Vă mulțumim că ați vizitat www.chinacdoe.com.Versiunea de browser pe care o utilizați are suport limitat pentru CSS.Pentru cea mai bună experiență, vă recomandăm să utilizați un browser actualizat (sau să dezactivați Modul de compatibilitate în Internet Explorer).Între timp, pentru a asigura suport continuu, vom reda site-ul fără stiluri și JavaScript.
Sistemele Lab-on-a-chip cu capabilități la fața locului oferă potențialul de diagnosticare rapidă și precisă și sunt utile în setările cu resurse limitate în care echipamentele biomedicale și profesioniștii pregătiți nu sunt disponibile.Cu toate acestea, crearea unui sistem de testare la punctul de îngrijire care să aibă simultan toate caracteristicile necesare pentru distribuirea multifuncțională, eliberarea la cerere, performanța fiabilă și stocarea pe termen lung a reactivilor rămâne o provocare majoră.Aici descriem o tehnologie de micro comutator de deplasare acționată cu pârghie care poate manipula fluidele în orice direcție, poate oferi un răspuns precis și proporțional la presiunea aerului aplicat și rămâne stabilă împotriva mișcărilor bruște și vibrațiilor.Pe baza tehnologiei, descriem, de asemenea, dezvoltarea unui sistem de reacție în lanț a polimerazei care integrează funcțiile de introducere a reactivului, amestecare și reacție, toate într-un singur proces, care realizează performanță „probă-în-răspuns-out” pentru toate probele nazale clinice de la 18 pacienți cu Gripa și 18 martori individuali, în bună concordanță a intensității fluorescenței cu reacția standard a polimerazei în lanț (coeficienți Pearson > 0,9).Pe baza tehnologiei, descriem, de asemenea, dezvoltarea unui sistem de reacție în lanț a polimerazei care integrează funcțiile de introducere a reactivului, amestecare și reacție, toate într-un singur proces, care realizează performanța „sample-in-answer-out” pentru toate probele nazale clinice de la 18 pacienți. cu Gripa și 18 martori individuale, în bună concordanță a intensității fluorescenței cu reacția standard a polimerazei în lanț (coeficienți Pearson > 0,9).Основываясь на этой технологии, мы также описываем разработку системы полимеразной церазной ценой цеработку единяет функции введения реагентов, смешивания и реакции в одном процессе, что обеспеч-беспеч виви ответ-выход» для всех клинических образцов из носа от 18 пациентов с Грипп и 18 отдельных контролей, в хорошем соответствии интенсивности флуоресценции со станондапрой соответствии еакцией (коэффициенты Пирсона> 0,9).Pe baza acestei tehnologii, descriem, de asemenea, dezvoltarea unui sistem de reacție în lanț a polimerazei care combină funcțiile de injectare, amestecare și reacție într-un singur proces, permițând eșantion-in-response-out pentru toate probele nazale clinice de la 18 pacienți cu gripă.și 18 controale individuale, în acord cu intensitatea fluorescenței standard a reacției în lanț a polimerazei (coeficienții Pearson > 0,9).Pe baza acestei tehnologii, descriem, de asemenea, dezvoltarea unui sistem de reacție în lanț a polimerazei care integrează funcțiile de injectare a reactivului, amestecare și reacție pentru a analiza toate probele nazale clinice din 18 specimene de pacient nazal în eșantion. Gripa și 18 controale individuale, intensitatea fluorescenței potrivite. bine cu reacția standard a polimerazei în lanț (coeficientul Pearson > 0,9).Platforma propusă garantează automatizarea fiabilă a analizei biomedicale și, astfel, poate accelera comercializarea unei game de dispozitive de testare la punctul de îngrijire.
Bolile umane emergente, cum ar fi pandemia COVID-19 din 2020, care a luat viețile a milioane de oameni, reprezintă o amenințare serioasă pentru sănătatea globală și pentru civilizația umană1.Detectarea precoce, rapidă și precisă a bolilor este esențială pentru a controla răspândirea virusului și pentru a îmbunătăți rezultatele tratamentului.Un ecosistem de diagnostic de bază bazat pe laboratoare centralizate în care probele de testare sunt trimise la spitale sau clinici de diagnosticare și conduse de profesioniști restricționează în prezent accesul pentru aproape 5,8 miliarde de oameni din întreaga lume, în special pentru cei care trăiesc în medii cu resurse limitate.unde lipsesc echipamente biomedicale scumpe și specialiști calificați.clinicieni 2. Astfel, există o nevoie urgentă de a dezvolta un sistem lab-on-a-chip ieftin și ușor de utilizat, cu capacitate de testare la punctul de îngrijire (POCT) care să poată oferi clinicienilor informații de diagnosticare în timp util pentru a lua decizii informate de diagnostic .si tratament 3.
Orientările Organizației Mondiale a Sănătății (OMS) afirmă că un POCT ideal ar trebui să fie accesibil, ușor de utilizat (ușor de utilizat cu o pregătire minimă), precis (evitați fals negativ sau fals pozitiv), rapid și fiabil (oferă proprietăți bune de repetabilitate) și livrabil (capabil de stocare pe termen lung și ușor disponibil pentru utilizatorii finali)4.Pentru a îndeplini aceste cerințe, sistemele POCT trebuie să ofere următoarele caracteristici: dozare versatilă pentru a reduce intervenția manuală, eliberare la cerere pentru transportul reactivului la scară pentru rezultate precise ale testelor și performanță fiabilă pentru a rezista la vibrațiile mediului.În prezent, cel mai utilizat dispozitiv POCT este banda de curgere laterală5,6 constând din mai multe straturi de membrane poroase de nitroceluloză care împing o cantitate foarte mică de probă înainte, reacționând cu reactivii pre-imobilizați prin forță capilară.Deși au avantajul unui cost scăzut, ușurință în utilizare și rezultate rapide, dispozitivele POCT pe bază de bandă de flux pot fi utilizate numai pentru teste biologice (de exemplu, teste de glucoză7,8 și teste de sarcină9,10) fără a necesita analize în mai multe etape.reacții (de exemplu, încărcarea mai multor reactivi, amestecare, multiplexare).În plus, forțele motrice care controlează mișcarea fluidului (adică forțele capilare) nu asigură o consistență bună, în special între loturi, rezultând o reproductibilitate slabă11 și făcând benzile de curgere laterale utile în primul rând pentru o bună detectare12,13.
Capacitățile de producție extinse la scară micro și nano au creat oportunități pentru dezvoltarea dispozitivelor POCT microfluidice pentru măsurători cantitative14,15,16,17.Prin ajustarea proprietăților interfeței 18, 19 și a geometriei canalelor 20, 21, 22, forța capilară și debitul acestor dispozitive pot fi controlate.Cu toate acestea, fiabilitatea lor, în special pentru lichidele foarte umede, rămâne inacceptabilă din cauza inexactităților de fabricație, a defectelor de material și a sensibilității la vibrațiile mediului.În plus, deoarece la interfața lichid-gaz este creat un flux capilar, nu poate fi introdus un flux suplimentar, mai ales după umplerea canalului microfluidic cu lichid.Prin urmare, pentru o detecție mai complexă, trebuie efectuate mai multe etape de injectare a probei24,25.
