Dankon pro vizitado de www.chinacdoe.com.La retumila versio, kiun vi uzas, havas limigitan CSS-subtenon.Por la plej bona sperto, ni rekomendas, ke vi uzu ĝisdatigitan retumilon (aŭ malŝaltu Kongruo-Reĝimon en Internet Explorer).Intertempe, por certigi daŭran subtenon, ni redonos la retejon sen stiloj kaj JavaScript.
Laboratorio-sur-peceto-sistemoj kun surlokaj kapabloj ofertas la potencialon por rapida kaj preciza diagnozo kaj estas utilaj en rimed-limigitaj kontekstoj kie biomedicina ekipaĵo kaj edukitaj profesiuloj ne estas haveblaj.Tamen, krei punkto-de-prizorgan testan sistemon kiu samtempe havas ĉiujn necesajn funkciojn por multfunkcia dispensado, laŭpeta liberigo, fidinda agado kaj longdaŭra stokado de reakciiloj restas grava defio.Ĉi tie ni priskribas levil-funkciigitan mikrovojaĝan ŝaltilon teknologion kiu povas manipuli fluidojn en ajna direkto, provizi precizan kaj proporcian respondon al aplikata aerpremo, kaj resti stabila kontraŭ subitaj movoj kaj vibroj.Surbaze de la teknologio, ni ankaŭ priskribas evoluon de polimeraza ĉenreaga sistemo kiu integras reakciaĵenkondukon, miksadon kaj reakciajn funkciojn ĉio en unu procezo, kiu plenumas "specimenon-en-respondo-eksteren" agadon por ĉiuj klinikaj nazaj specimenoj de 18 pacientoj kun Gripo kaj 18 individuaj kontroloj, en bona konkordo de fluoreskeca intenseco kun norma polimeraza ĉenreakcio (Pearson-koeficientoj> 0,9).Surbaze de la teknologio, ni ankaŭ priskribas la evoluon de polimeraza ĉena reakcia sistemo kiu integras reakciaĵenkondukon, miksadon kaj reakciajn funkciojn ĉio en unu procezo, kiu plenumas "specimenon-en-respondo-eksteren" agadon por ĉiuj klinikaj nazaj specimenoj de 18 pacientoj. kun Gripo kaj 18 individuaj kontroloj, en bona konkordo de fluoreskeca intenseco kun norma polimeraza ĉenreakcio (Pearson-koeficientoj> 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-вивив ответ-выход» для всех клинических образцов из носа от 18 пациентов с Грипп и 18 отдельных контролей, в хорошем соответствии интенсивности флуоресценции со станомдарой процесто еакцией (коэффициенты Пирсона> 0,9).Surbaze de ĉi tiu teknologio, ni ankaŭ priskribas la evoluon de polimeraza ĉenreaga sistemo kiu kombinas la funkciojn de injektado, miksado kaj reagado en ununura procezo, ebligante specimenon-en-respondo-eksteren por ĉiuj klinikaj nazaj specimenoj de 18 grippacientoj.kaj 18 individuaj kontroloj, en bona akordo kun la norma fluoreskecintenseco de polimeraza ĉenreaga (la koeficientoj de Pearson> 0.9).Surbaze de ĉi tiu teknologio, ni ankaŭ priskribas la disvolviĝon de polimera ĉena reakcia sistemo, kiu integras reakcian injekton, miksadon kaj reakciajn funkciojn por analizi ĉiujn klinikajn nazajn specimenojn el 18 en-specimenaj nazaj specimenoj. Gripo kaj 18 individuaj kontroloj, fluoreskeca intenseco kongruis. bone kun norma polimeraza ĉenreakcio (Pearson-koeficiento> 0.9).La proponita platformo garantias fidindan aŭtomatigon de biomedicina analizo kaj tiel povas akceli la komercigon de gamo da prizorgaj testaj aparatoj.
Emerĝantaj homaj malsanoj, kiel ekzemple la COVID-19-pandemio de 2020, kiu postulis la vivojn de milionoj da homoj, prezentas gravan minacon al tutmonda sano kaj homa civilizo1.Frua, rapida kaj preciza detekto de malsanoj estas kritika por kontroli la disvastiĝon de la viruso kaj plibonigi kuracajn rezultojn.Kerna diagnoza ekosistemo bazita sur centralizitaj laboratorioj kie testaj specimenoj estas senditaj al hospitaloj aŭ diagnozaj klinikoj kaj prizorgitaj de profesiuloj nuntempe limigas aliron por preskaŭ 5.8 miliardoj da homoj tutmonde, precipe tiuj vivantaj en rimed-limigitaj medioj.kie mankas multekosta biomedicina ekipaĵo kaj kvalifikitaj specialistoj.klinikistoj 2. Tiel, estas urĝa bezono evoluigi nekostan kaj uzant-amikan laboratorio-sur-pecetan sistemon kun punkto-de-prizorga testado (POCT) kapablo kiu povas provizi klinikistojn per ĝustatempaj diagnozaj informoj por fari informitajn diagnozdecidojn. .kaj kuracado 3.
La gvidlinioj de la Monda Organizo pri Sano (OMS) deklaras, ke ideala POCT devus esti pagebla, uzebla (facila uzebla kun minimuma trejnado), preciza (evitu falsajn negativojn aŭ falsajn pozitivojn), rapida kaj fidinda (provizu bonajn ripeteblojn), kaj liverebla (kapabla je longdaŭra stokado kaj facile havebla por finaj uzantoj)4.Por plenumi ĉi tiujn postulojn, POCT-sistemoj devas provizi la jenajn funkciojn: multflanka dozado por redukti manan intervenon, laŭpeta liberigo por skali reakciaĵtransporton por precizaj testrezultoj, kaj fidinda agado por elteni median vibradon.Nuntempe, la plej vaste uzata POCT-aparato estas la flanka flustrio5,6 konsistanta el pluraj tavoloj de poraj nitrocelulozaj membranoj, kiuj antaŭenpuŝas tre malgrandan kvanton da specimeno, reagante kun antaŭsenmoviĝitaj reakciiloj per kapilara forto.Kvankam ili havas la avantaĝon de malalta kosto, facileco de uzado, kaj rapidaj rezultoj, fluaj stri-bazitaj POCT-aparatoj povas nur esti uzitaj por biologiaj testoj (ekz., glukozotestoj7,8 kaj gravedectestoj9,10) sen postulado de plurfazaj analizoj.reagoj (ekz. ŝarĝo de multoblaj reakciiloj, miksado, multipleksado).Krome, la movaj fortoj kiuj kontrolas fluidan movadon (te, kapilaraj fortoj) ne provizas bonan konsistencon, precipe inter aroj, rezultigante malbonan reprodukteblecon11 kaj farante flankajn fluajn bendojn ĉefe utilaj por bona detekto12,13.
Vastigitaj produktadkapabloj ĉe la mikro- kaj nanoskala kreis ŝancojn por la evoluo de mikrofluidaj POCT-aparatoj por kvantaj mezuradoj14,15,16,17.Ĝustigante la ecojn de la interfaco 18, 19 kaj la geometrion de la kanaloj 20, 21, 22, la kapilara forto kaj flukvanto de ĉi tiuj aparatoj povas esti kontrolitaj.Tamen, ilia fidindeco, precipe por tre malsekigitaj likvaĵoj, restas neakceptebla pro produktadmalprecizecoj, materialaj difektoj kaj sentemo al mediaj vibradoj.Krome, ĉar kapilara fluo estas kreita ĉe la likva-gasa interfaco, neniu kroma fluo povas esti lanĉita, precipe post plenigado de la mikrofluida kanalo kun likvaĵo.Tial, por pli kompleksa detekto, pluraj paŝoj de specimena injekto devas esti faritaj24,25.
