Hatur nuhun pikeun ngadatangan www.chinacdoe.com.Versi browser anu anjeun anggo gaduh dukungan CSS kawates.Pikeun pangalaman anu pangsaéna, kami nyarankeun yén anjeun nganggo browser anu diropéa (atanapi nganonaktipkeun Mode Kasaluyuan dina Internet Explorer).Samentawis waktos, pikeun mastikeun dukungan anu terus-terusan, kami bakal ngajantenkeun situs tanpa gaya sareng JavaScript.
Sistem lab-on-a-chip sareng kamampuan dina situs nawiskeun poténsi pikeun diagnosis anu gancang sareng akurat sareng mangpaat dina setélan terbatas sumber daya dimana alat-alat biomedis sareng profésional anu dilatih henteu sayogi.Nanging, nyiptakeun sistem uji titik-perawatan anu sakaligus ngagaduhan sadaya fitur anu dipikabutuh pikeun dispensing multi-fungsi, pelepasan on-demand, kinerja anu dipercaya, sareng neundeun réagen jangka panjang tetep janten tantangan utama.Di dieu urang ngajelaskeun hiji téhnologi switch perjalanan mikro uas-actuated nu bisa ngamanipulasi cairan dina sagala arah, nyadiakeun respon tepat jeung proporsional kana tekanan hawa dilarapkeun, sarta tetep stabil ngalawan gerakan dadakan sarta geter.Dumasar kana téknologi, kami ogé ngajelaskeun pamekaran sistem réaksi ranté polimérase anu ngahijikeun bubuka réagen, campur sareng fungsi réaksi sadayana dina hiji prosés, anu ngalaksanakeun "sampel-in-jawaban-kaluar" kinerja pikeun sadaya sampel nasal klinis ti 18 pasien kalayan. Influenza jeung 18 kontrol individu, dina concordance alus inténsitas fluoresensi jeung réaksi ranté polimérase baku (koéfisién Pearson > 0,9).Dumasar kana téknologi, kami ogé ngajelaskeun pamekaran sistem réaksi ranté polimérase anu ngahijikeun bubuka réagen, campur sareng fungsi réaksi sadayana dina hiji prosés, anu ngalaksanakeun kinerja "sampel-in-jawaban-kaluar" pikeun sadaya sampel nasal klinis tina 18 pasien. kalawan Influenza jeung 18 kontrol individu, dina concordance alus inténsitas fluoresensi jeung réaksi ranté polimérase baku (koéfisién Pearson> 0,9).Осоввавуяваь э. Вевеныенаеаеаеаенггев, Смииии Eлиниеиити борухhsht kitu ноеing édiaum 18 semiating нип 15 jeung 18 отдельных контролей, в хорошем соответствии интенсивности флуоресреценции со стандартной полимеразпноицефции Пирсона> 0,9).Dumasar kana téknologi ieu, kami ogé ngajelaskeun pamekaran sistem réaksi ranté polimérase anu ngagabungkeun fungsi nyuntik, nyampur, sareng ngaréaksikeun dina hiji prosés, ngamungkinkeun sampel-in-réspon-kaluar pikeun sadaya spésimén nasal klinis ti 18 pasien influenza.jeung 18 kontrol individu, dina perjangjian alus jeung baku inténsitas fluoresensi réaksi ranté polimérase (koéfisién Pearson urang> 0,9).Dumasar kana téknologi ieu, kami ogé ngajelaskeun pamekaran sistem réaksi ranté polimérase anu ngahijikeun fungsi suntikan réagen, campur, sareng réaksi pikeun nganalisis sadaya spésimén nasal klinis tina 18 sampel nasal spésimén pasien. Influenza sareng 18 kontrol individu, inténsitas fluoresensi cocog. ogé kalayan réaksi ranté polimérase standar (koéfisién Pearson> 0,9).Platform anu diusulkeun ngajamin otomatisasi analisa biomedis anu dipercaya sahingga tiasa ngagancangkeun komersialisasi sauntuyan alat uji titik-of-care.
Panyakit manusa anu muncul, sapertos pandémik 2020 COVID-19 anu parantos maéhan jutaan jiwa, nyababkeun ancaman serius pikeun kaséhatan global sareng peradaban manusa1.Deteksi awal, gancang sareng akurat panyakit penting pikeun ngontrol panyebaran virus sareng ningkatkeun hasil perawatan.Ékosistem diagnostik inti dumasar kana laboratorium terpusat dimana conto tés dikirim ka rumah sakit atanapi klinik diagnostik sareng dijalankeun ku para profesional ayeuna ngabatesan aksés pikeun ampir 5.8 milyar jalma sadunya, khususna anu hirup dina setélan terbatas sumber daya.dimana aya kakurangan alat biomedis anu mahal sareng spesialis anu mumpuni.clinicians 2. Ku kituna, aya hiji kabutuhan urgent pikeun ngembangkeun hiji mirah tur ramah-pamaké lab-on-a-chip sistem kalawan titik-of-perawatan nguji (POCT) kamampuhan nu bisa nyadiakeun clinicians kalayan informasi diagnostik timely keur nyieun kaputusan diagnosis informed. .jeung perlakuan 3.
Pedoman Organisasi Kaséhatan Dunia (WHO) nyatakeun yén POCT idéal kedah terjangkau, ramah-pamaké (gampang dianggo kalayan latihan minimal), akurat (ngahindarkeun négatip palsu atanapi positip palsu), gancang sareng dipercaya (nyadiakeun sipat kaulangan anu hadé), sareng deliverable ( sanggup neundeun jangka panjang sarta gampang sadia pikeun pamaké tungtung)4.Pikeun nyumponan sarat ieu, sistem POCT kedah nyayogikeun fitur-fitur ieu: dosing serbaguna pikeun ngirangan campur tangan manual, sékrési on-demand pikeun skala angkutan réagen pikeun hasil tés anu akurat, sareng kinerja anu dipercaya pikeun tahan geter lingkungan.Ayeuna, alat POCT nu paling loba dipaké nyaéta strip aliran gurat5,6 diwangun ku sababaraha lapisan mémbran nitroselulosa porous nu nyorong jumlah leutik sampel ka hareup, ngaréaksikeun jeung réagen pre-immobilized ku gaya kapilér.Sanaos kauntungan tina béaya rendah, betah dianggo, sareng hasil anu gancang, alat POCT dumasar jalur aliran ngan ukur tiasa dianggo pikeun tés biologis (contona, tés glukosa7,8 sareng tés kakandungan9,10) tanpa ngabutuhkeun analisa multi-tahap.réaksi (misalna ngamuat sababaraha réagen, campur, multiplexing).Sajaba ti éta, gaya nyetir nu ngadalikeun gerakan cairan (ie, gaya kapilér) teu nyadiakeun konsistensi alus, utamana antara bets, hasilna reproducibility goréng11 sarta nyieun pita aliran gurat utamana mangpaat pikeun detection12,13 alus.
Kamampuhan manufaktur dimekarkeun dina micro- sarta nanoscale geus nyieun kasempetan pikeun ngembangkeun alat POCT microfluidic pikeun measurements kuantitatif14,15,16,17.Ku nyaluyukeun sipat panganteur 18, 19 jeung géométri saluran 20, 21, 22, gaya kapilér jeung laju aliran alat ieu bisa dikawasa.Tapi, réliabilitasna, khususna pikeun cairan anu baseuh pisan, tetep teu katampi kusabab katepatan manufaktur, cacad bahan, sareng sensitipitas kana geter lingkungan.Salaku tambahan, saprak aliran kapilér diciptakeun dina antarmuka gas-cair, teu aya aliran tambahan anu tiasa diwanohkeun, khususna saatos ngeusian saluran mikrofluida ku cairan.Ku alatan éta, pikeun deteksi leuwih kompleks, sababaraha léngkah tina suntikan sampel kudu dipigawé24,25.