Dintre dispozitivele microfluidice, dispozitivele microfluidice centrifuge sunt în prezent una dintre cele mai bune soluții pentru POCT26,27.Mecanismul său de antrenare este avantajos prin faptul că forța de antrenare poate fi controlată prin reglarea vitezei de rotație.Cu toate acestea, dezavantajul este că forța centrifugă este întotdeauna îndreptată către marginea exterioară a dispozitivului, ceea ce face dificilă implementarea reacțiilor în mai multe etape necesare pentru analize mai complexe.Deși pentru dozarea multifuncțională se introduc forțe motrice suplimentare (de exemplu capilarele 28, 29 și multe altele 30, 31, 32, 33, 34, 35) în plus față de forța centrifugă pentru dozarea multifuncțională, transferul neprevăzut de lichid poate apărea, deoarece aceste forțe suplimentare sunt în general ordine. de mărime mai mică decât forța centrifugă, făcându-le efective numai pe domenii mici de funcționare sau nu sunt disponibile la cerere cu eliberare de lichid.Încorporarea manipulărilor pneumatice în microfluidica centrifugă, cum ar fi metodele cinetice centrifuge 36, 37, 38, metodele termopneumatice 39 și metodele pneumatice active 40 s-a dovedit a fi o alternativă atractivă.Cu abordarea contrafugodinamică, o cavitate suplimentară și microcanale de conectare sunt integrate în dispozitiv atât pentru acțiune externă, cât și pentru acțiune internă, deși eficiența sa de pompare (în intervalul de la 75% la 90%) este foarte dependentă de numărul de cicluri de pompare și de vâscozitate. a lichidului.În metoda termopneumatică, membrana de latex și camera de transfer al fluidului sunt proiectate special pentru a etanșa sau redeschide orificiul de admisie atunci când volumul de aer prins este încălzit sau răcit.Cu toate acestea, configurația de încălzire/răcire introduce probleme de răspuns lent și limitează utilizarea sa în testele termosensibile (de exemplu, amplificarea prin reacție în lanț a polimerazei (PCR)).Cu o abordare pneumatică activă, eliberarea la cerere și mișcarea spre interior sunt realizate prin aplicarea simultană a presiunii pozitive și a vitezelor de rotație potrivite precis de către motoarele de mare viteză.Există și alte abordări de succes care folosesc doar actuatoare pneumatice (presiune pozitivă 41, 42 sau presiune negativă 43) și design de supape normal închise.Prin aplicarea succesivă a presiunii în camera pneumatică, lichidul este pompat înainte peristaltic, iar supapa normal închisă împiedică returul lichidului din cauza peristaltismului, realizând astfel operații lichide complexe.Cu toate acestea, există în prezent doar un număr limitat de tehnologii microfluidice care pot efectua operațiuni complexe cu lichid într-un singur dispozitiv POCT, inclusiv distribuirea multifuncțională, eliberarea la cerere, performanța fiabilă, depozitarea pe termen lung, manipularea lichidelor cu vâscozitate ridicată, și producție rentabilă.Totul in acelasi timp.Lipsa unei operațiuni funcționale în mai multe etape poate fi, de asemenea, unul dintre motivele pentru care doar câteva produse comerciale POCT precum Cepheid, Binx, Visby, Cobas Liat și Rhonda au fost introduse cu succes pe piața liberă până în prezent.
În această lucrare, propunem un actuator pneumatic microfluidic bazat pe tehnologia micro-interruptor cu inel verde (FAST).FAST combină toate proprietățile necesare în același timp pentru o gamă largă de reactivi de la microlitri la mililitri.FAST este format din membrane elastice, pârghii și blocuri.Fără aplicarea presiunii aerului, membranele, pârghiile și blocurile pot fi închise etanș, iar lichidul din interior poate fi depozitat pentru o perioadă lungă de timp.Când se aplică o presiune adecvată și se ajustează la lungimea pârghiei, diafragma se extinde și împinge pârghia în poziția deschisă, permițând fluidului să treacă.Acest lucru permite măsurarea multifuncțională a lichidelor în cascadă, simultan, secvenţial sau selectiv.
Am dezvoltat un sistem PCR folosind FAST pentru a genera rezultate de răspuns în eșantion pentru detectarea virusurilor gripale A și B (IAV și IBV).Am atins o limită inferioară de detecție (LOD) de 102 copii/mL, testul nostru multiplex a arătat specificitate pentru IAV și IBV și a permis patotiparea virusului gripal.Rezultatele testelor clinice folosind proba de tampon nazal de la 18 pacienți și 18 indivizi sănătoși arată o concordanță bună în intensitatea fluorescenței cu RT-PCR standard (coeficienți Pearson > 0,9).Rezultatele testelor clinice folosind proba de tampon nazal de la 18 pacienți și 18 indivizi sănătoși arată o concordanță bună în intensitatea fluorescenței cu RT-PCR standard (coeficienți Pearson > 0,9).Результаты клинических испытаний с использованием образца мазка из носа от 18 пациди 18 пациди изца показывают хорошее соответствие интенсивности флуоресценции стандартной ОТ-ПЦРето ценции ОТ-ПЦРето ценцииRezultatele studiilor clinice folosind o probă de tampon nazal de la 18 pacienți și 18 indivizi sănătoși arată un acord bun între intensitatea fluorescenței RT-PCR standard (coeficienții Pearson > 0,9).0.9) Результаты клинических испытаний с использованием образцов назальных мазков от 18 пыванием лиц показали хорошее соответствие между интенсивностью флуоресценции и стандартствие (ОЦТной ОТной ОО ирсона > 0,9).Rezultatele studiilor clinice folosind probe de tampon nazal de la 18 pacienți și 18 indivizi sănătoși au arătat o concordanță bună între intensitatea fluorescenței și RT-PCR standard (coeficientul Pearson > 0,9).Costul material estimat al unui dispozitiv FAST-POCT este de aproximativ 1 USD (Tabelul suplimentar 1) și poate fi redus și mai mult prin utilizarea metodelor de producție la scară largă (de exemplu, turnarea prin injecție).De fapt, dispozitivele POCT bazate pe FAST au toate caracteristicile necesare impuse de OMS și sunt compatibile cu noile metode de testare biochimică, cum ar fi ciclul termic al plasmei44, imunotestele fără amplificare45 și testele de funcționalizare a nanocorpilor46 care sunt coloana vertebrală a sistemelor POCT.posibilitate.
Pe fig.1a prezintă structura platformei FAST-POCT, care constă din patru camere de lichid: o cameră de pre-depozitare, o cameră de amestecare, o cameră de reacție și o cameră de deșeuri.Cheia pentru controlul fluxului de fluid este designul FAST (format din membrane elastice, pârghii și blocuri) situat în camera de pre-depozitare și camera de amestec.Ca metodă acţionată pneumatic, designul FAST oferă un control precis al fluxului de fluid, inclusiv comutare închis/deschis, dozare versatilă, eliberare de fluid la cerere, funcţionare fiabilă (de exemplu, insensibilitate la vibraţiile mediului) şi depozitare pe termen lung.Platforma FAST-POCT constă din patru straturi: un strat de suport, un strat de film elastic, un strat de film de plastic și un strat de acoperire, așa cum se arată într-o vedere mărită în Fig. 1b (de asemenea, prezentat în detaliu în figurile suplimentare S1 și S2). ).Toate canalele și camerele de transport de fluid (cum ar fi camerele de pre-depozitare și de reacție) sunt încorporate în substraturi PLA (acid polilactic) cu grosimea de la 0,2 mm (partea cea mai subțire) la 5 mm.Materialul film elastic este un PDMS de 300 µm grosime care se extinde cu ușurință atunci când se aplică presiunea aerului datorită „grosimii sale subțiri” și modulului de elasticitate scăzut (aproximativ 2,25 MPa47).Stratul de folie de polietilenă este realizat din polietilen tereftalat (PET) cu o grosime de 100 µm pentru a proteja pelicula elastică de deformarea excesivă din cauza presiunii aerului.Corespunzător camerelor, stratul de substrat are pârghii conectate la stratul de acoperire (din PLA) prin balamale pentru a controla fluxul de lichid.Filmul elastic a fost lipit de stratul de suport folosind bandă adezivă cu două fețe (ARseal 90880) și acoperit cu o folie de plastic.Trei straturi au fost asamblate pe un substrat folosind un design T-clip în stratul de acoperire.Clema în T are un spațiu între două picioare.Când clema a fost introdusă în canelură, cele două picioare s-au îndoit ușor, apoi au revenit la starea lor inițială și au legat strâns capacul și suportul pe măsură ce treceau prin canelură (Fig. suplimentară S1).Cele patru straturi sunt apoi asamblate folosind conectori.