Inter mikrofluidaj aparatoj, centrifugaj mikrofluidaj aparatoj estas nuntempe unu el la plej bonaj solvoj por POCT26,27.Ĝia veturmekanismo estas avantaĝa pro tio, ke la mova forto povas esti kontrolita per alĝustigo de la rotacia rapideco.Tamen, la malavantaĝo estas ke la centrifuga forto ĉiam estas direktita direkte al la ekstera rando de la aparato, malfaciligante efektivigi la plurpaŝajn reagojn necesajn por pli kompleksaj analizoj.Kvankam pliaj movaj fortoj (ekz. kapilaroj 28, 29 kaj multaj aliaj 30, 31, 32, 33, 34, 35) aldone al la centrifuga forto estas enkondukitaj por multfunkcia dozado, neantaŭvidita likva transdono povas ankoraŭ okazi ĉar tiuj aldonaj fortoj estas ĝenerale ordoj. de grandeco pli malalta ol la centrifuga forto, igante ilin nur efikaj super malgrandaj funkciigadintervaloj aŭ ne haveblaj laŭ postulo kun likva liberigo.Enkorpigi pneŭmatikajn manipuladojn en centrifugajn mikrofluidaĵojn kiel centrifugaj kinetaj metodoj 36, 37, 38, termopneŭmatikaj metodoj 39 kaj aktivaj pneŭmatikaj metodoj 40 pruvis esti alloga alternativo.Kun la kontraŭfugodinamika aliro, plia kavaĵo kaj konektaj mikrokanaloj estas integritaj en la aparaton por ekstera kaj interna agado, kvankam ĝia pumpa efikeco (en la intervalo de 75% ĝis 90%) estas tre dependa de la nombro da pumpaj cikloj kaj la viskozeco. de la likvaĵo.En la termopneŭmatika metodo, la lateksoomembrano kaj fluida transiga kamero estas specife desegnitaj por sigeli aŭ remalfermi la enirejon kiam la kaptita aerkvanto estas varmigita aŭ malvarmetigita.Tamen, la hejtado/malvarmigo aranĝo lanĉas malrapidajn respondproblemojn kaj limigas ĝian uzon en termosentemaj analizoj (ekz., polimeraza ĉenreago (PCR) plifortigo).Kun aktiva pneŭmatika aliro, laŭpeta liberigo kaj interna movado estas atingitaj per samtempa aplikado de pozitiva premo kaj precize kongruaj rotaciaj rapidoj per altrapidaj motoroj.Ekzistas aliaj sukcesaj aliroj uzantaj nur pneŭmatikajn aktuariojn (pozitiva premo 41, 42 aŭ negativa premo 43) kaj normale fermitaj valvdezajnoj.Sinsekve aplikante premon en la pneŭmatika kamero, la likvaĵo estas pumpita antaŭen peristalte, kaj la normale fermita valvo malhelpas la retrofluon de likvaĵo pro peristalzo, tiel realigante kompleksajn likvajn operaciojn.Tamen, ekzistas nuntempe nur limigita nombro da mikrofluidaj teknologioj kiuj povas plenumi kompleksajn likvajn operaciojn en ununura POCT-aparato, inkluzive de multfunkcia dispensado, laŭpeta liberigo, fidinda agado, longdaŭra stokado, uzado de alt-viskozecaj likvaĵoj, kaj kostefika fabrikado.Ĉiuj samtempe.La manko de plurpaŝa funkcia operacio ankaŭ povas esti unu el la kialoj, kial nur kelkaj komercaj POCT-produktoj kiel Cepheid, Binx, Visby, Cobas Liat kaj Rhonda estis sukcese enkondukitaj en la malferma merkato ĝis nun.
En ĉi tiu artikolo, ni proponas pneŭmatikan mikrofluidan aktuarion bazitan sur verda ringa mikroŝaltila teknologio (RAPIDA).FAST kombinas ĉiujn necesajn ecojn samtempe por larĝa gamo de reakciiloj de mikrolitroj ĝis mililitroj.FAST konsistas el elastaj membranoj, leviloj kaj blokoj.Sen aplikado de aerpremo, la membranoj, leviloj kaj blokoj povas esti firme fermitaj kaj la likvaĵo ene povas esti stokita dum longa tempo.Kiam taŭga premo estas aplikita kaj alĝustigita al la longo de la levilo, la diafragmo disetendiĝas kaj puŝas la levilon al la malferma pozicio, permesante al fluido trapasi.Tio ebligas multfunkcian mezuradon de likvaĵoj en kaskado, samtempa, sinsekva aŭ selektema maniero.
Ni evoluigis PCR-sistemon uzante FAST por generi respondajn rezultojn por la detekto de gripaj A kaj B-virusoj (IAV kaj IBV).Ni atingis pli malaltan limon de detekto (LOD) de 102 kopioj/mL, nia multeksa provo montris specifecon por IAV kaj IBV kaj permesis patotipadon de viruso de gripo.La klinikaj testrezultoj uzantaj la nazsvabprovaĵon de 18 pacientoj kaj 18 sanaj individuoj montras bonan konkordancon en fluoreskeca intenseco kun norma RT-PCR (Pearson-koeficientoj> 0.9).La klinikaj testrezultoj uzantaj la nazsvabprovaĵon de 18 pacientoj kaj 18 sanaj individuoj montras bonan konkordancon en fluoreskeca intenseco kun norma RT-PCR (Pearson-koeficientoj> 0.9).Результаты клинических испытаний с использованием образца мазка из носа от 18 пациди 18 пациди из показывают хорошее соответствие интенсивности флуоресценции стандартной ОТ-ПЦРето ценции ОТ-ПЦРето ценции.La rezultoj de klinikaj provoj uzantaj nazŝumon specimenon de 18 pacientoj kaj 18 sanaj individuoj montras bonan interkonsenton inter la fluoreskeca intenseco de norma RT-PCR (koeficientoj de Pearson> 0.9).0.9）。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 Результаты клинических испытаний с использованием образцов назальных мазков от 18 пыванием образцов назальных мазков от 18 пынцов 18 лиц показали хорошее соответствие между интенсивностью флуоресценции и стандартствие (ОЦТной ОТной ОП ирсона > 0,9).La rezultoj de klinikaj provoj uzantaj nazajn swabspecimenojn de 18 pacientoj kaj 18 sanaj individuoj montris bonan interkonsenton inter fluoreskeca intenseco kaj norma RT-PCR (koeficiento de Pearson> 0.9).La laŭtaksa materiala kosto de FAST-POCT-aparato estas proksimume 1 USD (Suplementa Tabelo 1) kaj povas esti plu reduktita uzante grandskalajn produktadmetodojn (ekz. injektomuldado).Fakte, POCT-aparatoj FAST-bazitaj havas ĉiujn necesajn funkciojn postulitajn de OMS kaj estas kongruaj kun novaj biokemiaj testaj metodoj kiel plasmo-termika biciklado44, senplifortigaj imunanalizoj45 kaj nanokorpaj funkciigaj testoj46 kiuj estas la spino de POCT-sistemoj.ebleco.
Sur fig.1a montras la strukturon de la FAST-POCT-platformo, kiu konsistas el kvar likvaj ĉambroj: antaŭ-stoka ĉambro, miksa ĉambro, reakcia ĉambro kaj rubkamero.La ŝlosilo al fluida fluo-kontrolo estas la RAPIDA dezajno (konsistanta el elastaj membranoj, leviloj kaj blokoj) situanta en la antaŭ-stoka ĉambro kaj miksa ĉambro.Kiel pneŭmatike funkciigita metodo, la FAST-dezajno disponigas precizan fluidan flukontrolon, inkluzive de fermita/malferma ŝaltado, multflanka dozado, laŭpeta fluida liberigo, fidinda operacio (ekz., malsentemo al media vibrado), kaj longdaŭra stokado.La FAST-POCT-platformo konsistas el kvar tavoloj: subtena tavolo, elasta filmtavolo, plasta filma tavolo kaj kovrila tavolo, kiel montrite en pligrandigita vido en Fig. 1b (ankaŭ montrita detale en Suplementaj Figuroj S1 kaj S2). ).Ĉiuj kanaloj kaj fluidaj transportkameroj (kiel ekzemple antaŭstokado kaj reagĉambroj) estas enigitaj en PLA (polilaktika acido) substratoj intervalantaj de 0.2 mm (plej maldika parto) ĝis 5 mm dikaj.La elasta filmmaterialo estas 300 µm dika PDMS kiu facile disetendiĝas kiam aerpremo estas aplikita pro sia "maldika dikeco" kaj malalta modulo de elasteco (proksimume 2.25 MPa47).La polietilena filmtavolo estas farita el polietilena tereftalato (PET) kun dikeco de 100 µm por protekti la elastan filmon de troa deformado pro aerpremo.Korespondante al la kameroj, la substrattavolo havas levilojn ligitajn al la kovriltavolo (farita el PLA) per ĉarniroj por kontroli la fluon de likvaĵo.La elasta filmo estis gluita al la subtavolo uzante duoblan glubendon (ARseal 90880) kaj kovrita per plasta filmo.Tri tavoloj estis kunvenitaj sur substrato uzante T-klipo dezajnon en la kovrilo.La T-krampo havas interspacon inter du gamboj.Kiam la klipo estis enmetita en la sulkon, la du kruroj iomete fleksiĝis, tiam revenis al sia originala stato kaj firme ligis la kovrilon kaj apogilon dum ili trapasis la sulkon (Suplementa Fig. S1).La kvar tavoloj tiam estas kunvenitaj uzante konektilojn.