Diantara alat microfluidic, alat microfluidic centrifugal ayeuna salah sahiji solusi pangalusna pikeun POCT26,27.Mékanisme drive na nguntungkeun sabab gaya nyetir tiasa dikontrol ku nyaluyukeun laju rotasi.Sanajan kitu, disadvantage nyaeta gaya centrifugal sok diarahkeun ka tepi luar alat, sahingga hésé pikeun nerapkeun réaksi multi-hambalan diperlukeun pikeun analisis leuwih kompleks.Sanajan gaya nyetir tambahan (misalna kapilér 28, 29 sarta loba batur 30, 31, 32, 33, 34, 35) salian gaya centrifugal diwanohkeun pikeun dosing multifunctional, mindahkeun cairan teu kaduga masih bisa lumangsung alatan gaya tambahan ieu umumna pesenan. gedéna leuwih handap tina gaya centrifugal, sahingga ngan éféktif dina rentang operasi leutik atawa teu sadia on demand jeung release cair.Incorporating manipulasi pneumatic kana microfluidics centrifugal kayaning métode kinétik centrifugal 36, 37, 38, métode thermopneumatic 39 jeung métode pneumatic aktip 40 geus kabuktian alternatif pikaresepeun.Kalayan pendekatan counterfugodynamic, rongga tambahan sareng saluran mikro ngahubungkeun diintegrasikeun kana alat pikeun aksi éksternal sareng internal, sanaos efisiensi ngompa na (dina kisaran 75% dugi ka 90%) gumantung pisan kana jumlah siklus ngompa sareng viskositas. tina cairanana.Dina métode thermopneumatic, mémbran latex sarta chamber mindahkeun cairan husus dirancang pikeun ngégél atawa muka deui inlet nalika volume hawa trapped dipanaskeun atawa tiis.Tapi, setelan pemanasan/pendinginan ngenalkeun masalah réspon anu laun sareng ngabatesan pamakeanna dina tés térmosensitif (contona, amplifikasi réaksi ranté polimérase (PCR).Kalayan pendekatan pneumatik anu aktip, sékrési on-demand sareng gerakan ka jero dihontal ku aplikasi simultaneous tekanan positip sareng laju rotasi anu cocog sareng gancang ku motor-speed tinggi.Aya pendekatan suksés séjén ngan ngagunakeun actuator pneumatic (tekanan positif 41, 42 atawa tekanan négatip 43) jeung desain klep normalna ditutup.Ku successively nerapkeun tekanan dina chamber pneumatic, cair ieu ngompa maju peristaltically, sarta klep ilaharna ditutup nyegah backflow cairan alatan peristalsis, sahingga merealisasikan operasi cair kompléks.Nanging, ayeuna ngan aya sajumlah kawates téknologi microfluidic anu tiasa ngalaksanakeun operasi cair kompléks dina hiji alat POCT, kalebet dispensing multi-fungsi, pelepasan on-demand, kinerja anu dipercaya, neundeun jangka panjang, nanganan cairan viskositas tinggi, jeung manufaktur ongkos-éféktif.Kabéh dina waktos anu sareng.Kurangna operasi fungsional multi-hambalan ogé tiasa janten salah sahiji alesan kunaon ngan ukur sababaraha produk POCT komérsial sapertos Cepheid, Binx, Visby, Cobas Liat, sareng Rhonda parantos suksés diwanohkeun dina pasar terbuka dugi ka ayeuna.
Dina makalah ieu, urang ngajukeun actuator microfluidic pneumatic dumasar kana téhnologi switch mikro ring héjo (FAST).FAST ngagabungkeun sakabeh sipat diperlukeun dina waktos anu sareng pikeun rupa-rupa réagen ti microliter mun mililiter.FAST diwangun ku mémbran elastis, levers sareng blok.Tanpa aplikasi tekanan hawa, mémbran, levers sareng blok tiasa ditutup pageuh sareng cairan di jero tiasa disimpen kanggo waktos anu lami.Nalika tekanan anu pas diterapkeun sareng disaluyukeun kana panjang uas, diafragma ngalegaan sareng ngadorong uas ka posisi kabuka, ngamungkinkeun cairan ngaliwat.Hal ieu ngamungkinkeun pangukuran multifungsi cair dina cara kaskade, simultaneous, sequential atanapi selektif.
Kami parantos ngembangkeun sistem PCR nganggo FAST pikeun ngahasilkeun hasil réspon-in-sampel pikeun deteksi virus influenza A sareng B (IAV sareng IBV).Urang ngahontal wates handap deteksi (LOD) tina 102 salinan/mL, assay multiplex kami némbongkeun spésifisitas pikeun IAV jeung IBV sarta diwenangkeun pathotyping virus influenza.Hasil uji klinis ngagunakeun sampel swab nasal ti 18 pasien sareng 18 jalma séhat nunjukkeun konkordansi anu hadé dina inténsitas fluoresensi sareng standar RT-PCR (koéfisién Pearson> 0.9).Hasil uji klinis ngagunakeun sampel swab nasal ti 18 pasien sareng 18 jalma séhat nunjukkeun konkordansi anu hadé dina inténsitas fluoresensi sareng standar RT-PCR (koéfisién Pearson> 0.9).Результати клинических испытаний с использованием образца мазка из носа от 18 пационтов и 18 здоровых лицит тка нтенсивности флуоресценции стандартной ОТ-ПЦР (коэффициенты Пирсона > 0,9).Hasil uji klinis ngagunakeun sampel swab nasal ti 18 pasien jeung 18 individu cageur némbongkeun kasapukan alus antara inténsitas fluoresensi standar RT-PCR (koéfisién Pearson urang> 0.9).0.9） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Результати клинических испытаний с использованием образцов назальных мазков от 18 пациентов и 18 здоровых лит спорт жду интенсивностью флуоресценции и стандартной ОТ-ПЦР (коэффициент Пирсона > 0,9).Hasil uji klinis ngagunakeun spésimén swab nasal ti 18 pasien sareng 18 jalma séhat nunjukkeun kasapukan anu hadé antara inténsitas fluoresensi sareng standar RT-PCR (koéfisién Pearson> 0.9).Estimasi biaya bahan tina alat FAST-POCT kira-kira US$1 (Tabel Tambahan 1) jeung bisa dikurangan deui ku cara make padika manufaktur skala badag (misalna injection molding).Nyatana, alat POCT berbasis FAST ngagaduhan sadaya fitur anu diperyogikeun ku WHO sareng cocog sareng metode uji biokimia énggal sapertos siklus termal plasma44, immunoassays45 gratis amplifikasi sareng tés fungsionalisasi nanobody46 anu mangrupikeun tulang tonggong sistem POCT.kamungkinan.
Dina Gbr.1a nunjukkeun struktur platform FAST-POCT, anu diwangun ku opat kamar cair: kamar pre-storage, kamar campuran, kamar réaksi, sareng kamar runtah.Konci pikeun kadali aliran cairan nyaéta desain FAST (diwangun ku mémbran elastis, levers sareng blok) anu aya di kamar pre-panyimpen sareng kamar campuran.Salaku métode pneumatically actuated, desain FAST nyadiakeun kadali aliran cairan tepat, kaasup switching katutup / kabuka, dosing serbaguna, on-demand release cairan, operasi dipercaya (misalna insensitivity kana Geter lingkungan), sarta neundeun jangka panjang.Platform FAST-POCT diwangun ku opat lapisan: lapisan backing, lapisan film elastis, lapisan pilem plastik, sareng lapisan panutup, sapertos anu dipidangkeun dina tampilan anu digedékeun dina Gbr. 1b (ogé dipidangkeun sacara rinci dina Gambar Tambahan S1 sareng S2 ).Sadaya saluran sareng kamar angkutan cairan (sapertos kamar panyimpen sareng réaksi) dipasang dina substrat PLA (asam polylactic) mimitian ti 0,2 mm (bagian ipis) dugi ka 5 mm kandel.Bahan pilem elastis nyaéta PDMS kandel 300 µm anu gampang ngalegaan nalika tekanan hawa diterapkeun kusabab "ketebalan ipis" sareng modulus élastisitasna rendah (sakitar 2,25 MPa47).Lapisan pilem poliétilén didamel tina poliétilén terephthalate (PET) kalayan kandel 100 µm pikeun ngajaga pilem elastis tina deformasi kaleuleuwihan alatan tekanan hawa.Cocog jeung kamar, lapisan substrat geus levers disambungkeun ka lapisan panutup (dijieunna tina PLA) ku hinges ngadalikeun aliran cairan.Film elastis ieu glued kana lapisan backing maké pita napel dua sisi (ARseal 90880) jeung ditutupan ku pilem plastik.Tilu lapisan dirakit dina substrat ngagunakeun desain T-klip dina lapisan panutup.T-clamp boga gap antara dua suku.Nalika klip ieu diselapkeun kana alur, dua suku ngagulung rada, lajeng balik ka kaayaan aslina tur pageuh kabeungkeut tutup jeung tonggong nalika aranjeunna ngaliwatan alur (Suplemén Gbr. S1).Opat lapisan teras dirakit nganggo konektor.