Diagrama schematică a platformei care ilustrează diferitele compartimente funcționale și caracteristici ale FAST.b Diagrama mărită a platformei FAST-POCT.c Fotografie cu platforma de lângă o monedă de un sfert de dolar american.
Mecanismul de lucru al platformei FAST-POCT este prezentat în Figura 2. Componentele cheie sunt blocurile de pe stratul de bază și balamalele de pe stratul de acoperire, ceea ce duce la un design de interferență atunci când cele patru straturi sunt asamblate folosind o formă de T. .Când nu este aplicată presiunea aerului (fig. 2a), potrivirea prin interferență face ca balamaua să se îndoaie și să se deformeze, iar prin pârghie se aplică o forță de etanșare pentru a apăsa filmul elastic pe bloc, iar lichidul din cavitatea de etanșare este definit. ca stare sigilată.Trebuie remarcat faptul că, în această stare, pârghia este îndoită spre exterior, așa cum se arată în vedere laterală din Fig. 2a.Când este furnizat aer (Fig. 2b), membrana elastică se extinde spre exterior spre capac și împinge pârghia în sus, deschizând astfel un spațiu între pârghie și bloc pentru ca fluidul să curgă în camera următoare, care este definită ca o stare deschisă. .După eliberarea presiunii aerului, pârghia poate reveni la poziția inițială și poate rămâne strânsă datorită elasticității balamalei.Videoclipurile cu mișcările pârghiei sunt prezentate în filmul suplimentar S1.
A. Diagrama schematică și fotografii când sunt închise.În absența presiunii, pârghia apasă membrana împotriva blocului, iar lichidul este etanșat.b În stare bună.Când se aplică presiune, membrana se extinde și împinge pârghia în sus, astfel încât canalul se deschide și fluidul poate curge.c Determinați dimensiunea caracteristică a presiunii critice.Dimensiunile caracteristice includ lungimea pârghiei (L), distanța dintre glisor și balama (l) și grosimea proeminenței pârghiei (t).Fs este forța de compactare în punctul de accelerație B. q este sarcina distribuită uniform pe pârghie.Tx* reprezintă cuplul dezvoltat de pârghia articulată.Presiunea critică este presiunea necesară pentru a ridica pârghia și a face fluidul să curgă.d Rezultate teoretice și experimentale ale relației dintre presiunea critică și dimensiunea elementului.Au fost efectuate n = 6 experimente independente și datele sunt afișate ca ± abatere standard.Datele brute sunt prezentate ca fișiere de date brute.
Un model analitic bazat pe teoria fasciculului a fost dezvoltat pentru a analiza dependența presiunii critice Pc la care se deschide golul de parametrii geometrici (de exemplu, L este lungimea pârghiei, l este distanța dintre bloc și balamaua, S este pârghia. Zona de contact cu lichidul t este grosimea proeminenței pârghiei , așa cum se arată în Fig. 2c).După cum este detaliat în Notele suplimentare și Figura suplimentară S3, decalajul se deschide atunci când \({P}_{c}\ge \frac{2{F}_{s}l}{SL}\), unde Fs este cuplul \ ({T}_{x}^{\ast}(={F}_{s}l)\) pentru a elimina forțele asociate cu o potrivire prin interferență și pentru a determina îndoirea balamalei.Răspunsul experimental și modelul analitic arată o concordanță bună (Fig. 2d), arătând că presiunea critică Pc crește odată cu creșterea t/l și scăderea lui L, ceea ce este ușor de explicat prin modelul clasic al fasciculului, adică cuplul crește cu t/Lift. .Astfel, analiza noastră teoretică arată clar că presiunea critică poate fi controlată eficient prin ajustarea lungimii pârghiei L și a raportului t/l, ceea ce oferă o bază importantă pentru proiectarea platformei FAST-POCT.
Platforma FAST-POCT oferă dozare multifuncțională (prezentată în Figura 3a cu inserție și experiment), care este cea mai importantă caracteristică a POCT de succes, unde fluidele pot curge în orice direcție și în orice ordine (în cascadă, simultan, secvenţial) sau multicanal selectiv. distribuirea .– functie de dozare.Pe fig.3a(i) prezintă un mod de dozare în cascadă în care două sau mai multe camere sunt conectate în cascadă folosind blocuri pentru a separa diferiții reactanți și o pârghie pentru a controla stările deschis și închis.Când se aplică presiune, lichidul curge din camera superioară în camera inferioară în cascadă.Trebuie remarcat faptul că camerele în cascadă pot fi umplute cu substanțe chimice umede sau chimice uscate, cum ar fi pulberile liofilizate.În experimentul din Fig. 3a(i), cerneala roșie din camera superioară curge împreună cu pulberea de colorant albastru (sulfat de cupru) în a doua cameră și devine albastru închis când ajunge în camera inferioară.De asemenea, arată presiunea de control pentru fluidul pompat.În mod similar, atunci când o pârghie este conectată la două camere, aceasta devine modul de injecție simultană, așa cum se arată în fig.3a(ii), în care lichidul poate fi distribuit uniform în două sau mai multe camere atunci când se aplică presiune.Deoarece presiunea critică depinde de lungimea pârghiei, lungimea pârghiei poate fi ajustată pentru a obține un model de injecție secvenţial, așa cum se arată în fig.3a(iii).O pârghie lungă (cu presiune critică Pc_long) a fost conectată la camera B și o pârghie scurtă (cu presiune critică Pc_short > Pc_long) a fost conectată la camera A. Pe măsură ce a fost aplicată presiunea P1 (Pc_long < P1 < Pc_short), doar lichidul în roșu poate curge în camera B și când presiunea a fost crescută la P2 (> Pc_short), lichidul albastru poate curge în camera A. Acest mod de injecție secvenţial se aplică diferitelor lichide care se transferă în camerele lor aferente în secvenţă, ceea ce este critic pentru un POCT de succes. dispozitiv.O pârghie lungă (cu presiune critică Pc_long) a fost conectată la camera B și o pârghie scurtă (cu presiune critică Pc_short > Pc_long) a fost conectată la camera A. Pe măsură ce a fost aplicată presiunea P1 (Pc_long < P1 < Pc_short), doar lichidul în roșu poate curge în camera B și când presiunea a fost crescută la P2 (> Pc_short), lichidul albastru poate curge în camera A. Acest mod de injecție secvenţial se aplică diferitelor lichide care se transferă în camerele lor aferente în secvenţă, ceea ce este critic pentru un POCT de succes. dispozitiv.Длинный рыча§ (с критически sunteți оединен с камерой A. при приложении давления p1 (pc_long
a Ilustrație a atribuirii multifuncționale, adică (i) în cascadă, (ii) simultană, (iii) secvenţială și (iv) atribuire selectivă.Curbele reprezintă fluxul de lucru și parametrii acestor patru moduri de distribuție.b Rezultatele testelor de depozitare pe termen lung în apă deionizată și etanol.Au fost efectuate n = 5 experimente independente și datele sunt afișate ca ± sd c.Demonstrații de test de stabilitate când dispozitivul FAST și dispozitivul cu supapă capilară (CV) erau în (i) stări statice și (ii) vibratoare.(iii) Volumul față de timp pentru dispozitivele FAST și CV la diferite frecvențe unghiulare.d Publicarea rezultatelor testelor la cerere pentru (i) dispozitiv FAST și (ii) dispozitiv CV.(iii) Relația dintre volum și timp pentru dispozitivele FAST și CV care utilizează modul de presiune intermitentă.Toate barele de scară, 1 cm.Datele brute sunt furnizate ca fișiere de date brute.