Skema diagramo de la platformo ilustranta la diversajn funkciajn sekciojn kaj ecojn de FAST.b Pligrandigita diagramo de la platformo FAST-POCT.c Foto de la platformo apud monero de usona kvarono.
La labormekanismo de la FAST-POCT-platformo estas montrita en Figuro 2. La ŝlosilaj komponantoj estas la blokoj sur la baza tavolo kaj la ĉarniroj sur la kovrila tavolo, kio rezultigas interferdezajnon kiam la kvar tavoloj estas kunvenitaj uzante T-formon. .Kiam neniu aerpremo estas aplikata (fig. 2a), la interfera ĝustigo igas la ĉarniron fleksi kaj misformiĝi, kaj sigela forto estas aplikata tra la levilo por premi la elastan filmon kontraŭ la bloko, kaj la likvaĵo en la sigelkavaĵo estas difinita. kiel sigelita stato.Oni devas rimarki, ke en ĉi tiu stato, la levilo estas fleksita eksteren, kiel montrite en la flanka vido en Fig. 2a.Kiam aero estas liverita (Fig. 2b), la elasta membrano disetendiĝas eksteren direkte al la kovrilo kaj puŝas la levilon supren, tiel malfermante interspacon inter la levilo kaj la bloko por likvaĵo flui en la venontan kameron, kiu estas difinita kiel malferma ŝtato. .Post la liberigo de aerpremo, la levilo povas reveni al sia originala pozicio kaj resti streĉa pro la elasteco de la ĉarniro.Vidbendoj de la levilmovoj estas prezentitaj en la suplementa filmo S1.
A. Skema diagramo kaj fotoj kiam fermite.En foresto de premo, la levilo premas la membranon kontraŭ la bloko, kaj la likvaĵo estas sigelita.b En bona stato.Kiam premo estas aplikata, la membrano disetendiĝas kaj puŝas la levilon supren, tiel ke la kanalo malfermiĝas kaj fluido povas flui.c Determini la karakterizan grandecon de la kritika premo.Karakterizaj dimensioj inkluzivas la longon de la levilo (L), la distancon inter la glitilo kaj la ĉarniro (l) kaj la dikecon de la levilo elstaraĵo (t).Fs estas la kompakta forto ĉe akcelpunkto B. q estas la unuforme distribuita ŝarĝo sur la levilo.Tx* reprezentas la tordmomanton evoluigitan per la ĉarnirumita levilo.Kritika premo estas la premo postulata por levi la levilon kaj igi la fluidan fluon.d Teoriaj kaj eksperimentaj rezultoj de la rilato inter kritika premo kaj elementgrandeco.n = 6 sendependaj eksperimentoj estis faritaj kaj datumoj estas montritaj kiel ± norma devio.Krudaj datumoj estas prezentitaj kiel krudaj datumoj dosieroj.
Analiza modelo bazita sur la traboteorio estis evoluigita por analizi la dependecon de la kritika premo Pc ĉe kiu la interspaco malfermiĝas sur la geometriaj parametroj (ekzemple, L estas la longo de la levilo, l estas la distanco inter la bloko kaj la ĉarniro, S estas la levilo La kontakta areo kun la likvaĵo t estas la dikeco de la levilo elstaraĵo , kiel montrite en Fig. 2c).Kiel detale en la Suplementaj Notoj kaj Suplementa Figuro S3, la interspaco malfermiĝas kiam \({P}_{c}\ge \frac{2{F}_{s}l}{SL}\), kie Fs estas la tordmomanto \ ({T}_{x}^{\ast}(={F}_{s}l)\) por elimini la fortojn asociitajn kun interferadĝustigo kaj kaŭzi la ĉarniron fleksi.La eksperimenta respondo kaj la analiza modelo montras bonan interkonsenton (Fig. 2d), montrante ke la kritika premo Pc pliiĝas kun kreskanta t/l kaj malkreskanta L, kio estas facile klarigita per la klasika trabo-modelo, te la tordmomanto pliiĝas kun t/Lift. .Tiel, nia teoria analizo klare montras, ke la kritika premo povas esti efike kontrolita ĝustigante la levillongon L kaj la t/l-proporcion, kiu provizas gravan bazon por la dezajno de la FAST-POCT-platformo.
La FAST-POCT-platformo disponigas multfunkcian dispensadon (montritan en Figuro 3a kun enmetaĵo kaj eksperimento), kio estas la plej grava trajto de sukcesa POCT, kie fluidoj povas flui en ajna direkto kaj en ajna ordo (kaskado, samtempa, sinsekva) aŭ selektema plurkanala. dispensado.- doza funkcio.Sur fig.3a (i) montras kaskaditan dozreĝimon en kiu du aŭ pli da kameroj estas kaskaditaj uzante blokojn por apartigi la diversajn reakciaĵojn kaj levilon por kontroli la malfermajn kaj fermitajn ŝtatojn.Kiam premo estas aplikata, la likvaĵo fluas de la supra al la malsupra kamero en kaskada maniero.Oni devas rimarki, ke la kaskadaj ĉambroj povas esti plenigitaj per malsekaj kemiaĵoj aŭ sekaj kemiaĵoj kiel liofiligitaj pulvoroj.En la eksperimento en Fig. 3a(i), la ruĝa inko de la supra kamero fluas kune kun la blua tinkturfarbopulvoro (kupra sulfato) en la duan kameron kaj fariĝas malhelblua kiam ĝi atingas la malsupran kameron.Ĝi ankaŭ montras la kontrolpremon por la likvaĵo estanta pumpita.Simile, kiam unu levilo estas konektita al du kameroj, ĝi fariĝas la samtempa injekta reĝimo, kiel montrite en fig.3a (ii), en kiu la likvaĵo povas esti unuforme distribuita super du aŭ pli da kameroj kiam premo estas aplikata.Ĉar la kritika premo dependas de la longo de la levilo, la longo de la levilo povas esti alĝustigita por atingi sinsekvan injektan ŝablonon kiel montrite en fig.3a(iii).Longa levilo (kun kritika premo Pc_long) estis konektita al ĉambro B kaj mallonga levilo (kun kritika premo Pc_short > Pc_long) estis konektita al ĉambro A. Ĉar premo P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) estis aplikita, nur la likvaĵo en ruĝa povas flui al kamero B kaj kiam la premo estis pliigita al P2 (> Pc_short), la blua likvaĵo povas flui al kamero A. Tiu sinsekva injektreĝimo validas por malsamaj likvaĵoj transdonantaj al iliaj rilataj kameroj en sinsekvo, kio estas kritika por sukcesa POCT. aparato.Longa levilo (kun kritika premo Pc_long) estis konektita al ĉambro B kaj mallonga levilo (kun kritika premo Pc_short > Pc_long) estis konektita al ĉambro A. Ĉar premo P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) estis aplikita, nur la likvaĵo en ruĝa povas flui al kamero B kaj kiam la premo estis pliigita al P2 (> Pc_short), la blua likvaĵo povas flui al kamero A. Tiu sinsekva injektreĝimo validas por malsamaj likvaĵoj transdonantaj al iliaj rilataj kameroj en sinsekvo, kio estas kritika por sukcesa POCT. aparato.Длиный рычаг (с критическим давлением pc_long) был соединен с к к к к к к aŭ к к aŭ к к aŭ к aŭ к к aŭ к aŭ к aŭ к aŭ к aŭ к aŭ к aŭ к aŭ к aŭ к aŭ к. единен с камерой A. при приложени давления P1 (PC_LONG
a Ilustraĵo de multfunkcia tasko, te (i) kaskada, (ii) samtempa, (iii) sinsekva, kaj (iv) selektema tasko.La kurboj reprezentas la laborfluon kaj parametrojn de ĉi tiuj kvar distribuaj reĝimoj.b Rezultoj de longdaŭraj stokaj testoj en dejonigita akvo kaj etanolo.n = 5 sendependaj eksperimentoj estis faritaj kaj datumoj estas montritaj kiel ± sd c.Stabilectestmanifestacioj kiam la FAST-aparato kaj la kapilara valvo (CV) aparato estis en (i) senmovaj kaj (ii) vibraj statoj.(iii) Volumo kontraŭ tempo por FAST kaj CV-aparatoj ĉe diversaj angulaj frekvencoj.d Publikigo de testrezultoj laŭ postulo de (i) FAST-aparato kaj (ii) CV-aparato.(iii) Rilato inter volumo kaj tempo por FAST kaj CV-aparatoj uzantaj intermitan preman reĝimon.Ĉiuj skaloj, 1 cm.Krudaj datumoj estas provizitaj kiel krudaj datumoj dosieroj.