Diagram skéma tina platform anu ngagambarkeun rupa-rupa kompartemen fungsional sareng fitur FAST.b diagram enlarged tina platform FAST-POCT.c Poto platform gigireun koin saparapat dollar AS.
Mékanisme kerja platform FAST-POCT dipidangkeun dina Gambar 2. Komponén konci nyaéta blok dina lapisan dasar sareng hinges dina lapisan panutup, anu nyababkeun desain gangguan nalika opat lapisan dirakit nganggo bentuk T. .Lamun euweuh tekanan hawa diterapkeun (Gbr. 2a), gangguan pas ngabalukarkeun hinge ngabengkokkeun jeung deform, sarta gaya sealing diterapkeun ngaliwatan uas pikeun mencet pilem elastis ngalawan blok, sarta cairan dina rongga segel diartikeun. salaku kaayaan disegel.Ieu kudu dicatet yén dina kaayaan ieu, uas ngagulung ka luar, ditémbongkeun saperti dina pintonan samping di Gbr. 2a.Lamun hawa geus disadiakeun (Gbr. 2b), mémbran elastis expands kaluar nuju panutup sarta ngadorong uas nepi, sahingga muka celah antara uas jeung blok pikeun cairan ngalir kana chamber salajengna, nu diartikeun hiji kaayaan kabuka. .Saatos sékrési tekanan hawa, uas bisa balik deui ka posisi aslina tur tetep ketat alatan élastisitas hinge nu.Pidéo ngeunaan gerakan uas dibere dina pilem tambahan S1.
A. diagram skéma sareng poto nalika ditutup.Dina henteuna tekanan, uas pencét mémbran ngalawan blok, sarta cairanana disegel.b Dina kaayaan alus.Nalika tekanan diterapkeun, mémbran ngalegaan sareng ngadorong uas ka luhur, janten saluranna dibuka sareng cairan tiasa ngalir.c Nangtukeun ukuran karakteristik tekanan kritis.Diménsi ciri kaasup panjang uas (L), jarak antara geser jeung hinge (l) jeung ketebalan tina Tonjolan uas (t).Fs nyaéta gaya compaction dina titik throttle B. q nyaéta beban sebaran seragam dina uas.Tx * ngagambarkeun torsi dimekarkeun ku uas hinged.Tekanan kritis nyaéta tekanan anu dipikabutuh pikeun ngangkat tuas sareng ngajantenkeun cairan ngalir.d Hasil téoritis jeung ékspérimén ngeunaan hubungan antara tekanan kritis jeung ukuran unsur.n = 6 percobaan bebas dipigawé sarta data ditémbongkeun salaku ± simpangan baku.Data atah dibere salaku file data atah.
Model analitik dumasar kana téori beam parantos dikembangkeun pikeun nganalisis gumantungna tekanan kritis Pc dimana celah dibuka dina parameter geometri (contona, L nyaéta panjang uas, l nyaéta jarak antara blok sareng blok. engsel, S nyaéta lever Wewengkon kontak jeung cairan t nyaéta ketebalan tina tonjolan uas, ditémbongkeun saperti dina Gbr. 2c).Sakumaha wincikan dina Catetan Tambahan sareng Gambar Tambahan S3, celahna dibuka nalika \({P}_{c}\ge \frac{2{F}_{s}l}{SL}\), dimana Fs nyaéta torsi. \ ({T}_{x}^{\ast}(={F}_{s}l)\) pikeun ngaleungitkeun gaya anu aya hubunganana sareng interferensi pas sareng nyababkeun engsel ngagulung.Réspon ékspérimén sareng modél analitik nunjukkeun kasapukan anu saé (Gbr. 2d), nunjukkeun yén tekanan kritis Pc ningkat kalayan ningkatna t / l sareng turunna L, anu gampang dijelaskeun ku modél balok klasik, nyaéta torsi ningkat ku t / Angkat. .Ku kituna, analisis téoritis kami jelas nunjukeun yen tekanan kritis bisa éféktif dikawasa ku nyaluyukeun panjang uas L jeung rasio t / l, nu nyadiakeun dasar penting pikeun desain platform FAST-POCT.
Platform FAST-POCT nyayogikeun dispensing multifungsi (ditémbongkeun dina Gambar 3a kalayan inset sareng ékspérimén), anu mangrupikeun fitur anu paling penting pikeun POCT anu suksés, dimana cairan tiasa ngalir ka arah mana waé sareng dina urutan naon waé (cascade, simultaneous, sequential) atanapi multichannel selektif. dispensing.- fungsi dosing.Dina Gbr.3a (i) nembongkeun mode dosing cascaded nu dua atawa leuwih chambers anu cascaded ngagunakeun blok pikeun misahkeun rupa réaktan sarta uas pikeun ngadalikeun kaayaan kabuka sarta ditutup.Nalika tekanan diterapkeun, cairan ngalir ti luhur ka kamar handap dina cara cascade.Ieu kudu dicatet yén chambers cascade bisa ngeusi bahan kimia baseuh atawa bahan kimia garing kayaning powders lyophilized.Dina percobaan dina Gbr. 3a(i), tinta beureum ti chamber luhur ngalir babarengan jeung bubuk ngalelep bulao ( tambaga sulfat) kana chamber kadua jeung robah warna ka warna bulao poék lamun ngahontal chamber handap.Éta ogé nunjukkeun tekanan kontrol pikeun cairan anu dipompa.Nya kitu, nalika hiji uas disambungkeun ka dua kamar, éta jadi mode suntik simultaneous, ditémbongkeun saperti dina Gbr.3a(ii), dimana cairanana tiasa disebarkeun seragam dina dua atanapi langkung kamar nalika tekanan diterapkeun.Kusabab tekanan kritis gumantung kana panjang uas, panjang uas bisa disaluyukeun pikeun ngahontal pola suntik sequential ditémbongkeun saperti dina Gbr.3a(iii).Uas panjang (kalayan tekanan kritis Pc_long) disambungkeun ka chamber B sarta uas pondok (kalawan tekanan kritis Pc_short > Pc_long) disambungkeun ka chamber A. Salaku tekanan P1 (Pc_long <P1 <Pc_short) ieu dilarapkeun, ngan cairanana beureum. bisa ngalir ka chamber B jeung nalika tekanan ieu ngaronjat nepi P2 (> Pc_short), cairan biru bisa ngalir ka chamber A. mode suntik sequential Ieu lumaku pikeun cairan béda mindahkeun kana chambers patali maranéhanana dina urutan, nu kritis pikeun POCT suksés. alat.Uas panjang (kalayan tekanan kritis Pc_long) disambungkeun ka chamber B sarta uas pondok (kalawan tekanan kritis Pc_short > Pc_long) disambungkeun ka chamber A. Salaku tekanan P1 (Pc_long
a Ilustrasi tugas multifungsi, nyaéta (i) cascading, (ii) simultaneous, (iii) sequential, jeung (iv) tugas selektif.Kurva ngagambarkeun alur kerja sareng parameter tina opat modus distribusi ieu.b Hasil tés neundeun jangka panjang dina cai deionisasi jeung étanol.n = 5 percobaan bebas dipigawé sarta data ditémbongkeun salaku ± sd c.Demonstrasi uji stabilitas nalika alat FAST sareng alat klep kapiler (CV) aya dina (i) kaayaan statik sareng (ii) ngageter.(iii) Jilid vs waktos keur FAST na CV alat dina rupa frékuénsi sudut.d Publikasi hasil tés dina paménta pikeun (i) alat CEPAT jeung (ii) alat CV.(iii) Hubungan antara volume sareng waktos kanggo alat FAST sareng CV nganggo mode tekanan intermittent.Sadaya skala bar, 1 cm.Data atah disayogikeun salaku file data atah.