Depozitarea pe termen lung a reactivilor este o altă caracteristică importantă a unui dispozitiv POCT de succes, care va permite personalului neinstruit să manipuleze mai mulți reactivi.În timp ce multe tehnologii și-au arătat potențialul de depozitare pe termen lung (de exemplu, 35 de microdozatoare, 48 de pachete blister și 49 de pachete de stick), este necesar un compartiment de primire dedicat pentru a găzdui pachetul, ceea ce crește costul și complexitatea;în plus, aceste mecanisme de depozitare nu permit distribuirea la cerere și au ca rezultat risipa de reactivi din cauza resturilor din ambalaj.Capacitatea de stocare pe termen lung a fost verificată prin efectuarea unui test de viață accelerat folosind material PMMA prelucrat cu CNC, datorită ușoarei rugozități și rezistenței la penetrarea gazelor (Figura suplimentară S5).Aparatul de testare a fost umplut cu apă deionizată (apă deionizată) și etanol 70% (simulând reactivi volatili) la 65°C timp de 9 zile.Atât apa deionizată, cât și etanolul au fost depozitate folosind folie de aluminiu pentru a bloca accesul de sus.Ecuația Arrhenius și energia de activare a penetrării raportate în literatură50,51 au fost utilizate pentru a calcula echivalentul în timp real.Pe fig.3b arată rezultatele pierderii medii în greutate pentru 5 probe stocate la 65°C timp de 9 zile, echivalent cu 0,30% pentru apă deionizată și 0,72% pentru etanol 70% timp de 2 ani la 23°C.
Pe fig.3c arată testul de vibrație.Deoarece supapa capilară (CV) este cea mai populară metodă de manipulare a fluidelor dintre dispozitivele POCT28,29 existente, pentru comparație a fost utilizat un dispozitiv CV de 300 µm lățime și 200 µm adâncime.Se poate observa că atunci când ambele dispozitive rămân staționare, fluidul din platforma FAST-POCT etanșează și fluidul din dispozitivul CV se blochează din cauza expansiunii bruște a canalului, ceea ce reduce forțele capilare.Cu toate acestea, pe măsură ce frecvența unghiulară a vibratorului orbital crește, fluidul din platforma FAST-POCT rămâne etanșat, dar fluidul din dispozitivul CV curge în camera inferioară (vezi și filmul suplimentar S3).Acest lucru sugerează că balamalele deformabile ale platformei FAST-POCT pot aplica o forță mecanică puternică modulului pentru a închide etanș lichidul din cameră.Cu toate acestea, în dispozitivele CV, lichidul este reținut din cauza echilibrului dintre fazele solidă, aer și lichidă, creând instabilitate, iar vibrațiile pot deranja echilibrul și pot provoca un comportament neașteptat al curgerii.Avantajul platformei FAST-POCT este că oferă funcționalitate fiabilă și evită defecțiunile în prezența vibrațiilor care apar de obicei în timpul livrării și exploatării.
O altă caracteristică importantă a platformei FAST-POCT este lansarea sa la cerere, care este o cerință cheie pentru analiza cantitativă.Pe fig.3d compară lansarea la cerere a platformei FAST-POCT și a dispozitivului CV.Din fig.3d(iii) vedem că dispozitivul FAST răspunde rapid la semnalul de presiune.Când s-a aplicat presiune pe platforma FAST-POCT, fluidul a curs, când presiunea a fost eliberată, fluxul s-a oprit imediat (Fig. 3d(i)).Această acțiune poate fi explicată prin întoarcerea elastică rapidă a balamalei, care apasă maneta înapoi pe bloc, închizând camera.Cu toate acestea, fluidul a continuat să curgă în dispozitivul CV, ducând în cele din urmă la un volum de fluid neașteptat de aproximativ 100 µl după eliberarea presiunii (Figura 3d(ii) și filmul suplimentar S4).Acest lucru poate fi explicat prin dispariția efectului de fixare capilară la umezirea completă a CV după prima injecție.
Capacitatea de a manipula lichide cu diferite umectabilitate și vâscozitate în același dispozitiv rămâne o provocare pentru aplicațiile POCT.Umiditatea slabă poate duce la scurgeri sau alte comportamente neașteptate ale curgerii în canale, iar echipamentele auxiliare, cum ar fi mixerele vortex, centrifugele și filtrele sunt adesea necesare pentru a prepara lichide foarte vâscoase 52 .Am testat relația dintre presiunea critică și proprietățile fluidului (cu o gamă largă de umectare și vâscozitate).Rezultatele sunt prezentate în Tabelul 1 și Video S5.Se poate observa că lichidele cu diferite umectabilitate și vâscozitate pot fi etanșate în cameră, iar atunci când se aplică presiune, chiar și lichidele cu o vâscozitate de până la 5500 cP pot fi transferate în camera adiacentă, făcând posibilă detectarea probelor cu un nivel ridicat. vâscozitatea (adică sputa, o probă foarte vâscoasă folosită pentru diagnosticul bolilor respiratorii).
Prin combinarea dispozitivelor de distribuire multifuncționale de mai sus, poate fi dezvoltată o gamă largă de dispozitive POCT bazate pe FAST.Un exemplu este prezentat în Figura 1. Instalația conține o cameră de pre-depozitare, o cameră de amestecare, o cameră de reacție și o cameră de deșeuri.Reactivii pot fi depozitați în camera de pre-depozitare pentru perioade lungi de timp și apoi descărcați în camera de amestecare.Cu presiunea potrivită, reactanții amestecați pot fi transferați selectiv într-o cameră de deșeuri sau într-o cameră de reacție.