Longperspektiva stokado de reakciiloj estas alia grava trajto de sukcesa POCT-aparato kiu permesos al netrejnita personaro pritrakti multoblajn reakciiloj.Dum multaj teknologioj montris sian potencialon por longdaŭra stokado (ekz. 35 mikrodispensiloj, 48 blisterpakaĵoj kaj 49 bastonpakaĵoj), dediĉita riceva kupeo necesas por akomodi la pakaĵon, kio pliigas koston kaj kompleksecon;krome, ĉi tiuj stokaj mekanismoj ne permesas laŭpetan disdonadon kaj rezultigas malŝparon de reakciiloj pro restaĵoj en la pakaĵo.Longtempa stokado-kapablo estis kontrolita farante akcelitan vivteston uzante CNC-maŝinitan PMMA-materialon pro ĝia eta malglateco kaj rezisto al gasa trapenetro (Suplementa Figuro S5).La testa aparato estis plenigita per dejonigita akvo (dejonigita akvo) kaj 70% etanolo (simulantaj volatilaj reakciiloj) je 65 °C dum 9 tagoj.Kaj dejonigita akvo kaj etanolo estis stokitaj uzante aluminian folion por bloki aliron de supre.La Arrhenius-ekvacio kaj penetra aktiviga energio raportitaj en la literaturo50,51 estis uzataj por kalkuli la realtempan ekvivalenton.Sur fig.3b montras la mezajn malplipezigajn rezultojn por 5 specimenoj stokitaj je 65 °C dum 9 tagoj, ekvivalenta al 0,30% por dejonigita akvo kaj 0,72% por 70% etanolo dum 2 jaroj je 23 °C.
Sur fig.3c montras la vibran teston.Ĉar la kapilara valvo (CV) estas la plej populara fluida manipuladmetodo inter ekzistantaj POCT28,29-aparatoj, CV-aparato 300 µm larĝa kaj 200 µm profunda estis uzita por komparo.Oni povas vidi, ke kiam ambaŭ aparatoj restas senmovaj, la likvaĵo en la FAST-POCT-platformfokoj kaj la fluido en la CV-aparato enŝlosiĝas pro la subita ekspansio de la kanalo, kiu reduktas kapilarajn fortojn.Tamen, ĉar la angulfrekvenco de la enorbita vibratoro pliiĝas, la fluido en la FAST-POCT-platformo restas sigelita, sed la fluido en la CV-aparato fluas en la malsupran ĉambron (vidu ankaŭ Suplementary Movie S3).Ĉi tio sugestas, ke la deformeblaj ĉarniroj de la platformo FAST-POCT povas apliki fortan mekanikan forton al la modulo por firme fermi la likvaĵon en la ĉambro.Tamen, en CV-aparatoj, likvaĵo estas retenita pro la ekvilibro inter la solida, aero, kaj likva fazoj, kreante malstabilecon, kaj vibradoj povas renversi la ekvilibron kaj kaŭzi neatenditan flukonduton.La avantaĝo de la platformo FAST-POCT estas, ke ĝi provizas fidindan funkciecon kaj evitas fiaskojn en ĉeesto de vibroj, kiuj kutime okazas dum transdono kaj operacio.
Alia grava trajto de la platformo FAST-POCT estas ĝia laŭpeta liberigo, kiu estas ŝlosila postulo por kvanta analizo.Sur fig.3d komparas la laŭpetan eldonon de la platformo FAST-POCT kaj la CV-aparato.El fig.3d(iii) ni vidas, ke la RAPIDA aparato respondas rapide al la prema signalo.Kiam premo estis aplikita al la platformo FAST-POCT, la fluido fluis, kiam la premo estis liberigita, la fluo tuj ĉesis (Fig. 3d (i)).Ĉi tiu ago povas esti klarigita per la rapida elasta reveno de la ĉarniro, kiu premas la levilon reen kontraŭ la bloko, fermante la ĉambron.Tamen, likvaĵo daŭre fluis en la CV-aparato, poste rezultigante neatenditan fluidan volumenon de proksimume 100 µl post kiam premo estis liberigita (Figuro 3d(ii) kaj Suplementa Filmo S4).Ĉi tio povas esti klarigita per la malapero de la kapilara alpingla efiko post kompleta malsekeco de la CV post la unua injekto.
La kapablo pritrakti likvaĵojn de ŝanĝiĝanta malsekeco kaj viskozeco en la sama aparato restas defio por POCT-aplikoj.Malbona malsekigeblo povas konduki al likoj aŭ alia neatendita flukonduto en la kanaloj, kaj helpa ekipaĵo kiel ekzemple vorticmiksiloj, centrifugiloj kaj filtriloj ofte estas postulataj por prepari tre viskozajn likvaĵojn 52 .Ni testis la rilaton inter kritika premo kaj fluidaj propraĵoj (kun larĝa gamo de malsekeco kaj viskozeco).La rezultoj estas montritaj en Tabelo 1 kaj Video S5.Videblas, ke likvaĵoj de malsama malsekeco kaj viskozeco povas esti sigelitaj en la ĉambro, kaj kiam premo estas aplikata, eĉ likvaĵoj kun viskozeco de ĝis 5500 cP povas esti transdonitaj al la apuda ĉambro, ebligante detekti specimenojn kun alta. viskozeco (t.e. sputo, tre viskoza specimeno uzata por la diagnozo de spiraj malsanoj).
Kombinante ĉi-suprajn multfunkciajn dispensajn aparatojn, larĝa gamo de RAPIDE-bazitaj POCT-aparatoj povas esti evoluigita.Ekzemplo estas montrita en Figuro 1. La planto enhavas antaŭ-stokan ĉambron, miksaĵĉambron, reagĉambron kaj rubĉambron.Reakciiloj povas esti stokitaj en la antaŭ-stoka ĉambro por plilongigitaj tempodaŭroj kaj tiam eligitaj en la miksadĉambron.Kun la ĝusta premo, la miksitaj reakciantoj povas esti selekteme transdonitaj al rubĉambro aŭ reakcia ĉambro.
