa mga larawang ito gamit ang photo processing software (Photoshop CS6).At ang kahusayan ng paghahalo ay maaaring makamit sa sumusunod na Equation 53.
kung saan ang M ay ang kahusayan sa paghahalo, ang N ay ang kabuuang bilang ng mga sample na pixel, at ang ci at \(\bar{c}\) ay ang na-normalize at inaasahang normalized na mga konsentrasyon.Ang kahusayan sa paghahalo ay mula 0 (0%, walang halong) hanggang 1 (100%, ganap na halo-halong).Ang mga resulta ay ipinapakita sa Karagdagang Larawan S6.
Real-time na RT-PCR kit para sa IAV at IBV, kabilang ang mga sample ng IAV at IBV RNA (cat. no. RR-0051-02/RR-0052-02, Liferiver, China), Tris-EDTA buffer (TE buffer no. B541019 , Sangon Biotech, China), Positive Control RNA Purification Kit (Part No. Z-ME-0010, Liferiver, China) at GAPDH Solution (Part No. M591101, Sangon Biotech, China) ay komersyal na available.Kasama sa RNA purification kit ang isang binding buffer, wash A, wash W, eluent, magnetic microbeads, at isang acrylic carrier.Kasama sa IAV at IBV real-time RT-PCR kit ang IFVA nucleic acid PCR detection mix at RT-PCR enzyme.Magdagdag ng 6 µl ng AcrylCarrier at 20 µl ng magnetic beads sa 500 µl ng binding buffer solution, iling mabuti at pagkatapos ay ihanda ang bead solution.Magdagdag ng 21 ml ng ethanol sa paghuhugas ng A at W, kalugin nang mabuti upang makakuha ng mga solusyon ng paghuhugas ng A at W, ayon sa pagkakabanggit.Pagkatapos, 18 µl ng fluorescent PCR mixture na may IFVA nucleic acid at 1 µl ng RT-PCR enzyme ay idinagdag sa 1 µl ng TE solution, inalog at na-centrifuge ng ilang segundo, na nakakuha ng 20 µl ng IAV at IBV primers.
Sundin ang sumusunod na pamamaraan sa paglilinis ng RNA: (1) RNA adsorption.Pipette ang 526 µl ng pellet solution sa isang 1.5 ml centrifuge tube at magdagdag ng 150 µl ng sample, pagkatapos ay manu-manong iling ang tubo pataas at pababa ng 10 beses.Ilipat ang 676 µl ng mixture sa affinity column at centrifuge sa 1.88 x 104 g sa loob ng 60 segundo.Ang mga kasunod na drains ay itatapon.(2) Ang unang yugto ng paghuhugas.Magdagdag ng 500 µl ng wash solution A sa affinity column, centrifuge sa 1.88 x 104 g sa loob ng 40 s, at itapon ang ginugol na solusyon.Ang proseso ng paghuhugas na ito ay naulit nang dalawang beses.(3) ang ikalawang yugto ng paghuhugas.Magdagdag ng 500 µl ng wash solution W sa affinity column, centrifuge sa 1.88×104 g para sa 15 s at itapon ang ginugol na solusyon.Ang proseso ng paghuhugas na ito ay naulit nang dalawang beses.(4) Elution.Magdagdag ng 200 µl ng eluate sa column ng affinity at centrifuge sa 1.88 x 104 g sa loob ng 2 min.(5) RT-PCR: Ang eluate ay itinurok sa 20 μl ng primer na solusyon sa isang PCR tube, pagkatapos ay inilagay ang tubo sa isang real-time na PCR test apparatus (SLAN-96P) upang maisagawa ang proseso ng RT-PCR.Ang buong proseso ng pagtuklas ay tumatagal ng humigit-kumulang 140 minuto (20 minuto para sa RNA purification at 120 minuto para sa PCR detection).