Panyimpenan réagen jangka panjang mangrupikeun fitur penting anu sanés pikeun alat POCT anu suksés anu bakal ngamungkinkeun tanaga anu teu terlatih pikeun nanganan sababaraha réagen.Sanaos seueur téknologi nunjukkeun poténsina pikeun neundeun jangka panjang (contona, 35 microdispensers, 48 bungkus lepuh, sareng 49 bungkus iteuk), kompartemen panampi khusus diperyogikeun pikeun nampung bungkusan, anu ningkatkeun biaya sareng pajeulitna;Saterusna, mékanisme panyimpen ieu teu ngidinan pikeun on-demand dispensing sarta ngabalukarkeun wastes réagen alatan sésa dina bungkusan nu.Kamampuhan panyimpen jangka panjang diverifikasi ku ngalaksanakeun tés hirup anu gancangan nganggo bahan PMMA mesin CNC kusabab rada kasar sareng résistansi kana permeasi gas (Suplemén Gambar S5).Alat uji dieusian ku cai deionisasi (cai deionisasi) sareng étanol 70% (simulasi réagen volatil) dina suhu 65 ° C salami 9 dinten.Duanana cai deionisasi jeung étanol disimpen maké aluminium foil pikeun meungpeuk aksés ti luhur.Persamaan Arrhenius jeung énergi aktivasina penetrasi dilaporkeun dina literatur50,51 dipaké pikeun ngitung sarimbag real-time.Dina Gbr.3b nembongkeun hasil leungitna beurat rata-rata pikeun 5 sampel disimpen dina 65 ° C salila 9 poé, sarua jeung 0,30% pikeun cai deionized sarta 0,72% pikeun 70% étanol leuwih 2 taun dina 23 ° C.
Dina Gbr.3c nunjukkeun tés geter.Kusabab klep kapiler (CV) mangrupikeun metode penanganan cairan anu paling populer di antara alat POCT28,29 anu tos aya, alat CV 300 µm rubak sareng 200 µm jero dianggo pikeun ngabandingkeun.Ieu bisa ditempo yén nalika kadua alat eta tetep cicing, cairan dina FAST-POCT platform segel jeung cairan dina alat CV konci up alatan ékspansi dadakan tina saluran, nu ngurangan gaya kapilér.Tapi, nalika frékuénsi sudut vibrator orbital ningkat, cairan dina platform FAST-POCT tetep disegel, tapi cairan dina alat CV ngalir ka kamar handap (tingali ogé Film Suplemén S3).Ieu nunjukkeun yén hinges deformable tina platform FAST-POCT bisa nerapkeun gaya mékanis kuat ka modul pikeun nutup pageuh cairan dina chamber nu.Nanging, dina alat CV, cairan dipikagaduh kusabab kasaimbangan antara fase padet, hawa, sareng cair, nyiptakeun instability, sareng geter tiasa ngaganggu kasaimbangan sareng nyababkeun paripolah aliran anu teu kaduga.Kauntungannana platform FAST-POCT nyaéta nyayogikeun fungsionalitas anu dipercaya sareng ngahindarkeun kagagalan ku ayana geter anu biasana lumangsung nalika pangiriman sareng operasi.
Fitur penting séjén tina platform FAST-POCT nyaéta sékrési on-demand, anu mangrupikeun syarat konci pikeun analisa kuantitatif.Dina Gbr.3d ngabandingkeun pelepasan on-demand tina platform FAST-POCT sareng alat CV.Ti Gbr.3d (iii) urang tingali yén alat FAST ngabales gancang kana sinyal tekanan.Nalika tekanan diterapkeun kana platform FAST-POCT, cairan ngalir, nalika tekanan dileupaskeun, aliran langsung dieureunkeun (Gbr. 3d (i)).Peta ieu bisa dipedar ku balik elastis gancang hinge, nu mencet uas deui ngalawan blok, nutup chamber nu.Tapi, cairan terus ngalir dina alat CV, ahirna ngahasilkeun volume cairan anu teu disangka-sangka kira-kira 100 µl saatos tekanan dileupaskeun (Gambar 3d(ii) sareng Pilem Tambahan S4).Ieu tiasa dijelaskeun ku ngaleungitkeun pangaruh pinning kapilér nalika ngabasahan lengkep CV saatos suntikan munggaran.
Kamampuhan pikeun nanganan cairan tina rupa-rupa wettability sareng viskositas dina alat anu sami tetep janten tantangan pikeun aplikasi POCT.Wettability goréng bisa ngakibatkeun leaks atawa kabiasaan aliran teu kaduga sejenna dina saluran, sarta parabot ancillary kayaning mixers vortex, centrifuges jeung saringan anu mindeng diperlukeun pikeun nyiapkeun cairan kacida kentel 52 .Kami nguji hubungan antara tekanan kritis sareng sipat cairan (kalayan rupa-rupa wettability sareng viskositas).Hasilna ditémbongkeun dina Table 1 jeung Video S5.Ieu bisa ditempo yén cairan tina wettability béda jeung viskositas bisa disegel dina chamber, sarta nalika tekanan diterapkeun, malah cair jeung viskositas nepi ka 5500 cP bisa dipindahkeun ka chamber padeukeut, sahingga mungkin pikeun ngadeteksi sampel kalawan luhur. viskositas (ie sputum, sampel kentel pisan dipaké pikeun diagnosis kasakit engapan).
Ku ngagabungkeun alat dispensing multifungsi di luhur, rupa-rupa alat POCT basis FAST bisa dimekarkeun.Hiji conto dipidangkeun dina Gambar 1. Tutuwuhan ngandung hiji chamber pre-gudang, a chamber Pergaulan, a chamber réaksi sarta chamber runtah.Réagen bisa disimpen dina chamber pre-storage pikeun période nambahan waktu lajeng discharged kana chamber Pergaulan.Kalayan tekanan anu pas, réaktan anu dicampur tiasa ditransfer sacara selektif ka kamar runtah atanapi kamar réaksi.