Ĉar PCR-detekto estas la ora normo por detektado de patogenoj kiel ekzemple H1N1 kaj COVID-19 kaj implikas plurajn reagajn paŝojn, ni uzis la FAST-POCT-platformon por PCR-detekto kiel aplikaĵon.Sur fig.4 montras la PCR-testprocezon uzante la FAST-POCT-platformon.Unue, la eliĝa reakciilo, magneta mikrobildo-reakciilo, lavsolvo A kaj lavsolvo W estis pipetitaj en antaŭ-stokajn kamerojn E, M, W1 kaj W2, respektive.La stadioj de RNA-adsorbado estas montritaj en fig.4a kaj estas kiel sekvas: (1) kiam premo P1 (=0.26 bar) estas aplikata, la specimeno moviĝas en kameron M kaj estas eligita en la miksaĵĉambron.(2) Aera premo P2 (= 0,12 bar) estas provizita per haveno A konektita al la fundo de la miksa ĉambro.Kvankam kelkaj miksaj metodoj montris sian potencialon en miksado de likvaĵoj sur POCT-platformoj (ekz. serpentina miksado 53, hazarda miksado 54 kaj grupa miksado 55), ilia miksa efikeco kaj efikeco ankoraŭ ne estas kontentigaj.Ĝi adoptas la bobelan miksadmetodon, en kiu aero estas enkondukita en la fundon de la miksa ĉambro por krei bobelojn en la likvaĵo, post kio la potenca vortico povas atingi kompletan miksadon ene de sekundoj.Vezikaj miksaj eksperimentoj estis faritaj kaj la rezultoj estas prezentitaj en Suplementa Figuro S6.Oni povas vidi, ke kiam premo de 0,10 baroj estas aplikata, kompleta miksado daŭras ĉirkaŭ 8 sekundojn.Pliigante la premon al 0,20 baroj, kompleta miksado estas atingita en ĉirkaŭ 2 sekundoj.Metodoj por kalkuli miksan efikecon estas prezentitaj en la sekcio de Metodoj.(3) Uzu rubidiomagneton por ĉerpi la bidojn, tiam premu P3 (= 0,17 bar) tra haveno P por movi la reakcilojn en la rubĉambron.Sur fig.4b,c montras la lavajn paŝojn por forigi malpuraĵojn de la specimeno jene: (1) La lavsolvo A de la ĉambro W1 estas elŝutita en la preman miksan ĉambron P1.(2) Tiam faru la bobelan miksadprocezon.(3) La lavsolvo A estas translokigita al la malŝparo likva ĉambro, kaj la mikroperdoj en la miksa ĉambro estas eltiritaj de la magneto.Lavado de W (Fig. 4c) estis simila al lavado de A (Fig. 4b).Oni devas rimarki, ke ĉiu lava paŝo A kaj W estis farita dufoje.Figuro 4d montras la eluiĝajn paŝojn por eligi la RNA de la bidoj;la eluciaj kaj miksaj enkondukaj paŝoj estas la sama kiel la RNA-adsorbado kaj lavado-ŝtupoj priskribitaj supre.Ĉar la eluciaj reakciiloj estas translokigitaj en la PCR-reagkameron sub premoj P3 kaj P4 (=0.23 bar), la kritika premo estas atingita por sigeli la brakon de la PCR-reagkamero.Simile, la P4-premo ankaŭ helpas sigeli la trairejon al la rubĉambro.Tiel, ĉiuj eluaj reakciiloj estis egale distribuitaj inter la kvar PCR-reakciaj ĉambroj por iniciati la plurseksajn PCR-reagojn.La supra proceduro estas prezentita en Suplementa Filmo S6.
En la RNA-adsorbadpaŝo, la provaĵo estas enkondukita en la enirejo M kaj injektita en la miksaĵkameron kune kun la antaŭe stokita bilsolvo.Post miksado kaj forigo de la grajnetoj, la reakciiloj estas distribuitaj en la rubĉambron.b kaj c lavaj paŝoj, enkonduku diversajn antaŭ-konservitajn lavajn reakcilojn en la miksaĵĉambron, kaj post miksado kaj forigo de la bidoj, translokigu la reakcilojn al la malŝparo likva ĉambro.d Elucia paŝo: Post enkonduko de la eluciaj reakciiloj, miksado kaj bido-ekstraktado, la reakciiloj estas translokigitaj al la reakcia ĉambro de PCR.La kurboj montras la laborfluon kaj rilatajn parametrojn de la diversaj stadioj.Premo estas la premo farita tra la unuopaj ĉambroj.Volumo estas la volumeno de likvaĵo en la miksa ĉambro.Ĉiuj skaloj estas 1 cm.Krudaj datumoj estas provizitaj kiel krudaj datumoj dosieroj.
PCR-testa proceduro estis farita kaj Suplementa Figuro S7 prezentas termikajn profilojn inkluzive de 20 minutoj da inversa transskriba tempo kaj 60 minutojn da termika bicikla tempo (95 kaj 60 °C), kun unu termika ciklo estas 90 s (Suplementa Filmo S7)..FAST-POCT postulas malpli da tempo por kompletigi unu termika ciklo (90 sekundoj) ol konvencia RT-PCR (180 sekundoj por unu termika ciklo).Tio povas esti klarigita per la alta surfacareo al volumenoproporcio kaj la malalta termika inercio de la mikro-PCR-reagkamero.La kamersurfaco estas 96.6 mm2 kaj la kamervolumeno estas 25 mm3, igante la surfacon al volumena proporcio proksimume 3.86.Kiel vidite en Suplementa Figuro S10, la PCR-testareo de nia platformo havas kanelon sur la malantaŭa panelo, igante la fundon de la PCR-kamero 200 µm dika.Termokondukta elasta kuseneto estas fiksita al la hejta surfaco de la temperaturregilo, certigante streĉan kontakton kun la dorso de la testkesto.Ĉi tio reduktas la termikan inercion de la platformo kaj plibonigas la hejtado/malvarmiga efikeco.Dum termika biciklado, la parafino enigita en la platformo degelas kaj fluas en la PCR-reagkameron, agante kiel sigelilo por malhelpi reakcian vaporiĝon kaj median poluadon (vidu Suplementan Filmon S8).
Ĉiuj PCR-detektoprocezoj priskribitaj supre estis plene aŭtomatigitaj uzante specialfaritan FAST-POCT-instrumenton, konsistante el programita premkontrolunuo, magneta eltira unuo, temperaturkontrolunuo, kaj fluoreska signala kaptado kaj pretiga unuo.Notinde, ni uzis la FAST-POCT-platformon por RNA-izolado kaj poste uzis la ĉerpitajn RNA-provaĵojn por PCR-reagoj uzante la FAST-POCT-sistemon kaj labortablan PCR-sistemon por komparo.La rezultoj estis preskaŭ la samaj kiel montritaj en Suplementa Figuro S8.La funkciigisto plenumas simplan taskon: enkondukas la specimenon en la M-kamero kaj enigas la platformon en la instrumenton.Kvantaj testrezultoj haveblas en ĉirkaŭ 82 minutoj.Detalaj informoj pri FAST-POCT-iloj troveblas en la suplementa figuro.C9, C10 kaj C11.
Gripo kaŭzita de gripo A (IAV), B (IBV), C (ICV) kaj D (IDV) virusoj estas ofta tutmonda fenomeno.El tiuj, IAV kaj IBV respondecas pri la plej severaj kazoj kaj laŭsezonaj epidemioj, infektante 5-15% de la monda loĝantaro, kaŭzante 3-5 milionojn da severaj kazoj kaj kaŭzante 290,000-650,000 mortojn ĉiujare.Spiraj malsanoj56,57.Frua diagnozo de IAV kaj IB estas esenca por redukti malsanecon kaj rilatan ekonomian ŝarĝon.Inter disponeblaj diagnozaj teknikoj, la inversa transkriptaza polimeraza ĉena reago (RT-PCR) estas konsiderata la plej sentema, specifa kaj preciza (>99%)58,59.Inter disponeblaj diagnozaj teknikoj, la inversa transkriptaza polimeraza ĉena reago (RT-PCR) estas konsiderata la plej sentema, specifa kaj preciza (>99%)58,59.Среди доступных диагностических методов полимеразная цепная реакция с обратной тратной транскри (Птанскрия) ется наиболее чувствительной, специфичной и точной (> 99%)58,59.Inter la disponeblaj diagnozaj metodoj, inversa transkriptaza polimeraza ĉena reago (RT-PCR) estas konsiderata la plej sentema, specifa kaj preciza (> 99%)58,59. Из доступных диагностических методов полимеразная цепная реакция с обратной транских (Из зная полимеразная цепная реакция с обратной транских) ся наиболее чувствительной, специфичной и точной (>99%)58,59.El la disponeblaj diagnozaj metodoj, inversa transkriptaza polimeraza ĉena reago (RT-PCR) estas konsiderata la plej sentema, specifa kaj preciza (>99%)58,59.Tamen, tradiciaj RT-PCR-metodoj postulas ripetan pipetadon, miksadon, disdonadon kaj translokigon de likvaĵo, limigante sian uzon de profesiuloj en rimed-limigitaj kontekstoj.Ĉi tie, la FAST-POCT-platformo estis uzita por PCR-detekto de IAV kaj IBV, respektive, por akiri ilian pli malaltan limon de detekto (LOD).Krome, IAV kaj IBV estis multipleksitaj por diskriminacii inter malsamaj patotipoj trans specioj, disponigante esperigan platformon por genetika analizo kaj la kapablon precize trakti la malsanon.