Deoarece detectarea PCR este standardul de aur pentru detectarea agenților patogeni precum H1N1 și COVID-19 și implică mai mulți pași de reacție, am folosit platforma FAST-POCT pentru detectarea PCR ca aplicație.Pe fig.4 prezintă procesul de testare PCR folosind platforma FAST-POCT.Mai întâi, reactivul de eluare, reactivul de microgranule magnetice, soluția de spălare A și soluția de spălare W au fost pipetate în camerele de pre-depozitare E, M, W1 și, respectiv, W2.Etapele adsorbției ARN sunt prezentate în fig.4a și sunt după cum urmează: (1) când se aplică presiunea P1 (=0,26 bar), proba se deplasează în camera M și este descărcată în camera de amestec.(2) Presiunea aerului P2 (= 0,12 bar) este furnizată prin orificiul A conectat la fundul camerei de amestec.Deși o serie de metode de amestecare și-au arătat potențialul în amestecarea lichidelor pe platforme POCT (de exemplu, amestecarea serpentină 53, amestecarea aleatorie 54 și amestecarea în lot 55), eficiența și eficacitatea amestecării lor nu sunt încă satisfăcătoare.Adoptă metoda de amestecare cu bule, în care aerul este introdus în partea de jos a camerei de amestecare pentru a crea bule în lichid, după care vortexul puternic poate realiza o amestecare completă în câteva secunde.Au fost efectuate experimente de amestecare cu bule, iar rezultatele sunt prezentate în Figura suplimentară S6.Se poate observa că atunci când se aplică o presiune de 0,10 bar, amestecarea completă durează aproximativ 8 secunde.Prin creșterea presiunii la 0,20 bari, amestecarea completă se realizează în aproximativ 2 secunde.Metodele de calcul al eficienței amestecării sunt prezentate în secțiunea Metode.(3) Folosiți un magnet de rubidiu pentru a extrage bilele, apoi presurizați P3 (= 0,17 bar) prin orificiul P pentru a muta reactivii în camera de deșeuri.Pe fig.4b,c prezintă etapele de spălare pentru îndepărtarea impurităților din probă, după cum urmează: (1) Soluția de spălare A din camera W1 este descărcată în camera de amestecare sub presiune P1.(2) Apoi faceți procesul de amestecare a bulelor.(3) Soluția de spălare A este transferată în camera de lichid rezidual, iar microbilele din camera de amestecare sunt scoase de magnet.Spălarea W (Fig. 4c) a fost similară cu spălarea A (Fig. 4b).Trebuie remarcat faptul că fiecare etapă de spălare A și W a fost efectuată de două ori.Figura 4d prezintă etapele de eluare pentru eluarea ARN-ului din granule;etapele de eluare și introducere de amestecare sunt aceleași cu etapele de adsorbție și spălare a ARN descrise mai sus.Pe măsură ce reactivii de eluare sunt transferați în camera de reacție PCR la presiuni P3 și P4 (=0,23 bar), presiunea critică este atinsă pentru a etanșa brațul camerei de reacție PCR.În mod similar, presiunea P4 ajută și la etanșarea trecerii către camera de deșeuri.Astfel, toți reactivii de eluție au fost distribuiți uniform între cele patru camere de reacție PCR pentru a iniția reacțiile PCR multiplex.Procedura de mai sus este prezentată în filmul suplimentar S6.
În etapa de adsorbție a ARN, proba este introdusă în orificiul de admisie M și injectată în camera de amestecare împreună cu soluția de bile stocată anterior.După amestecarea și îndepărtarea granulelor, reactivii sunt distribuiți în camera de deșeuri.b și c etapele de spălare, introduceți diverși reactivi de spălare pre-depozitați în camera de amestecare, iar după amestecarea și îndepărtarea bilelor, transferați reactivii în camera de lichid rezidual.d Etapa de eluare: După introducerea reactivilor de eluare, amestecare și extracție a bilelor, reactivii sunt transferați în camera de reacție PCR.Curbele arată fluxul de lucru și parametrii aferenti diferitelor etape.Presiunea este presiunea exercitată prin camerele individuale.Volumul este volumul de lichid din camera de amestecare.Toate barele de scară au 1 cm.Datele brute sunt furnizate ca fișiere de date brute.
A fost efectuată o procedură de testare PCR, iar Figura suplimentară S7 prezintă profile termice care includ 20 de minute de timp de transcriere inversă și 60 de minute de timp de ciclu termic (95 și 60 ° C), cu un ciclu termic fiind de 90 s (Filmul suplimentar S7)..FAST-POCT necesită mai puțin timp pentru a finaliza un ciclu termic (90 de secunde) decât RT-PCR convențional (180 de secunde pentru un ciclu termic).Acest lucru poate fi explicat prin raportul mare suprafață la volum și inerția termică scăzută a camerei de reacție micro-PCR.Suprafața camerei este de 96,6 mm2 și volumul camerei este de 25 mm3, ceea ce face ca raportul suprafață la volum să fie de aproximativ 3,86.După cum se vede în figura suplimentară S10, zona de testare PCR a platformei noastre are o canelură pe panoul din spate, ceea ce face ca partea inferioară a camerei PCR să aibă o grosime de 200 µm.Un tampon elastic conductiv termic este atașat de suprafața de încălzire a controlerului de temperatură, asigurând contactul strâns cu partea din spate a cutiei de testare.Acest lucru reduce inerția termică a platformei și îmbunătățește eficiența de încălzire/răcire.În timpul ciclării termice, parafina încorporată în platformă se topește și curge în camera de reacție PCR, acționând ca un etanșant pentru a preveni evaporarea reactivului și contaminarea mediului (a se vedea filmul suplimentar S8).
Toate procesele de detectare PCR descrise mai sus au fost complet automatizate folosind un instrument FAST-POCT personalizat, constând dintr-o unitate de control al presiunii programată, o unitate de extracție magnetică, o unitate de control al temperaturii și o unitate de captare și procesare a semnalului fluorescent.De notat, am folosit platforma FAST-POCT pentru izolarea ARN și apoi am folosit probele de ARN extrase pentru reacțiile PCR folosind sistemul FAST-POCT și sistemul PCR desktop pentru comparație.Rezultatele au fost aproape aceleași ca cele prezentate în Figura suplimentară S8.Operatorul îndeplinește o sarcină simplă: introduce proba în camera M și introduce platforma în instrument.Rezultatele cantitative ale testelor sunt disponibile în aproximativ 82 de minute.Informații detaliate despre instrumentele FAST-POCT pot fi găsite în figura suplimentară.C9, C10 și C11.
Gripa cauzată de virusurile gripale A (IAV), B (IBV), C (ICV) și D (IDV) este un fenomen comun la nivel mondial.Dintre acestea, IAV și IBV sunt responsabile pentru cele mai grave cazuri și epidemii sezoniere, infectând 5-15% din populația lumii, provocând 3-5 milioane de cazuri grave și provocând 290.000-650.000 de decese anual.Boli respiratorii56,57.Diagnosticul precoce al IAV și IB este esențial pentru a reduce morbiditatea și povara economică asociată.Dintre tehnicile de diagnostic disponibile, reacția în lanț a polimerazei cu revers transcriptază (RT-PCR) este considerată cea mai sensibilă, specifică și precisă (>99%)58,59.Dintre tehnicile de diagnostic disponibile, reacția în lanț a polimerazei cu revers transcriptază (RT-PCR) este considerată cea mai sensibilă, specifică și precisă (>99%)58,59.Среди доступных диагностических методов полимеразная цепная реакция с обратной тратной транскри ется наиболее чувствительной, специфичной и точной (> 99%)58,59.Dintre metodele de diagnostic disponibile, reacția în lanț a polimerazei cu revers transcriptază (RT-PCR) este considerată cea mai sensibilă, specifică și precisă (> 99%)58,59. Из доступных диагностических методов полимеразная цепная реакция с обратной транских (Из доступных с обратной транских) ся наиболее чувствительной, специфичной и точной (>99%)58,59.Dintre metodele de diagnostic disponibile, reacția în lanț a polimerazei cu revers transcriptază (RT-PCR) este considerată cea mai sensibilă, specifică și precisă (>99%)58,59.Cu toate acestea, metodele tradiționale RT-PCR necesită pipetare, amestecare, distribuire și transfer repetat de fluid, limitând utilizarea acestora de către profesioniști în setări cu resurse limitate.Aici, platforma FAST-POCT a fost utilizată pentru detectarea PCR a IAV și, respectiv, IBV, pentru a obține limita lor inferioară de detecție (LOD).În plus, IAV și IBV au fost multiplexate pentru a discrimina diferitele patotipuri de la specii, oferind o platformă promițătoare pentru analiza genetică și capacitatea de a trata cu exactitate boala.