Kusabab deteksi PCR mangrupikeun standar emas pikeun ngadeteksi patogén sapertos H1N1 sareng COVID-19 sareng ngalibatkeun sababaraha léngkah réaksi, kami nganggo platform FAST-POCT pikeun deteksi PCR salaku aplikasi.Dina Gbr.4 nunjukkeun prosés tés PCR nganggo platform FAST-POCT.Kahiji, réagen éluting, réagen microbead magnét, larutan cuci A, jeung larutan cuci W dipipetkeun kana kamar pre-storage E, M, W1 jeung W2, masing-masing.Tahap adsorpsi RNA dipidangkeun dina Gbr.4a sarta nyaéta kieu: (1) nalika tekanan P1 (= 0,26 bar) diterapkeun, sampel ngalir kana chamber M sarta discharged kana chamber Pergaulan.(2) tekanan hawa P2 (= 0,12 bar) disadiakeun ngaliwatan port A disambungkeun ka handap chamber Pergaulan.Sanajan sababaraha métode Pergaulan geus ditémbongkeun poténsi maranéhanana dina Pergaulan cair dina platform POCT (misalna serpentine Pergaulan 53, Pergaulan acak 54 sarta bets Pergaulan 55), efisiensi Pergaulan maranéhanana sarta efektivitas masih teu nyugemakeun.Ieu adopts metoda gelembung Pergaulan, nu hawa diwanohkeun kana handap chamber Pergaulan nyieun gelembung dina cairan, nu satutasna vortex kuat bisa ngahontal nyampur lengkep dina sababaraha detik.Percobaan pencampuran gelembung dilaksanakeun sareng hasilna dipidangkeun dina Gambar Tambahan S6.Ieu bisa ditempo yén nalika tekanan 0,10 bar diterapkeun, campur lengkep nyokot ngeunaan 8 detik.Ku ningkatkeun tekanan ka 0,20 bar, pencampuran lengkep kahontal dina sakitar 2 detik.Métode pikeun ngitung efisiensi campuran dibere dina bagian Métode.(3) Paké magnet rubidium pikeun nimba manik, lajeng pressurize P3 (= 0,17 bar) ngaliwatan port P pikeun mindahkeun réagen kana chamber runtah.Dina Gbr.4b,c nunjukkeun léngkah-léngkah nyeuseuh pikeun ngaleungitkeun najis tina sampel sapertos kieu: (1) Solusi cuci A tina kamar W1 dialirkeun kana kamar pencampur tekanan P1.(2) Lajeng ngalakukeun prosés nyampur gelembung.(3) Leyuran cuci A ditransferkeun ka chamber cair runtah, sarta microbeads dina chamber Pergaulan ditarik kaluar ku magnet.Ngumbah W (Gbr. 4c) éta sarupa ngumbah A (Gbr. 4b).Ieu kudu dicatet yén unggal hambalan cuci A jeung W dipigawé dua kali.Gambar 4d nembongkeun léngkah élusi pikeun élute RNA tina manik;léngkah-léngkah bubuka élusi sareng campuran sami sareng léngkah-léngkah adsorpsi RNA sareng cucian anu dijelaskeun di luhur.Nalika réagen élusi ditransferkeun kana kamar réaksi PCR dina tekenan P3 sareng P4 (= 0,23 bar), tekanan kritis ngahontal pikeun ngégél panangan kamar réaksi PCR.Nya kitu, tekanan P4 ogé mantuan pikeun ngégél petikan ka chamber runtah.Ku kituna, sakabéh réagen élusi disebarkeun merata diantara opat kamar réaksi PCR pikeun ngamimitian réaksi PCR multipleks.Prosedur di luhur dipidangkeun dina Pilem Tambahan S6.
Dina hambalan adsorption RNA, sampel diwanohkeun kana inlet M sarta nyuntik kana chamber campur babarengan jeung solusi bead disimpen saméméhna.Saatos nyampur sareng ngaleungitkeun granul, réagen disebarkeun kana ruangan runtah.b jeung c nyeuseuh léngkah, ngenalkeun rupa-rupa réagen cuci tos disimpen kana chamber Pergaulan, sarta sanggeus Pergaulan jeung nyoplokkeun manik, mindahkeun réagen ka chamber cair runtah.d Léngkah élusi: Saatos ngawanohkeun réagen élusi, campur sareng ékstraksi manik, réagen ditransferkeun ka kamar réaksi PCR.Kurva nunjukkeun alur kerja sareng parameter anu aya hubunganana tina sababaraha tahapan.Tekanan nyaéta tekanan anu dilakukeun ngaliwatan kamar individu.Volume nyaéta volume cairan dina chamber campur.Sadaya bar skala 1 cm.Data atah disayogikeun salaku file data atah.
Prosedur tés PCR dilakukeun sareng Gambar Tambahan S7 nampilkeun profil termal kalebet 20 menit waktos transkripsi sabalikna sareng 60 menit waktos siklus termal (95 sareng 60 ° C), kalayan hiji siklus termal nyaéta 90 s (Supplementary Movie S7)..FAST-POCT ngabutuhkeun sakedik waktos pikeun ngarengsekeun hiji siklus termal (90 detik) tibatan RT-PCR konvensional (180 detik pikeun hiji siklus termal).Ieu tiasa dijelaskeun ku legana permukaan anu luhur pikeun rasio volume sareng inersia termal rendah tina kamar réaksi mikro-PCR.Beungeut chamber nyaeta 96,6 mm2 jeung volume chamber nyaeta 25 mm3, sahingga beungeut jeung rasio volume kira 3,86.Sapertos katingal dina Gambar Tambahan S10, daérah uji PCR platform kami ngagaduhan alur dina panel tukang, ngajantenkeun bagian handap ruangan PCR 200 µm kandel.Pad elastis konduktif termal napel dina permukaan pamanas pangendali suhu, mastikeun kontak caket sareng tonggong kotak tés.Ieu ngurangan inersia termal tina platform jeung ngaronjatkeun efisiensi pemanasan / cooling.Salila siklus termal, parafin anu dipasang dina platform ngalembereh sareng ngalir kana kamar réaksi PCR, janten sealant pikeun nyegah évaporasi réagen sareng kontaminasi lingkungan (tingali Film Suplemén S8).
Sadaya prosés deteksi PCR anu dijelaskeun di luhur otomatis otomatis nganggo alat FAST-POCT anu didamel khusus, diwangun ku unit kontrol tekanan anu diprogram, unit ékstraksi magnét, unit kontrol suhu, sareng unit newak sareng ngolah sinyal fluoresensi.Catetan, kami nganggo platform FAST-POCT pikeun isolasi RNA teras nganggo conto RNA anu diekstrak pikeun réaksi PCR nganggo sistem FAST-POCT sareng sistem PCR desktop pikeun ngabandingkeun.Hasilna ampir sami sareng anu dipidangkeun dina Gambar Tambahan S8.Operator ngalaksanakeun tugas basajan: ngenalkeun sampel kana M-chamber jeung inserts platform kana instrumen.Hasil tés kuantitatif sayogi sakitar 82 menit.Inpormasi anu lengkep ngeunaan alat FAST-POCT tiasa dipendakan dina gambar tambahan.C9, C10 jeung C11.
Influenza disababkeun ku virus influenza A (IAV), B (IBV), C (ICV) jeung D (IDV) mangrupakeun fenomena global umum.Tina ieu, IAV sareng IBV tanggung jawab pikeun kasus anu paling parah sareng wabah musiman, nginféksi 5-15% tina populasi sadunya, nyababkeun 3-5 juta kasus parah sareng nyababkeun 290,000-650,000 maotna unggal taun.Kasakit engapan56,57.Diagnosis awal IAV sareng IB penting pisan pikeun ngirangan morbiditas sareng beban ékonomi anu aya hubunganana.Diantara téknik diagnostik anu sayogi, réaksi ranté polimérase transkripse balik (RT-PCR) dianggap paling sénsitip, spésifik, sareng akurat (> 99%) 58,59.Diantara téknik diagnostik anu sayogi, réaksi ranté polimérase transkripse balik (RT-PCR) dianggap paling sénsitip, spésifik, sareng akurat (> 99%) 58,59.Среди доступных диагностических методов полимеразная цепная реакция с обратной транскриптазой (ОТ-ПЦР) слестина специфичной и точной (> 99%)58,59.Diantara metodeu diagnostik anu sayogi, réaksi ranté polimérase transcriptase balik (RT-PCR) dianggap paling sénsitip, spésifik sareng akurat (> 99%)58,59. Из доступных диагностических методов полимеразная цепная реакция с обратной транскриптазой (ОТ-ПЦР) считач специфичной и точной (>99%)58,59.Tina metode diagnostik anu sayogi, réaksi ranté polimérase transkripse balik (RT-PCR) dianggap paling sénsitip, spésifik sareng akurat (> 99%) 58,59.Tapi, métode RT-PCR tradisional merlukeun pipetting terus-terusan, campur, dispensing jeung mindahkeun cairan, ngawatesan pamakéan maranéhanana ku professional dina setélan kawates sumberdaya.Di dieu, platform FAST-POCT dianggo pikeun deteksi PCR IAV sareng IBV, masing-masing, pikeun kéngingkeun wates deteksi handap (LOD).Sajaba ti éta, IAV jeung IBV geus multiplexed mun ngabedakeun antara pathotypes béda sakuliah spésiés, nyadiakeun platform ngajangjikeun pikeun analisis genetik jeung kamampuhan pikeun akurat ngubaran kasakit.