Sur fig.5a montras la rezultojn de HAV PCR-testado uzante 150 µl da purigita virus-RNA kiel provaĵon.Sur fig.5a(i) montras, ke ĉe HAV-koncentriĝo de 106 kopioj/ml, la fluoreskeca intenseco (ΔRn) povas atingi 0,830, kaj kiam la koncentriĝo estas reduktita al 102 kopioj/ml, ΔRn ankoraŭ povas atingi 0,365, kio respondas al pli alta ol tio. de la malplena negativa kontrola grupo (0,002), ĉirkaŭ 100 fojojn pli alta.Por kvantigo bazita sur ses sendependaj eksperimentoj, lineara kalibrada kurbo estis generita inter logkoncentriĝo kaj ciklo-sojlo (Ct) de IAV (Fig. 5a (ii)), R2 = 0.993, intervalante de 102-106 kopioj/mL.la rezultoj estas en bona interkonsento kun konvenciaj RT-PCR-metodoj.Sur fig.5a (iii) montras fluoreskajn bildojn de testrezultoj post 40 cikloj de la FAST-POCT-platformo.Ni trovis, ke la FAST-POCT-platformo povas detekti HAV ĝis 102 kopioj/mL.Tamen, la tradicia metodo ne havas Ct-valoron je 102 kopioj/mL, igante ĝin LOD de proksimume 103 kopioj/mL.Ni hipotezis, ke tio povas esti pro la alta efikeco de vezikmiksado.PCR-testeksperimentoj estis faritaj sur purigita IAV RNA por taksi diversajn miksadmetodojn, inkluzive de skua miksado (sama miksadmetodo kiel en konvencia RT-PCR-operacio), fiolomiksado (ĉi tiu metodo, 3 s je 0.12 bar) kaj neniu miksado kiel kontrolgrupo. ..La rezultoj troveblas en Suplementa Figuro S12.Oni povas vidi, ke ĉe pli alta RNA-koncentriĝo (106 kopioj/mL), la Ct-valoroj de la malsamaj miksaj metodoj estas preskaŭ la samaj kiel por bobelmiksado.Kiam la RNA-koncentriĝo falis al 102 kopioj/mL, la skuomiksaĵo kaj kontroloj havis neniujn Ct-valorojn, dum la bobelmiksaĵmetodo daŭre donis Ct-valoron de 36.9, kio estis sub la Ct-sojlo de 38. La rezultoj montras dominan miksadkarakterizaĵon. vezikoj, kiu ankaŭ estis pruvita en alia literaturo, kiu ankaŭ povas klarigi kial la sentemo de la FAST-POCT-platformo estas iomete pli alta ol konvencia RT-PCR.Sur fig.5b montras la rezultojn de PCR-analizo de purigitaj IBV-RNA-provaĵoj intervalantaj de 101 ĝis 106 kopioj/ml.La rezultoj estis similaj al la IAV-testo, atingante R2 = 0.994 kaj LOD de 102 kopioj/mL.
PCR-analizo de gripa A-viruso (IAV) kun IAV-koncentriĝoj intervalantaj de 106 ĝis 101 kopioj/mL utiligante TE-bufron kiel negativan kontrolon (NC).(i) Realtempa fluoreskeca kurbo.(ii) Lineara kalibrada kurbo inter logaritma IAV RNA-koncentriĝo kaj ciklosojlo (Ct) por RAPIDA kaj konvenciaj testaj metodoj.(iii) IAV FAST-POCT fluoreska bildo post 40 cikloj.b, PCR-detekto de gripa B-viruso (IBV) kun (i) realtempa fluoreskeca spektro.(ii) Lineara kalibra kurbo kaj (iii) FAST-POCT IBV-fluoreskeca bildo post 40 cikloj.La pli malalta limo de detekto (LOD) por IAV kaj IBV uzanta la FAST-POCT-platformon estis 102 kopioj/mL, kiu estas pli malalta ol konvenciaj metodoj (103 kopioj/mL).c Multeksaj testrezultoj por IAV kaj IBV.GAPDH estis uzata kiel pozitiva kontrolo kaj TE-bufro estis uzata kiel negativa kontrolo por malhelpi eblan poluadon kaj fonan plifortigon.Kvar malsamaj specimenaj tipoj povas esti distingitaj: (1) GAPDH-nur negativaj specimenoj ("IAV-/IBV-");(2) IAV-infekto ("IAV+/IBV-") kun IAV kaj GAPDH;(3) IBV-infekto ("IAV-/IBV+") kun IBV kaj GAPDH;(4) IAV/IBV-infekto ("IAV+/IBV+") kun IAV, IBV kaj GAPDH.La punktlinio reprezentas la sojlan linion.n = 6 biologie sendependaj eksperimentoj estis faritaj, datumoj estas montritaj kiel ± norma devio.Krudaj datumoj estas prezentitaj kiel krudaj datumoj dosieroj.
Sur fig.5c montras la rezultojn de la multipleksa testo por IAV/IBV.Ĉi tie, viruslysate estis utiligita kiel provaĵsolvo anstataŭe de purigita RNA, kaj kvar enkondukoj por IAV, IBV, GAPDH (pozitiva kontrolo) kaj TE-bufro (negativa kontrolo) estis aldonitaj al kvar malsamaj reagĉambroj de la FAST-POCT-platformo.Pozitivaj kaj negativaj kontroloj estas uzataj ĉi tie por malhelpi eblan poluadon kaj fonan plibonigon.La testoj estis dividitaj en kvar grupojn: (1) GAPDH-negativaj specimenoj ("IAV-/IBV-");(2) IAV-infektita ("IAV+/IBV-") kontraŭ IAV kaj GAPDH;(3) IBV-.infektita (“IAV-”) -/IBV+”) IBV kaj GAPDH;(4) IAV/IBV ("IAV+/IBV+") infekto kun IAV, IBV kaj GAPDH.Sur fig.5c montras, ke kiam negativaj specimenoj estis aplikitaj, la fluoreskeca intenseco ΔRn de la pozitiva kontrola ĉambro estis 0.860, kaj la ΔRn de IAV kaj IBV estis simila al la negativa kontrolo (0.002).Por la IAV+/IBV-, IAV-/IBV+ kaj IAV+/IBV+-grupoj, la IAV/GAPDH, IBV/GAPDH kaj IAV/IBV/GAPDH-fotiloj montris signifan fluoreskecintensecon, respektive, dum la aliaj fotiloj eĉ montris fluoreskecintensecon ĉe fono. nivelo de 40 post termika biciklado.El la supraj provoj, la FAST-POCT-platformo montris elstaran specifecon kaj permesis al ni samtempe patotipi malsamajn gripajn virusojn.
Por validigi la klinikan aplikeblecon de FAST-POCT, ni testis 36 klinikajn specimenojn (specimenoj de nazo swab) de IB-pacientoj (n = 18) kaj ne-IB-kontroloj (n = 18) (Figuro 6a).Paciencaj informoj estas prezentitaj en Suplementa Tabelo 3. IB-infekta stato estis sendepende konfirmita kaj la studa protokolo estis aprobita de Zhejiang University First Filiated Hospital (Hangzhou, Zhejiang).Ĉiu specimeno de pacientoj estis dividita en du kategoriojn.Unu estis prilaborita uzante FAST-POCT kaj la alia estis prilaborita per labortabla PCR-sistemo (SLAN-96P, Ĉinio).Ambaŭ provoj uzas la samajn purigajn kaj detektajn ilarojn.Sur fig.6b montras la rezultojn de FAST-POCT kaj konvencia inversa transskriba PCR (RT-PCR).Ni komparis la fluoreskecan intensecon (FAST-POCT) kun -log2 (Ct), kie Ct estas la ciklosojlo por konvencia RT-PCR.Estis bona interkonsento inter la du metodoj.FAST-POCT kaj RT-PCR montris fortan pozitivan korelacion kun Pearson-proporcio (r) valoro de 0.90 (Figuro 6b).Ni tiam taksis la diagnozan precizecon de FAST-POCT.Distribuoj de fluoreska intenseco (FL) por pozitivaj kaj negativaj specimenoj estis provizitaj kiel sendependa analiza mezuro (Fig. 6c).FL-valoroj estis signife pli altaj en IB-pacientoj ol en kontroloj (****P = 3.31 × 10-19; duvosta t-testo) (Fig. 6d).Poste, IBV-ricevilaj operaciaj karakterizaĵoj (ROC) kurboj estis punktskribitaj.Ni trovis, ke la diagnoza precizeco estis tre bona, kun areo sub la kurbo de 1 (Fig. 6e).Bonvolu noti, ke pro deviga mendo de maskoj en Ĉinio pro COVID-19 aktuale en 2020, ni ne identigis pacientojn kun IBD, do ĉiuj pozitivaj klinikaj specimenoj (t.e., specimenoj de nazaj swab) estis nur por IBV.