Pe fig.5a prezintă rezultatele testării HAV PCR utilizând 150 pl de ARN viral purificat ca probă.Pe fig.5a(i) arată că la o concentrație de HAV de 106 copii/ml, intensitatea fluorescenței (ΔRn) poate ajunge la 0,830, iar când concentrația este redusă la 102 copii/ml, ΔRn poate ajunge totuși la 0,365, ceea ce corespunde unei mai mari decât aceasta. din grupul martor negativ gol (0,002), de aproximativ 100 de ori mai mare.Pentru cuantificarea bazată pe șase experimente independente, a fost generată o curbă de calibrare liniară între log concentrația și pragul ciclului (Ct) al IAV (Fig. 5a(ii)), R2 = 0,993, variind de la 102-106 copii/mL.rezultatele sunt în acord cu metodele convenționale RT-PCR.Pe fig.5a(iii) arată imagini fluorescente ale rezultatelor testelor după 40 de cicluri ale platformei FAST-POCT.Am descoperit că platforma FAST-POCT poate detecta HAV până la 102 copii/mL.Cu toate acestea, metoda tradițională nu are o valoare Ct de 102 copii/mL, ceea ce o face un LOD de aproximativ 103 copii/ml.Am emis ipoteza că acest lucru se poate datora eficienței ridicate a amestecării cu bule.Experimentele de testare PCR au fost efectuate pe ARN IAV purificat pentru a evalua diferite metode de amestecare, inclusiv amestecarea prin agitare (aceeași metodă de amestecare ca în operațiunea RT-PCR convențională), amestecarea în flacoane (această metodă, 3 s la 0,12 bar) și fără amestecare ca grup de control ..Rezultatele pot fi găsite în Figura suplimentară S12.Se poate observa că la o concentrație mai mare de ARN (106 copii/mL), valorile Ct ale diferitelor metode de amestecare sunt aproape aceleași ca pentru amestecarea cu bule.Când concentrația de ARN a scăzut la 102 copii/mL, amestecul agitat și controalele nu au avut valori Ct, în timp ce metoda amestecului cu bule a dat încă o valoare Ct de 36,9, care a fost sub pragul Ct de 38. Rezultatele arată o caracteristică de amestecare dominantă. vezicule, ceea ce a fost demonstrat și în altă literatură, ceea ce poate explica și de ce sensibilitatea platformei FAST-POCT este puțin mai mare decât RT-PCR convențională.Pe fig.5b prezintă rezultatele analizei PCR a probelor de ARN IBV purificate variind de la 101 la 106 copii/ml.Rezultatele au fost similare cu testul IAV, realizând un R2 = 0,994 și un LOD de 102 copii/mL.
o analiză PCR a virusului gripal A (IAV) cu concentrații de IAV variind de la 106 la 101 copii/mL utilizând tampon TE ca martor negativ (NC).(i) Curba de fluorescență în timp real.(ii) Curba de calibrare liniară între concentrația logaritmică de ARN IAV și pragul ciclului (Ct) pentru metodele de testare FAST și convenționale.(iii) Imagine fluorescentă IAV FAST-POCT după 40 de cicluri.b, detectarea PCR a virusului gripal B (IBV) cu (i) spectru de fluorescență în timp real.(ii) Curba de calibrare liniară și (iii) imaginea de fluorescență FAST-POCT IBV după 40 de cicluri.Limita inferioară de detecție (LOD) pentru IAV și IBV folosind platforma FAST-POCT a fost de 102 copii/ml, ceea ce este mai mic decât metodele convenționale (103 copii/ml).c Rezultatele testelor multiplex pentru IAV și IBV.GAPDH a fost folosit ca control pozitiv și tampon TE a fost folosit ca control negativ pentru a preveni o posibilă contaminare și amplificarea de fond.Pot fi distinse patru tipuri diferite de eșantioane: (1) eșantioane negative numai pentru GAPDH („IAV-/IBV-”);(2) Infecția cu IAV („IAV+/IBV-”) cu IAV și GAPDH;(3) Infecția cu IBV („IAV-/IBV+”) cu IBV și GAPDH;(4) Infecția cu IAV/IBV („IAV+/IBV+”) cu IAV, IBV și GAPDH.Linia punctată reprezintă linia de prag.Au fost efectuate n = 6 experimente independente din punct de vedere biologic, datele sunt prezentate ca ± abatere standard.Datele brute sunt prezentate ca fișiere de date brute.
Pe fig.5c prezintă rezultatele testului de multiplexare pentru IAV/IBV.Aici, lizat de virus a fost folosit ca soluție de probă în loc de ARN purificat și patru primeri pentru IAV, IBV, GAPDH (control pozitiv) și tampon TE (control negativ) au fost adăugați la patru camere de reacție diferite ale platformei FAST-POCT.Controalele pozitive și negative sunt folosite aici pentru a preveni o posibilă contaminare și îmbunătățirea fundalului.Testele au fost împărțite în patru grupe: (1) Probe GAPDH-negative (“IAV-/IBV-”);(2) infectate cu IAV („IAV+/IBV-”) față de IAV și GAPDH;(3) IBV-.infectate (“IAV-”) -/IBV+”) IBV și GAPDH;(4) Infecția cu IAV/IBV („IAV+/IBV+”) cu IAV, IBV și GAPDH.Pe fig.5c arată că atunci când au fost aplicate probe negative, intensitatea fluorescenței ΔRn a camerei de control pozitiv a fost 0,860, iar ΔRn al IAV și IBV a fost similar cu controlul negativ (0,002).Pentru grupurile IAV+/IBV-, IAV-/IBV+ și IAV+/IBV+, camerele IAV/GAPDH, IBV/GAPDH și IAV/IBV/GAPDH au prezentat o intensitate semnificativă a fluorescenței, în timp ce celelalte camere au arătat chiar intensitate a fluorescenței pe fundal. nivel de 40 după ciclul termic.Din testele de mai sus, platforma FAST-POCT a arătat o specificitate remarcabilă și ne-a permis să patotipăm simultan diferite virusuri gripale.
Pentru a valida aplicabilitatea clinică a FAST-POCT, am testat 36 de specimene clinice (probe de tampon nazal) de la pacienți IB (n=18) și controale non-IB (n=18) (Figura 6a).Informațiile despre pacient sunt prezentate în Tabelul suplimentar 3. Starea infecției IB a fost confirmată în mod independent, iar protocolul de studiu a fost aprobat de către primul spital afiliat al Universității Zhejiang (Hangzhou, Zhejiang).Fiecare eșantion de pacienți a fost împărțit în două categorii.Unul a fost procesat folosind FAST-POCT, iar celălalt a fost procesat folosind un sistem PCR desktop (SLAN-96P, China).Ambele teste folosesc aceleași truse de purificare și detecție.Pe fig.6b prezintă rezultatele FAST-POCT și PCR convențională cu transcripție inversă (RT-PCR).Am comparat intensitatea fluorescenței (FAST-POCT) cu -log2(Ct), unde Ct este pragul ciclului pentru RT-PCR convențională.A existat un acord bun între cele două metode.FAST-POCT și RT-PCR au arătat o corelație pozitivă puternică cu o valoare a raportului Pearson (r) de 0,90 (Figura 6b).Apoi am evaluat acuratețea diagnosticului FAST-POCT.Distribuțiile intensității fluorescenței (FL) pentru probele pozitive și negative au fost furnizate ca măsură analitică independentă (Fig. 6c).Valorile FL au fost semnificativ mai mari la pacienții cu IB decât la martori (****P = 3,31 × 10-19; test t cu două cozi) (Fig. 6d).În continuare, au fost trasate curbele caracteristicilor de operare a receptorului IBV (ROC).Am constatat că acuratețea diagnosticului a fost foarte bună, cu o zonă sub curba de 1 (Fig. 6e).Vă rugăm să rețineți că, din cauza comenzii obligatorii de măști în China din cauza COVID-19, începând cu 2020, nu am identificat pacienți cu IBD, așa că toate probele clinice pozitive (adică, probele de tampon nazal) au fost doar pentru IBV.