526 µl ng bead solution, 1000 µl ng wash solution A, 1000 µl ng wash solution W, 200 µl ng eluate at 20 µl ng primer solution ay paunang idinagdag at inimbak sa mga silid ng M, W1, W2, E at PCR detection chamber.Pagpupulong ng plataporma.Pagkatapos, ang 150 μl ng sample ay na-pipetted sa silid M at ang FAST-POCT platform ay ipinasok sa instrumento ng pagsubok na ipinapakita sa Karagdagang Larawan S9.Pagkatapos ng humigit-kumulang 82 minuto, ang mga resulta ng pagsusulit ay magagamit.
Maliban kung iba ang nabanggit, ang lahat ng mga resulta ng pagsubok ay ipinakita bilang mean ± SD pagkatapos ng minimum na anim na replika gamit lamang ang FAST-POCT na platform at mga biologically independent na sample.Walang data na ibinukod sa pagsusuri.Ang mga eksperimento ay hindi random.Ang mga mananaliksik ay hindi bulag sa mga pangkatang gawain sa panahon ng eksperimento.
Para sa karagdagang impormasyon sa disenyo ng pag-aaral, tingnan ang abstract ng Ulat sa Pananaliksik sa Kalikasan na naka-link sa artikulong ito.
Ang data na sumusuporta sa mga resulta ng pag-aaral na ito ay makukuha sa Karagdagang Impormasyon.Ang artikulong ito ay nagbibigay ng orihinal na data.
Chagla, Z. & Madhukar, P. Ang mga nagpapalakas ng COVID-19 sa mayayamang bansa ay maaantala ang mga bakuna para sa lahat.Chagla, Z. & Madhukar, P. Ang mga nagpapalakas ng COVID-19 sa mayayamang bansa ay maaantala ang mga bakuna para sa lahat.Chagla, Z. at Madhukar, P. Ang mga nagpapalakas ng COVID-19 sa mayayamang bansa ay maaantala ang mga bakuna para sa lahat.Chagla, Z. at Madhukar, P. Ang muling pagbabakuna ng COVID-19 sa mayayamang bansa ay maaantala ang pagbabakuna para sa lahat.Pambansang gamot.27, 1659–1665 (2021).
Faust, L. et al.Pagsusuri ng SARS-CoV-2 sa mga bansang mababa at nasa gitna ang kita: availability at affordability sa pribadong sektor ng pangangalagang pangkalusugan.impeksyon sa mikrobyo.22, 511–514 (2020).
World Health Organization.Pandaigdigang pagkalat at saklaw ng mga napiling nalulunasan na mga impeksiyong nakukuha sa pakikipagtalik: isang pagsusuri at mga pagtatantya.Geneva: WHO, WHO/HIV_AIDS/2 https://apps.who.int/iris/bitstream/handle/10665/66818/WHO_HIV_AIDS_2001.02.pdf (2001).
Fenton, EM et al.Maramihang 2D molded side flow test strips.Aplikasyon ng ASS.alma mater.Inter Milan.1, 124–129 (2009).
Schilling, KM et al.Ganap na nakapaloob na microfluidic paper-based analysis device.anus.Kemikal.84, 1579–1585 (2012).
Lapenter, N. et al.Ang mapagkumpitensya na immunochromatography na nakabatay sa papel na isinama sa mga electrodes na binago ng enzyme ay nagbibigay-daan para sa wireless monitoring at electrochemical determination ng urinary cotinine.Mga Sensor 21, 1659 (2021).
Zhu, X. et al.Pagbibilang ng mga biomarker ng sakit na may maraming nalalaman na nanozyme-integrated na lateral fluid platform gamit ang isang glucometer.biological sensor.Bioelectronics.126, 690–696 (2019).
Boo, S. et al.Test strip ng pagbubuntis para sa pagtuklas ng pathogenic bacteria gamit ang concanavalin A-human chorionic gonadotropin-Cu3(PO4)2 hybrid nanoflowers, magnetic separation at smart phone reading.Microcomputer.Magasin.185, 464 (2018).