Klinika studo-dezajno.Entute 36 specimenoj, inkluzive de 18 paciencaj specimenoj kaj 18 negripaj kontroloj, estis analizitaj per la FAST-POCT-platformo kaj konvencia RT-PCR.b Taksi la analizan konsistencon inter FAST-POCT PCR kaj konvencia RT-PCR.La rezultoj estis pozitive korelaciitaj (Pearson r = 0.90).c Fluoreskaj intensecniveloj en 18 IB-pacientoj kaj 18 kontroloj.d En IB-pacientoj (+), FL-valoroj estis signife pli altaj ol en la kontrolgrupo (-) (****P = 3.31 × 10-19; duvosta t-testo; n = 36).Por ĉiu kvadrata intrigo, la nigra signo en la centro reprezentas la medianon, kaj la malsupraj kaj supraj linioj de la skatolo reprezentas la 25-a kaj 75-a procentoj, respektive.La barbo etendiĝas al la minimumaj kaj maksimumaj datenpunktoj, kiuj ne estas konsiderataj eksterordinaraj.e ROC-kurbo.La punktita linio d reprezentas la sojlan valoron taksitan de la ROC-analizo.La AUC por IBV estas 1. Krudaj datumoj estas provizitaj kiel krudaj datumoj dosieroj.
En ĉi tiu artikolo, ni prezentas FAST, kiu havas la karakterizaĵojn necesajn por ideala POCT.La avantaĝoj de nia teknologio inkluzivas: (1) Multflanka dozado (kaskada, samtempa, sinsekva kaj selektema), liberigo laŭ postulo (rapida kaj proporcia liberigo de aplikata premo) kaj fidinda operacio (vibrado je 150 gradoj) (2) longdaŭra stokado (2 jaroj da akcelita testado, malplipeziĝo ĉirkaŭ 0,3%);(3) la kapablo labori kun likvaĵoj kun ampleksa gamo de malsekeco kaj viskozeco (viskozeco ĝis 5500 cP);(4) Ekonomia (Taksita materiala kosto de la FAST-POCT PCR-aparato estas proksimume 1 USD).Kombinante multfunkciajn disdonilojn, integra FAST-POCT-platformo por PCR-detekto de gripaj A kaj B-virusoj estis pruvita kaj aplikita.FAST-POCT nur daŭras 82 minutojn.La klinikaj testoj kun 36 nazaj swabprovaĵoj montris bonan konkordon en fluoreskeca intenseco kun norma RT-PCR (Pearson-koeficientoj> 0.9).La klinikaj testoj kun 36 nazaj swabprovaĵoj montris bonan konkordon en fluoreskeca intenseco kun norma RT-PCR (Pearson-koeficientoj> 0.9).Клинические тесты с 36 образцами мазков из носа показали хорошее соответствие интестон интестова ндартной ОТ-ПЦР (коэффициенты Пирсона > 0,9).Klinikaj testoj kun 36 specimenoj de nazaj lamboj montris bonan interkonsenton kun la fluoreskeca intenseco de norma RT-PCR (koeficientoj de Pearson > 0.9). RT-PCR Клинические испытания 36 образцов мазков из носа показали хорошее совпадение интение интенцов из носа показали хорошее совпадение интение интение интение показали тандартной ОТ-ПЦР (коэффициент Пирсона > 0,9).Klinika testado de 36 nazaj ŝablaj specimenoj montris bonan interkonsenton de fluoreskeca intenseco kun norma RT-PCR (koeficiento de Pearson> 0.9).Paralele kun ĉi tiu laboro, diversaj emerĝantaj biokemiaj metodoj (ekz., plasmo-termika biciklado, plifortigo-liberaj imunanalizoj, kaj nanokorpaj funkciigaj analizoj) montris sian potencialon en POCT.Tamen, pro la manko de plene integra kaj fortika POCT-platformo, ĉi tiuj metodoj neeviteble postulas apartajn antaŭ-pretigajn procedurojn (ekz., RNA-izolado44, kovado45 kaj lavado46), kiu plue kompletigas la nunan laboron kun ĉi tiuj metodoj por efektivigi progresintajn POCT-funkciojn kun la bezonatajn parametrojn.agado de preni-en-respondo-eligo.En ĉi tiu laboro, kvankam la aerpumpilo uzata por aktivigi la FAST-valvon estas sufiĉe malgranda por esti integrita en benktop-instrumenton (Fig. S9, S10), ĝi ankoraŭ konsumas gravan potencon kaj generas bruon.Principe, pli malgrandaj formfaktoraj pneŭmatikaj pumpiloj povas esti anstataŭigitaj per aliaj rimedoj, kiel ekzemple la uzo de elektromagneta forto aŭ fingrofunkciado.Pliaj plibonigoj povas inkluzivi, ekzemple, adaptado de ilaroj por malsamaj kaj specifaj biokemiaj analizoj, uzante novajn detektajn metodojn, kiuj ne postulas varmigajn/malvarmigajn sistemojn, tiel disponigante senilan POCT-platformon por PCR-aplikoj.Ni kredas, ke pro tio, ke la FAST-platformo disponigas manieron manipuli likvaĵojn, ni kredas, ke la proponita FAST-teknologio prezentas la eblon krei komunan platformon ne nur por biomedicina testado, sed ankaŭ por media monitorado, nutraĵkvalita testado, materialo kaj sintezo de drogoj. ..
La kolekto kaj uzo de specimenoj de homaj nazaj ŝabloj estis aprobitaj de la Etika Komitato de la Unua Filiigita Hospitalo de la Universitato de Zhejiang (IIT20220330B).Oni kolektis 36 specimenojn de nazaj lamvundoj, implikante 16 plenkreskulojn < 30 jarojn, 7 plenkreskulojn > 40 jarojn, kaj 19 virojn, 17 inojn.Oni kolektis 36 specimenojn de nazaj lamvundoj, implikante 16 plenkreskulojn < 30 jarojn, 7 plenkreskulojn > 40 jarojn, kaj 19 virojn, 17 inojn.Было собрано 36 образцов мазков из носа, в которых приняли участие 16 взрослых взрослых < 30 лыетро, в которых приняли участие лет, 19 мужчин и 17 женщин.Tridek ses specimenoj de nazaj lamvundoj estis kolektitaj de 16 plenkreskuloj < 30-jaraj, 7 plenkreskuloj pli ol 40-jaraj, 19 viroj kaj 17 virinoj..Demografiaj datumoj estas prezentitaj en Suplementa Tabelo 3. Informita konsento estis akirita de ĉiuj partoprenantoj.Ĉiuj partoprenantoj estis suspektitaj je gripo kaj estis testitaj libervole sen kompenso.
La FAST-bazo kaj kovrilo estas faritaj el polilaktika acido (PLA) kaj presitaj de Ender 3 Pro 3D-presilo (Shenzhen Transcend 3D Technology Co., Ltd.).Duflanka bendo estis aĉetita de Adhesives Research, Inc. Modelo 90880. PET-filmo 100 µm dika estis aĉetita de McMaster-Carr.Kaj la gluo kaj la PET-filmo estis tranĉitaj per la tranĉilo Silhouette Cameo 2 de Silhouette America, Inc. La elasta filmo estas farita el PDMS-materialo per injektomuldado.Unue, 200 µm dika PET-kadro estis tranĉita uzante lasersistemon kaj gluita al 3 mm dika PMMA-tuko uzante 100 µm duflankan glubendon.La PDMS-antaŭulo (Sylgard 184; Parto A: Parto B = 10:1, Dow Corning) tiam estis verŝita en la ŝimon kaj vitra bastono estis uzita por forigi troan PDMS.Post resaniĝo je 70° C. dum 3 horoj, la 300 μm dika PDMS-filmo povus esti senŝeligita de la ŝimo.