Proiectarea studiului clinic.Un total de 36 de probe, inclusiv 18 mostre de pacienți și 18 controale non-gripale, au fost analizate folosind platforma FAST-POCT și RT-PCR convențională.b Evaluați consistența analitică dintre FAST-POCT PCR și RT-PCR convențională.Rezultatele au fost corelate pozitiv (Pearson r = 0,90).c Nivelurile intensității fluorescenței la 18 pacienți IB și 18 martori.d La pacienții cu IB (+), valorile FL au fost semnificativ mai mari decât în grupul de control (-) (****P = 3,31 × 10-19; test t cu două cozi; n = 36).Pentru fiecare parcelă pătrată, marcatorul negru din centru reprezintă mediana, iar liniile de jos și de sus ale casetei reprezintă percentilele 25 și, respectiv, 75.Mustații se extind până la punctele de date minime și maxime, care nu sunt considerate valori aberante.e curba ROC.Linia punctată d reprezintă valoarea prag estimată din analiza ROC.AUC pentru IBV este 1. Datele brute sunt furnizate ca fișiere de date brute.
In acest articol va prezentam FAST, care are caracteristicile necesare unui POCT ideal.Avantajele tehnologiei noastre includ: (1) dozare versatilă (în cascadă, simultană, secvențială și selectivă), eliberare la cerere (eliberare rapidă și proporțională a presiunii aplicate) și funcționare fiabilă (vibrații la 150 de grade) (2) depozitare pe termen lung (2 ani de testare accelerată, scădere în greutate aproximativ 0,3%);(3) capacitatea de a lucra cu lichide cu o gamă largă de umectare și vâscozitate (vâscozitate până la 5500 cP);(4) Economic (costul material estimat al dispozitivului FAST-POCT PCR este de aproximativ 1 USD).Prin combinarea distribuitoarelor multifuncționale, a fost demonstrată și aplicată o platformă integrată FAST-POCT pentru detectarea prin PCR a virusurilor gripale A și B.FAST-POCT durează doar 82 de minute.Testele clinice cu 36 de probe de tampon nazal au arătat o concordanță bună în intensitatea fluorescenței cu RT-PCR standard (coeficienți Pearson > 0,9).Testele clinice cu 36 de probe de tampon nazal au arătat o concordanță bună în intensitatea fluorescenței cu RT-PCR standard (coeficienți Pearson > 0,9).Клинические тесты с 36 образцами мазков из носа показали хорошее соответствие интестонси интестова ндартной ОТ-ПЦР (коэффициенты Пирсона > 0,9).Testele clinice cu 36 de probe de tampoane nazale au arătat un acord bun cu intensitatea fluorescenței RT-PCR standard (coeficienții Pearson > 0,9).RT-PCR Клинические испытания 36 образцов мазков из носа показали хорошее совпадение интение интенцов из носа показали хорошее совпадение интение интенцов мазков тандартной ОТ-ПЦР (коэффициент Пирсона > 0,9).Testarea clinică a 36 de probe de tampon nazal a arătat un acord bun al intensității fluorescenței cu RT-PCR standard (coeficientul Pearson > 0,9).În paralel cu această lucrare, diferite metode biochimice emergente (de exemplu, ciclul termic al plasmei, imunotestele fără amplificare și testele de funcționalizare a nanocorpilor) și-au arătat potențialul în POCT.Cu toate acestea, din cauza lipsei unei platforme POCT complet integrate și robuste, aceste metode necesită în mod inevitabil proceduri separate de pre-procesare (de exemplu, izolarea ARN44, incubarea45 și spălarea46), care completează și mai mult munca curentă cu aceste metode de implementare a funcțiilor POCT avansate cu parametrii necesari.performanță de preluare-în-răspuns-ieșire.În această lucrare, deși pompa de aer folosită pentru a activa supapa FAST este suficient de mică pentru a fi integrată într-un instrument de banc (Fig. S9, S10), ea totuși consumă o putere semnificativă și generează zgomot.În principiu, pompele pneumatice cu factor de formă mai mic pot fi înlocuite prin alte mijloace, cum ar fi utilizarea forței electromagnetice sau acționarea cu degetul.Alte îmbunătățiri pot include, de exemplu, adaptarea truselor pentru teste biochimice diferite și specifice, folosind noi metode de detectare care nu necesită sisteme de încălzire/răcire, oferind astfel o platformă POCT fără instrumente pentru aplicațiile PCR.Considerăm că, având în vedere că platforma FAST oferă o modalitate de manipulare a lichidelor, credem că tehnologia FAST propusă prezintă potențialul de a crea o platformă comună nu numai pentru testarea biomedicală, ci și pentru monitorizarea mediului, testarea calității alimentelor, sinteza materialelor și a medicamentelor. ..
Colectarea și utilizarea specimenelor de tampon nazal uman a fost aprobată de Comitetul de etică al primului spital afiliat al Universității Zhejiang (IIT20220330B).Au fost recoltate 36 de probe de tampon nazal, care au implicat 16 adulți < 30 de ani, 7 adulți > 40 de ani și 19 bărbați, 17 femei.Au fost recoltate 36 de probe de tampon nazal, care au implicat 16 adulți < 30 de ani, 7 adulți > 40 de ani și 19 bărbați, 17 femei.Было собрано 36 образцов мазков из носа, в которых приняли участие 16 взрослых мазков из носа, в которых приняли участие 16 взрослых 16 взрослых < 30 лыетро лет, 19 мужчин и 17 женщин.Treizeci și șase de probe de tampon nazal au fost recoltate de la 16 adulți cu vârsta <30 de ani, 7 adulți cu vârsta peste 40 de ani, 19 bărbați și 17 femei..Datele demografice sunt prezentate în Tabelul suplimentar 3. A fost obținut consimțământul informat de la toți participanții.Toți participanții au fost suspectați de gripă și au fost testați voluntar, fără compensație.
Baza și capacul FAST sunt fabricate din acid polilactic (PLA) și imprimate de imprimanta 3D Ender 3 Pro (Shenzhen Transcend 3D Technology Co., Ltd.).Banda cu două fețe a fost achiziționată de la Adhesives Research, Inc. Model 90880. Filmul PET de 100 um grosime a fost achiziționat de la McMaster-Carr.Atât adezivul, cât și pelicula PET au fost tăiate cu ajutorul tăietorului Silhouette Cameo 2 de la Silhouette America, Inc. Filmul elastic este realizat din material PDMS prin turnare prin injecție.Mai întâi, un cadru PET de 200 µm grosime a fost tăiat folosind un sistem laser și lipit pe o foaie de PMMA de 3 mm grosime folosind bandă adezivă cu două fețe de 100 µm.Precursorul PDMS (Sylgard 184; Partea A: Partea B = 10:1, Dow Corning) a fost apoi turnat în matriță și a fost folosită o tijă de sticlă pentru a îndepărta excesul de PDMS.După întărire la 70°C timp de 3 ore, pelicula de PDMS cu grosimea de 300 μm a putut fi dezlipită din matriță.