Dina Gbr.5a nunjukkeun hasil tés HAV PCR nganggo 150 µl RNA virus anu dimurnikeun salaku sampel.Dina Gbr.5a (i) nunjukkeun yén dina konsentrasi HAV 106 salinan / ml, inténsitas fluoresensi (ΔRn) tiasa ngahontal 0,830, sareng nalika konsentrasi diréduksi jadi 102 salinan / ml, ΔRn masih tiasa ngahontal 0,365, anu langkung luhur tibatan éta. tina grup kontrol négatip kosong (0,002), ngeunaan 100 kali leuwih luhur.Pikeun kuantifikasi dumasar kana genep percobaan bebas, kurva calibration linier dihasilkeun antara konsentrasi log jeung bangbarung siklus (Ct) IAV (Gbr. 5a(ii)), R2 = 0.993, mimitian ti 102-106 salinan / ml.hasilna aya dina perjangjian alus kalawan métode RT-PCR konvensional.Dina Gbr.5a (iii) nunjukkeun gambar fluoresensi hasil tés saatos 40 siklus platform FAST-POCT.Kami mendakan yén platform FAST-POCT tiasa ngadeteksi HAV dugi ka 102 salinan / ml.Tapi, metodeu tradisional henteu gaduh nilai Ct dina 102 salinan/mL, sahingga LOD sakitar 103 salinan/mL.Kami hipotésis yén ieu tiasa disababkeun ku efisiensi tinggi tina campuran gelembung.Percobaan uji PCR dilakukeun dina IAV RNA anu dimurnikeun pikeun ngévaluasi rupa-rupa padika pencampuran, kalebet campur gaul (metoda pencampuran anu sami sareng operasi RT-PCR konvensional), pergaulan vial (metoda ieu, 3 detik dina bar 0,12) sareng henteu aya pergaulan salaku kelompok kontrol. ..Hasilna tiasa dipendakan dina Gambar Tambahan S12.Ieu tiasa katingali yén dina konsentrasi RNA anu langkung luhur (106 salinan / mL), nilai Ct tina metode campuran anu béda ampir sami sareng pikeun campuran gelembung.Nalika konsentrasi RNA turun ka 102 salinan/mL, campuran shake jeung kontrol teu boga nilai Ct, sedengkeun metoda gelembung campuran masih masihan nilai Ct 36,9, nu handap ambang Ct 38. Hasilna nunjukkeun ciri pencampuran dominan. vesikel, anu ogé parantos ditingalikeun dina literatur sanés, anu ogé tiasa ngajelaskeun naha sensitipitas platform FAST-POCT rada luhur tibatan RT-PCR konvensional.Dina Gbr.5b nembongkeun hasil analisis PCR sampel IBV RNA dimurnikeun mimitian ti 101 nepi ka 106 salinan / ml.Hasilna sami sareng tes IAV, ngahontal R2 = 0,994 sareng LOD 102 salinan / ml.
analisis PCR virus influenza A (IAV) kalawan konsentrasi IAV mimitian ti 106 nepi ka 101 salinan/mL ngagunakeun TE buffer salaku kontrol négatip (NC).(i) Kurva fluoresensi waktu nyata.(ii) Kurva calibration linier antara konsentrasi IAV RNA logaritmik jeung bangbarung siklus (Ct) pikeun FAST jeung métode nguji konvensional.(iii) IAV FAST-POCT gambar fluoresensi sanggeus 40 siklus.b, deteksi PCR virus influenza B (IBV) kalawan (i) spéktrum fluoresensi real-time.(ii) kurva calibration linier jeung (iii) FAST-POCT IBV gambar fluoresensi sanggeus 40 siklus.Batesan deteksi handap (LOD) pikeun IAV sareng IBV nganggo platform FAST-POCT nyaéta 102 salinan / ml, anu langkung handap tina metode konvensional (103 salinan / ml).c Hasil tés multipleks pikeun IAV jeung IBV.GAPDH dipaké salaku kontrol positif sarta TE panyangga dipaké salaku kontrol négatip pikeun nyegah kontaminasi mungkin jeung Gedekeun latar.Opat tipe sampel béda bisa dibédakeun: (1) sampel négatip GAPDH-hijina ("IAV- / IBV-");(2) Inféksi IAV ("IAV+/IBV-") kalawan IAV jeung GAPDH;(3) Inféksi IBV ("IAV- / IBV +") kalawan IBV na GAPDH;(4) Inféksi IAV/IBV (“IAV+/IBV+”) kalawan IAV, IBV jeung GAPDH.Garis dotted ngagambarkeun garis bangbarung.n = 6 percobaan bebas biologis dipigawé, data ditémbongkeun salaku ± simpangan baku.Data atah dibere salaku file data atah.
Dina Gbr.5c nembongkeun hasil tes multiplexing pikeun IAV / IBV.Di dieu, virus lysate dipaké salaku solusi sampel dina tempat RNA dimurnikeun, sarta opat primers pikeun IAV, IBV, GAPDH (kontrol positif) jeung TE panyangga (kontrol négatip) ditambahkeun kana opat kamar réaksi béda tina platform FAST-POCT.Kadali positip sareng négatif dianggo di dieu pikeun nyegah kamungkinan kontaminasi sareng paningkatan latar.Tés dibagi kana opat grup: (1) sampel GAPDH-négatip ("IAV-/IBV-");(2) IAV-kainféksi ("IAV + / IBV-") versus IAV na GAPDH;(3) IBV-.kainféksi (“IAV-”) -/IBV+”) IBV jeung GAPDH;(4) Inféksi IAV/IBV (“IAV+/IBV+”) jeung IAV, IBV jeung GAPDH.Dina Gbr.5c nunjukkeun yén nalika sampel négatip diterapkeun, inténsitas fluoresensi ΔRn tina kamar kontrol positip nyaéta 0.860, sareng ΔRn tina IAV sareng IBV sami sareng kontrol négatip (0.002).Pikeun grup IAV+/IBV-, IAV-/IBV+ jeung IAV+/IBV+, kaméra IAV/GAPDH, IBV/GAPDH jeung IAV/IBV/GAPDH masing-masing némbongkeun inténsitas fluoresensi anu signifikan, sedengkeun kaméra séjénna malah némbongkeun inténsitas fluoresensi dina latar tukang. tingkat 40 sanggeus Ngabuburit termal.Tina tés di luhur, platform FAST-POCT nunjukkeun spésifisitas anu luar biasa sareng ngamungkinkeun urang sakaligus patotipe virus influenza anu béda.
Pikeun ngonfirmasi aplikasi klinis FAST-POCT, kami nguji 36 spésimén klinis (spésimén swab irung) ti pasien IB (n = 18) sareng kontrol non-IB (n = 18) (Gambar 6a).Inpormasi pasien dibere dina Table Suplemén 3. Status inféksi IB dikonfirmasi sacara mandiri sareng protokol ulikan disatujuan ku Rumah Sakit Affiliate Universitas Zhejiang (Hangzhou, Zhejiang).Unggal sampel pasien dibagi kana dua kategori.Hiji diolah nganggo FAST-POCT sareng anu sanésna diolah nganggo sistem PCR desktop (SLAN-96P, China).Duanana assays ngagunakeun purifikasi jeung deteksi kit sarua.Dina Gbr.6b nunjukkeun hasil FAST-POCT sareng PCR transkripsi sabalikna konvensional (RT-PCR).Urang ngabandingkeun inténsitas fluoresensi (FAST-POCT) kalawan -log2(Ct), dimana Ct teh bangbarung siklus pikeun RT-PCR konvensional.Aya kasapukan alus antara dua métode.FAST-POCT sareng RT-PCR nunjukkeun korelasi positip anu kuat kalayan nilai rasio Pearson (r) 0,90 (Gambar 6b).Urang teras ditaksir akurasi diagnostik tina FAST-POCT.Inténsitas fluoresensi (FL) sebaran pikeun sampel positif jeung negatif disadiakeun salaku ukuran analitik bebas (Gbr. 6c).Nilai FL nyata leuwih luhur di penderita IB ti di kadali (**** P = 3.31 × 10-19; dua-buntut t-test) (Gbr. 6d).Salajengna, kurva karakteristik operasi panarima IBV (ROC) diplot.Urang kapanggih yén akurasi diagnostik éta pohara alus, kalawan aréa handapeun kurva 1 (Gbr. 6e).Punten dicatet yén kusabab pesenan topéng wajib di China kusabab COVID-19 dugi ka 2020, kami henteu acan ngaidentifikasi pasien kalayan IBD, janten sadaya spésimén klinis anu positif (nyaéta, spésimén swab nasal) ngan ukur pikeun IBV.