Fotoj por multflanka distribuado, laŭpeta eldonado kaj fidinda agado estas prenitaj per altrapida fotilo (Sony AX700 1000 fps).La enorbita skuilo uzita en la fidindeco-testo estis aĉetita de SCILOGEX (SCI-O180).La aerpremo estas generita de aerkompresoro, kaj pluraj ciferecaj precizecaj premreguliloj estas uzataj por alĝustigi la premon.La fluo-konduta testa procezo estas kiel sekvas.Antaŭdestinita kvanto de likvaĵo estis injektita en la testaparaton kaj altrapida fotilo estis uzita por registri la flukonduton.Ankoraŭ bildoj tiam estis prenitaj de vidbendoj de la flukonduto en fiksaj tempoj, kaj la restanta areo estis kalkulita per Image-Pro Plus programaro, kiu tiam estis multobligita per la fotila profundo por kalkuli la volumenon.Detaloj de la fluo-konduta testa sistemo troveblas en Suplementa Figuro S4.
Injektu 50 µl da mikrobiloj kaj 100 µl da dejonigita akvo en la fiolon miksaparaton.Miksitaj spektaklofotoj estis prenitaj per altrapida fotilo ĉiujn 0.1 sekundojn je premoj de 0.1 bar, 0.15 bar kaj 0.2 bar.Pixel-informoj dum la miksadprocezo povas esti akirita de ĉi tiuj bildoj uzante fotopretigan programaron (Photoshop CS6).Kaj miksa efikeco povas esti atingita per la sekva Ekvacio 53.
kie M estas la miksa efikeco, N estas la tutsumo de specimenaj pikseloj, kaj ci kaj \(\bar{c}\) estas la normaligitaj kaj atendataj normaligitaj koncentriĝoj.Miksanta efikeco varias de 0 (0%, nemiksita) ĝis 1 (100%, plene miksita).La rezultoj estas montritaj en Suplementa Figuro S6.
Realtempa RT-PCR-kompleto por IAV kaj IBV, inkluzive de IAV kaj IBV RNA-provaĵoj (kat. n-ro RR-0051-02/RR-0052-02, Liferiver, Ĉinio), Tris-EDTA-bufro (TE-bufro n-ro B541019 , Sangon Biotech, Ĉinio), Positive Control RNA Purification Kit (Parto No. Z-ME-0010, Liferiver, Ĉinio) kaj GAPDH Solution (Parto No. M591101, Sangon Biotech, Ĉinio) estas komerce haveblaj.La RNA-puriga ilaro inkluzivas ligan bufron, lavon A, lavon W, eluvaĵon, magnetajn mikrobilojn kaj akrilan portanton.IAV kaj IBV realtempaj RT-PCR-ilaroj inkluzivas IFVA-nukleacidan PCR-detektan miksaĵon kaj RT-PCR-enzimon.Aldonu 6 µl da AcrylCarrier kaj 20 µl da magnetaj bidoj al 500 µl da liga bufra solvaĵo, bone skuu kaj poste preparu la bidsolvon.Aldonu 21 ml da etanolo al lavoj A kaj W, bone skuu por akiri solvojn de lavoj A kaj W respektive.Tiam, 18 µl da fluoreska PCR-miksaĵo kun IFVA-nuklea acido kaj 1 µl da RT-PCR-enzimo estis aldonitaj al 1 µl da TE-solvo, skuita kaj centrifugata dum kelkaj sekundoj, akirante 20 µl da IAV kaj IBV-amorsaĵoj.
Sekvu la sekvan RNA-purigan proceduron: (1) RNA-adsorbado.Pipetu 526 µl da la buleta solvaĵo en 1,5 ml-centrifugilon kaj aldonu 150 µl da specimeno, tiam mane skuu la tubon supren kaj malsupren 10 fojojn.Transloku 676 µl de la miksaĵo al la afinca kolumno kaj centrifugu je 1,88 x 104 g dum 60 sekundoj.Postaj dreniloj tiam estas forĵetitaj.(2) La unua etapo de lavado.Aldonu 500 µl da lava solvaĵo A al la afinca kolumno, centrifugu je 1,88 x 104 g dum 40 s, kaj forĵetu la eluzitan solvon.Ĉi tiu lava procezo estis ripetita dufoje.(3) la dua etapo de lavado.Aldonu 500 µl da lavsolvo W al la afinca kolumno, centrifugu je 1,88 × 104 g dum 15 s kaj forĵetu la eluzitan solvon.Ĉi tiu lava procezo estis ripetita dufoje.(4) Elucio.Aldonu 200 µl da eluato al la afineckolono kaj centrifugu je 1,88 x 104 g dum 2 min.(5) RT-PCR: La eluato estis injektita en 20 μl de la primer-solvo en PCR-tubon, tiam la tubo estis metita en realtempan PCR-testaparaton (SLAN-96P) por efektivigi la RT-PCR-procezon.La tuta detektoprocezo daŭras proksimume 140 minutojn (20 minutojn por RNA-purigo kaj 120 minutojn por PCR-detekto).
526 µl da bildsolvo, 1000 µl da lavsolvo A, 1000 µl da lavsolvo W, 200 µl da eluato kaj 20 µl da primer-solvaĵo estis antaŭe aldonitaj kaj stokitaj en kameroj M, W1, W2, E kaj PCR-detektkameroj.Platforma asembleo.Poste, 150 µl de la specimeno estis pipetitaj en la ĉambron M kaj la FAST-POCT-platformo estis enmetita en la testan instrumenton montritan en Suplementa Figuro S9.Post ĉirkaŭ 82 minutoj, la testrezultoj estis haveblaj.
Krom se alie notite, ĉiuj testrezultoj estas prezentitaj kiel meznombro ± SD post minimumo de ses kopioj uzante nur la FAST-POCT-platformon kaj biologie sendependajn specimenojn.Neniuj datumoj estis ekskluditaj de la analizo.La eksperimentoj ne estas hazardaj.La esploristoj ne estis blindaj pri grupaj taskoj dum la eksperimento.
Por pliaj informoj pri studa dezajno, vidu la abstraktaĵon pri Natura Esplora Raporto ligita al ĉi tiu artikolo.
Datumoj subtenantaj la rezultojn de ĉi tiu studo estas haveblaj en Suplementaj Informoj.Ĉi tiu artikolo provizas la originajn datumojn.
Chagla, Z. & Madhukar, P. COVID-19-akceloj en riĉaj nacioj prokrastos vakcinojn por ĉiuj.Chagla, Z. & Madhukar, P. COVID-19-akceloj en riĉaj nacioj prokrastos vakcinojn por ĉiuj.Chagla, Z. kaj Madhukar, P. COVID-19-akceliloj en riĉaj landoj prokrastos vakcinojn por ĉiuj.Chagla, Z. kaj Madhukar, P. COVID-19-revakcinado en riĉaj landoj prokrastos vakcinadon por ĉiuj.Nacia medicino.27, 1659-1665 (2021).
Faust, L. et al.Testado de SARS-CoV-2 en landoj kun malaltaj kaj mezaj enspezoj: havebleco kaj pagebleco en la privata sansektoro.mikroba infekto.22, 511–514 (2020).
Monda Organizaĵo pri Sano.Tutmonda tropezo kaj efiko de elektitaj kuraceblaj sekse transdonitaj infektoj: revizio kaj taksoj.Ĝenevo: 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.Multoblaj 2D mulditaj flankaj fluaj teststrioj.ASS-aplikaĵo.studuniversitato.Inter Milano.1, 124-129 (2009).
Schilling, KM et al.Plene enfermita mikrofluida paper-bazita analiza aparato.anuso.Kemiaĵo.84, 1579-1585 (2012).
Lapenter, N. et al.Konkurenciva paper-bazita imunokromatografio kunligita kun enzim-modifitaj elektrodoj permesas sendratan monitoradon kaj elektrokemian persistemon de urina kokinino.Sensiloj 21, 1659 (2021).
Zhu, X. et al.Kvantigante malsanbiosignojn kun multflanka nanozim-integra flanka fluida platformo uzante glukometron.biologia sensilo.Bioelektroniko.126, 690–696 (2019).
Boo, S. et al.Teststrio de gravedeco por detekto de patogenaj bakterioj uzante konkanavalin A-homan korionan gonadotropin-Cu3(PO4)2 hibridajn nanoflorojn, magnetan apartigon kaj legado de inteligenta telefono.Mikrokomputilo.Revuo.185, 464 (2018).