Fotografiile pentru distribuție versatilă, publicare la cerere și performanță fiabilă sunt realizate cu o cameră de mare viteză (Sony AX700 1000 fps).Agitatorul orbital utilizat în testul de fiabilitate a fost achiziționat de la SCILOGEX (SCI-O180).Presiunea aerului este generată de un compresor de aer, iar mai multe regulatoare digitale de presiune sunt utilizate pentru a regla valoarea presiunii.Procesul de testare a comportamentului curgerii este următorul.O cantitate predeterminată de fluid a fost injectată în dispozitivul de testare și a fost folosită o cameră de mare viteză pentru a înregistra comportamentul curgerii.Imagini statice au fost apoi preluate din videoclipuri cu comportamentul fluxului la ore fixe, iar zona rămasă a fost calculată folosind software-ul Image-Pro Plus, care a fost apoi înmulțit cu adâncimea camerei pentru a calcula volumul.Detalii despre sistemul de testare a comportamentului curgerii pot fi găsite în figura suplimentară S4.
Injectați 50 µl de microbile și 100 µl de apă deionizată în dispozitivul de amestecare a fiolei.Fotografiile de performanță mixtă au fost realizate cu o cameră de mare viteză la fiecare 0,1 secunde la presiuni de 0,1 bar, 0,15 bar și 0,2 bar.Informațiile despre pixeli în timpul procesului de amestecare pot fi obținute din aceste imagini folosind software-ul de procesare a fotografiilor (Photoshop CS6).Și eficiența amestecării poate fi obținută cu următoarea ecuație 53.
unde M este eficiența amestecării, N este numărul total de pixeli ai probei, iar ci și \(\bar{c}\) sunt concentrațiile normalizate și așteptate.Eficiența amestecării variază de la 0 (0%, neamestecat) la 1 (100%, complet amestecat).Rezultatele sunt prezentate în Figura suplimentară S6.
Kit RT-PCR în timp real pentru IAV și IBV, inclusiv probe de ARN IAV și IBV (nr. cat. RR-0051-02/RR-0052-02, Liferiver, China), tampon Tris-EDTA (buffer TE nr. B541019 , Sangon Biotech, China), Kit de purificare ARN cu control pozitiv (Nr. parte Z-ME-0010, Liferiver, China) și Soluția GAPDH (Nr. Parte M591101, Sangon Biotech, China) sunt disponibile comercial.Trusa de purificare a ARN include un tampon de legare, spălare A, spălare W, eluent, microbile magnetice și un purtător acrilic.Trusele RT-PCR în timp real IAV și IBV includ amestecul de detectare a acidului nucleic IFVA PCR și enzima RT-PCR.Se adaugă 6 µl de AcrylCarrier și 20 µl de sferele magnetice la 500 µl de soluție tampon de legare, se agită bine și apoi se prepară soluția de sferele.Se adaugă 21 ml de etanol la spălările A și W, se agită bine pentru a obține soluții ale spălărilor A și, respectiv, W.Apoi, 18 pl de amestec fluorescent PCR cu acid nucleic IFVA și 1 pl de enzimă RT-PCR au fost adăugate la 1 pl de soluție TE, agitate și centrifugate timp de câteva secunde, obținându-se 20 pl de primeri IAV și IBV.
Urmați următoarea procedură de purificare a ARN: (1) Adsorbția ARN.Se pipetează 526 µl de soluție de granule într-un tub de centrifugă de 1,5 ml și se adaugă 150 µl de probă, apoi se agită manual tubul în sus și în jos de 10 ori.Se transferă 676 µl de amestec pe coloana de afinitate și se centrifughează la 1,88 x 104 g timp de 60 de secunde.Drenurile ulterioare sunt apoi aruncate.(2) Prima etapă a spălării.Se adaugă 500 µl de soluție de spălare A în coloana de afinitate, se centrifughează la 1,88 x 104 g timp de 40 s și se aruncă soluția uzată.Acest proces de spălare a fost repetat de două ori.(3) a doua etapă de spălare.Se adaugă 500 µl de soluție de spălare W în coloana de afinitate, se centrifughează la 1,88 x 104 g timp de 15 s și se aruncă soluția uzată.Acest proces de spălare a fost repetat de două ori.(4) Eluare.Se adaugă 200 pl de eluat în coloana de afinitate și se centrifughează la 1,88 x 104 g timp de 2 minute.(5) RT-PCR: eluatul a fost injectat în 20 μl de soluție de primer într-un tub PCR, apoi tubul a fost plasat într-un aparat de testare PCR în timp real (SLAN-96P) pentru a efectua procesul RT-PCR.Întregul proces de detectare durează aproximativ 140 de minute (20 de minute pentru purificarea ARN și 120 de minute pentru detectarea PCR).
S-au adăugat în prealabil 526 ui de soluție de bile, 1000 ui de soluție de spălare A, 1000 ui de soluție de spălare W, 200 ui de eluat și 20 ui de soluție de primer și au fost depozitate în camerele M, W1, W2, E și camere de detecție PCR.Ansamblu platformă.Apoi, 150 µl de probă au fost pipetați în camera M și platforma FAST-POCT a fost introdusă în instrumentul de testare prezentat în Figura suplimentară S9.După aproximativ 82 de minute, rezultatele testului au fost disponibile.
Cu excepția cazului în care se menționează altfel, toate rezultatele testelor sunt prezentate ca medie ± SD după cel puțin șase replici folosind doar platforma FAST-POCT și probe independente din punct de vedere biologic.Nu au fost excluse date din analiză.Experimentele nu sunt întâmplătoare.Cercetătorii nu au fost orbi la sarcinile de grup în timpul experimentului.
Pentru mai multe informații despre proiectarea studiului, consultați rezumatul Raportului de cercetare în natură legat de acest articol.
Datele care susțin rezultatele acestui studiu sunt disponibile în Informații suplimentare.Acest articol oferă datele originale.
Chagla, Z. & Madhukar, P. Rapelurile COVID-19 din națiunile bogate vor întârzia vaccinurile pentru toți.Chagla, Z. & Madhukar, P. Rapelurile COVID-19 din națiunile bogate vor întârzia vaccinurile pentru toți.Chagla, Z. și Madhukar, P. Rapelurile COVID-19 în țările bogate vor întârzia vaccinurile pentru toată lumea.Chagla, Z. și Madhukar, P. Revaccinarea împotriva COVID-19 în țările bogate va întârzia vaccinarea pentru toată lumea.Medicina nationala.27, 1659–1665 (2021).
Faust, L. şi colab.Testarea SARS-CoV-2 în țările cu venituri mici și medii: disponibilitate și accesibilitate în sectorul medical privat.infecție microbiană.22, 511–514 (2020).
Organizația Mondială a Sănătății.Prevalența și incidența globală a infecțiilor cu transmitere sexuală vindecabile selectate: o revizuire și estimări.Geneva: OMS, WHO/HIV_AIDS/2 https://apps.who.int/iris/bitstream/handle/10665/66818/WHO_HIV_AIDS_2001.02.pdf (2001).
Fenton, EM şi colab.Mai multe benzi de testare cu flux lateral turnate 2D.Aplicație ASS.Alma Mater.Inter milan.1, 124–129 (2009).
Schilling, KM şi colab.Dispozitiv de analiză pe hârtie microfluidic complet închis.anus.Chimic.84, 1579–1585 (2012).
Lapenter, N. şi colab.Imunocromatografia competitivă pe hârtie, cuplată cu electrozi modificați cu enzime, permite monitorizarea fără fir și determinarea electrochimică a cotininei urinare.Senzorii 21, 1659 (2021).
Zhu, X. şi colab.Cuantificarea biomarkerilor de boală cu o platformă versatilă de fluid lateral integrată cu nanozime folosind un glucometru.senzor biologic.Bioelectronica.126, 690–696 (2019).
Boo, S. şi colab.Bandă de testare de sarcină pentru detectarea bacteriilor patogene folosind nanoflori hibride concanavalin A-gonadotropină corionică umană-Cu3(PO4)2, separare magnetică și citire pe telefonul inteligent.Microcalculator.Revistă.185, 464 (2018).