Desain ulikan klinis.Jumlahna aya 36 conto, kalebet 18 conto pasien sareng 18 kontrol non-influenza, dianalisis nganggo platform FAST-POCT sareng RT-PCR konvensional.b Assess konsistensi analitik antara FAST-POCT PCR jeung konvensional RT-PCR.Hasilna pakait positif (Pearson r = 0.90).c Tingkat inténsitas fluoresensi dina 18 pasien IB sareng 18 kontrol.d Dina penderita IB (+), nilai FL nyata leuwih luhur ti di grup kontrol (-) (**** P = 3.31 × 10-19; dua-buntut t-test; n = 36).Pikeun unggal plot pasagi, spidol hideung di tengah ngagambarkeun median, sarta handap jeung garis luhur kotak ngagambarkeun persentil 25 jeung 75, mungguh.Kumis ngalegaan ka titik data minimum jeung maksimum, nu teu dianggap outliers.e kurva ROC.Garis dotted d ngagambarkeun nilai bangbarung diperkirakeun tina analisis ROC.AUC pikeun IBV nyaéta 1. Data atah disadiakeun salaku file data atah.
Dina tulisan ieu, kami nampilkeun FAST, anu ngagaduhan ciri anu dipikabutuh pikeun POCT idéal.Kaunggulan tina téhnologi kami ngawengku: (1) Dosing serbaguna (cascade, simultaneous, sequential jeung selektif), release on demand (gancang jeung sabanding release tekanan dilarapkeun) jeung operasi dipercaya (geter dina 150 derajat) (2) gudang jangka panjang. (2 taun nguji gancangan, leungitna beurat ngeunaan 0,3%);(3) kamampuhan pikeun digawekeun ku cair kalawan rupa-rupa wettability na viskositas (viskositas nepi ka 5500 cP);(4) Ékonomi (Estimasi biaya bahan alat PCR FAST-POCT kira-kira US$1).Ku ngagabungkeun dispenser multifungsi, platform FAST-POCT terpadu pikeun deteksi PCR virus influenza A jeung B dibuktikeun jeung diterapkeun.FAST-POCT ngan butuh 82 menit.Uji klinis sareng 36 sampel swab nasal nunjukkeun konkordansi anu saé dina inténsitas fluoresensi sareng standar RT-PCR (koéfisién Pearson> 0.9).Uji klinis sareng 36 sampel swab nasal nunjukkeun konkordansi anu saé dina inténsitas fluoresensi sareng standar RT-PCR (koéfisién Pearson> 0.9).Клинические тесты с 36 образцами мазков из носа показали хорошее соответвие интенсивности флуоресценции Тенфорский иенты Пирсона > 0,9).Tés klinis kalawan 36 sampel swabs nasal némbongkeun kasapukan alus kalawan inténsitas fluoresensi standar RT-PCR (koefisién Pearson urang > 0.9).RT-PCR. Клинические испытания 36 образцов мазков из носа показали хорошее совпадение интенсивности флуоресценции Россия ициент Пирсона > 0,9).Uji klinis tina 36 spésimén swab nasal nunjukkeun kasapukan anu hadé ngeunaan inténsitas fluoresensi sareng standar RT-PCR (koéfisién Pearson> 0,9).Paralel sareng karya ieu, rupa-rupa métode biokimia anu muncul (contona, siklus termal plasma, immunoassay bébas amplifikasi, sareng uji fungsionalisasi nanobody) parantos nunjukkeun poténsina dina POCT.Nanging, kusabab kurangna platform POCT anu terintegrasi sareng kuat, metode ieu pasti meryogikeun prosedur pra-prosés anu misah (contona, isolasi RNA44, inkubasi45 sareng cuci46), anu salajengna ngalengkepan padamelan ayeuna sareng metode ieu pikeun ngalaksanakeun fungsi POCT canggih sareng parameter diperlukeun.kinerja dipulut-di-réspon-kaluaran.Dina karya ieu, sanajan pompa hawa dipaké pikeun ngaktipkeun klep gancang cukup leutik bisa terpadu kana instrumen benchtop (Gbr. S9, S10), masih meakeun kakuatan signifikan sarta ngahasilkeun noise.Sacara prinsip, pompa pneumatik faktor bentuk anu langkung alit tiasa diganti ku cara anu sanés, sapertos nganggo gaya éléktromagnétik atanapi aktuasi ramo.Perbaikan salajengna tiasa kalebet, contona, adaptasi kit pikeun uji biokimia anu béda sareng khusus, nganggo metode deteksi énggal anu henteu peryogi sistem pemanasan / cooling, sahingga nyayogikeun platform POCT anu gratis pikeun aplikasi PCR.Kami yakin yén nunjukkeun yén platform FAST nyayogikeun cara pikeun ngamanipulasi cairan, kami yakin yén téknologi FAST anu diusulkeun nampilkeun poténsi pikeun nyiptakeun platform umum henteu ngan ukur pikeun uji biomedis, tapi ogé pikeun ngawaskeun lingkungan, uji kualitas pangan, bahan sareng sintésis ubar. ..
Koléksi sareng panggunaan spésimén swab nasal manusa parantos disatujuan ku Komite Etika Rumah Sakit Afiliasi Pertama Universitas Zhejiang (IIT20220330B).36 sampel swab nasal dikumpulkeun, ngawengku 16 déwasa < 30 taun, 7 dewasa > 40 taun, sarta 19 lalaki, 17 awéwé.36 sampel swab nasal dikumpulkeun, ngawengku 16 déwasa < 30 taun, 7 dewasa > 40 taun, sarta 19 lalaki, 17 awéwé.Было собрано 36 образцов мазков из носа, в которых приняли участие 16 взрослых < 30 лет, 7 взрослых , 1 стар 9 стар енщин.Tilu puluh genep spésimén swab nasal dikumpulkeun ti 16 déwasa <30 taun, 7 déwasa umur 40 taun, 19 lalaki sareng 17 awéwé..Data demografi dibere dina Table Suplemén 3. Informed idin dicandak ti sakabéh pamilon.Sadaya pamilon disangka ngagaduhan influenza sareng diuji sacara sukarela tanpa kompensasi.
Dasar sareng tutup FAST didamel tina asam polylactic (PLA) sareng dicitak ku printer Ender 3 Pro 3D (Shenzhen Transcend 3D Technology Co., Ltd.).Pita dua sisi dibeuli ti Adhesives Research, Inc. Model 90880. Pilem pepet 100 µm kandel dibeuli ti McMaster-Carr.Duanana napel jeung pilem pepet dipotong ngagunakeun Silhouette Cameo 2 cutter ti Silhouette America, Inc. Film elastis dijieunna tina bahan PDMS ku injection molding.Kahiji, pigura PET kandel 200 µm dipotong ngagunakeun sistem laser sarta glued kana lambar PMMA kandel 3 mm ngagunakeun 100 µm pita napel dua sisi.prékursor PDMS (Sylgard 184; Bagian A: Bagian B = 10: 1, Dow Corning) ieu lajeng dituang kana kapang jeung rod kaca dipaké pikeun miceun kaleuwihan PDMS.Saatos curing dina 70 ° C. salila 3 jam, film PDMS kandel 300 μm bisa peeled kaluar kapang.
Poto pikeun distribusi serbaguna, penerbitan on-demand jeung kinerja dipercaya dicandak ku kaméra-speed tinggi (Sony AX700 1000 fps).Shaker orbital anu digunakeun dina uji réliabilitas dibeuli ti SCILOGEX (SCI-O180).Tekanan hawa dihasilkeun ku compressor hawa, sarta sababaraha régulator tekanan precision digital dipaké pikeun nyaluyukeun nilai tekanan.Prosés tés paripolah alur nyaéta kieu.Jumlah cairan anu tos ditangtukeun disuntikkeun kana alat uji sareng kaméra kecepatan luhur dianggo pikeun ngarékam paripolah aliran.Gambar tetep dicandak tina pidéo tina paripolah aliran dina waktos anu tetep, sareng daérah sésana diitung nganggo parangkat lunak Image-Pro Plus, anu teras dikalikeun ku jero kaméra pikeun ngitung volume.Rincian sistem uji paripolah aliran tiasa dipendakan dina Gambar Tambahan S4.
Nyuntikkeun 50 µl microbeads sareng 100 µl cai deionisasi kana alat pencampur vial.Poto kinerja campuran dicandak ku kaméra speed tinggi unggal 0,1 detik dina tekanan 0,1 bar, 0,15 bar jeung 0,2 bar.Inpo piksel salila prosés blending tiasa didapet tina gambar ieu ngagunakeun software ngolah poto (Photoshop CS6).Sareng efisiensi campur tiasa dihontal ku Persamaan 53 di handap ieu.
dimana M nyaéta efisiensi campuran, N nyaéta jumlah total piksel sampel, sarta ci jeung \(\bar{c}\) nyaéta konsentrasi dinormalisasi jeung ekspektasi dinormalisasi.Efisiensi campur antara 0 (0%, teu dicampur) dugi ka 1 (100%, dicampur lengkep).Hasilna dipidangkeun dina Gambar Tambahan S6.
Real-time RT-PCR kit pikeun IAV na IBV, kaasup IAV na IBV sampel RNA (ucing. No. RR-0051-02 / RR-0052-02, Liferiver, Cina), Tris-EDTA panyangga (TE panyangga No. B541019 , Sangon Biotéh, Cina), Positip Control RNA purifikasi Kit (Bagian No. Z-ME-0010, Liferiver, Cina) jeung Solusi GAPDH (Bagian No. M591101, Sangon Biotéh, Cina) sadia komersil.Kit purifikasi RNA ngawengku panyangga mengikat, cuci A, cuci W, eluent, microbeads magnét, sarta pamawa akrilik.IAV sareng IBV real-time RT-PCR kit kalebet campuran deteksi PCR asam nukléat IFVA sareng énzim RT-PCR.Tambahkeun 6 µl AcrylCarrier sareng 20 µl manik magnét kana 500 µl larutan panyangga anu ngariung, kocok saé teras nyiapkeun solusi manik.Nambahkeun 21 ml étanol pikeun ngumbah A jeung W, ngocok ogé pikeun ménta solusi tina washes A jeung W, masing-masing.Saterusna, 18 µl campuran PCR fluoresensi kalayan asam nukléat IFVA jeung 1 µl énzim RT-PCR ditambahkeun kana 1 µl larutan TE, dikocok jeung disentrifugasi salila sababaraha detik, meunangkeun 20 µl primer IAV jeung IBV.
Turutan prosedur purifikasi RNA ieu: (1) adsorpsi RNA.Pipet 526 µl larutan pellet kana tabung centrifuge 1,5 ml sareng tambahkeun 150 µl sampel, teras sacara manual ngocok tabung ka luhur sareng ka handap 10 kali.Pindahkeun 676 µl campuran kana kolom afinitas sareng centrifuge dina 1,88 x 104 g salami 60 detik.Solokan saterusna dipiceun.(2) Tahap kahiji nyeuseuh.Tambahkeun 500 µl larutan cuci A kana kolom afinitas, centrifuge dina 1,88 x 104 g salila 40 detik, sarta piceun solusi spent.Prosés cuci ieu diulang dua kali.(3) tahap kadua nyeuseuh.Tambahkeun 500 µl larutan cuci W kana kolom afinitas, centrifuge dina 1,88 × 104 g salila 15 detik sarta piceun solusi spent.Prosés cuci ieu diulang dua kali.(4) Élusi.Tambahkeun 200 µl eluate kana kolom afinitas sarta centrifuge dina 1,88 x 104 g salila 2 mnt.(5) RT-PCR: eluate ieu nyuntik kana 20 μl leyuran primer dina tabung PCR, lajeng tabung ieu disimpen dina real-time PCR test aparat (SLAN-96P) pikeun ngalaksanakeun prosés RT-PCR.Sakabeh prosés deteksi butuh waktu kurang leuwih 140 menit (20 menit pikeun purifikasi RNA jeung 120 menit pikeun deteksi PCR).
526 µl larutan manik, 1000 µl larutan cuci A, 1000 µl larutan cucian W, 200 µl eluate dan 20 µl larutan primer ditambahkan awal dan disimpan di kamar M, W1, W2, E dan ruang deteksi PCR.Majelis platform.Lajeng, 150 µl tina sampel ieu pipetted kana chamber M sarta platform FAST-POCT diselapkeun kana alat uji ditémbongkeun dina Gambar Tambahan S9.Sanggeus ngeunaan 82 menit, hasil tés geus sadia.
Iwal mun disebutkeun béda, kabéh hasil tés dibere salaku mean ± SD sanggeus minimum genep ulangan ngagunakeun platform FAST-POCT jeung sampel bebas biologis.Henteu aya data anu dikaluarkeun tina analisis.Percobaan henteu acak.Panaliti henteu buta kana tugas kelompok salami percobaan.
Kanggo inpo nu langkung lengkep ihwal desain ulikan, tingali abstrak Laporan Panalungtikan Alam numbu ka artikel ieu.
Data anu ngarojong kana hasil ulikan ieu sayogi dina Émbaran Suplemén.Artikel ieu nyadiakeun data aslina.
Chagla, Z. & Madhukar, P. COVID-19 boosters di nagara beunghar bakal reureuh vaksin pikeun sakabéh.Chagla, Z. & Madhukar, P. COVID-19 boosters di nagara beunghar bakal reureuh vaksin pikeun sakabéh.Chagla, Z. jeung Madhukar, P. COVID-19 boosters di nagara beunghar bakal reureuh vaksin for everyone.Chagla, Z. jeung Madhukar, P. COVID-19 revaccination di nagara beunghar bakal reureuh vaksinasi for everyone.Ubar nasional.27, 1659–1665 (2021).
Faust, L. dkk.Uji SARS-CoV-2 di nagara-nagara berpendapatan rendah sareng tengah: kasadiaan sareng mampuh dina sektor kasehatan swasta.inféksi mikroba.22, 511–514 (2020).
Organisasi Kasihatan Dunya.Prévalénsi global sareng kajadian inféksi anu dikirimkeun séksual anu tiasa diubaran: ulasan sareng perkiraan.Jenéwa: 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.Sababaraha jalur uji aliran sisi 2D dibentuk.aplikasi ASS.almamater.Inter Milan.1, 124–129 (2009).
Schilling, KM et al.Alat analisis dumasar-kertas microfluidic pinuh enclosed.bool.Kimia.84, 1579–1585 (2012).
Lapenter, N. et al.Imunochromatography basis kertas kalapa gandeng ku éléktroda énzim-dimodifikasi ngamungkinkeun pikeun monitoring nirkabel sarta determinasi éléktrokimia cotinine kemih.Sénsor 21, 1659 (2021).
Zhu, X. dkk.Ngukur biomarker panyakit sareng platform cairan gurat terintegrasi nanozim anu serbaguna nganggo glukométer.sénsor biologis.Bioéléktronika.126, 690–696 (2019).
Boo, S. et al.Kakandungan test strip pikeun deteksi baktéri pathogenic maké concanavalin A-manusa chorionic gonadotropin-Cu3(PO4)2 hibrid nanoflowers, separation magnét sarta maca telepon pinter.Mikrokomputer.Majalah.185, 464 (2018).