www.chinacdoe.com saytiga tashrif buyurganingiz uchun tashakkur.Siz foydalanayotgan brauzer versiyasi cheklangan CSS-ni qo'llab-quvvatlaydi.Eng yaxshi tajriba uchun yangilangan brauzerdan foydalanishni tavsiya qilamiz (yoki Internet Explorer-da Moslik rejimini o'chirib qo'ying).Shu bilan birga, doimiy qo'llab-quvvatlashni ta'minlash uchun biz saytni uslublarsiz va JavaScript-ni ishlatmasdan taqdim etamiz.
Joydagi imkoniyatlarga ega bo'lgan chip-on-a-laboratoriya tizimlari tez va aniq tashxis qo'yish imkoniyatini taqdim etadi va biotibbiyot uskunalari va malakali mutaxassislar mavjud bo'lmagan resurslar cheklangan sharoitlarda foydalidir.Shu bilan birga, bir vaqtning o'zida ko'p funktsiyali tarqatish, talab bo'yicha chiqarish, ishonchli ishlash va reaktivlarni uzoq muddatli saqlash uchun barcha zarur xususiyatlarga ega bo'lgan tibbiy yordam punkti sinov tizimini yaratish asosiy muammo bo'lib qolmoqda.Bu erda biz suyuqliklarni istalgan yo'nalishda boshqara oladigan, qo'llaniladigan havo bosimiga aniq va mutanosib javob beradigan va to'satdan harakatlar va tebranishlarga nisbatan barqaror bo'lib qoladigan tutqich bilan ishlaydigan mikro sayohat o'tkazgich texnologiyasini tasvirlaymiz.Texnologiyaga asoslanib, biz reagentni kiritish, aralashtirish va reaksiya funktsiyalarini bir jarayonda birlashtirgan polimeraza zanjiri reaktsiyasi tizimini ishlab chiqishni ham tasvirlaymiz, bu esa 18 bemorning barcha klinik burun namunalari uchun "javobda namuna" ishlashini ta'minlaydi. Gripp va 18 ta individual nazorat, floresans intensivligi standart polimeraza zanjiri reaktsiyasiga yaxshi mos keladi (Pirson koeffitsientlari > 0,9).Texnologiyaga asoslanib, biz reagentni kiritish, aralashtirish va reaksiya funksiyalarini bir jarayonda birlashtirgan polimeraza zanjiri reaktsiyasi tizimini ishlab chiqishni ham tasvirlaymiz, bu 18 bemorning barcha klinik burun namunalari uchun “javobda namuna” ishlashini ta'minlaydi. Gripp va 18 ta individual nazorat bilan, flüoresan intensivligi standart polimeraza zanjiri reaktsiyasiga yaxshi mos keladi (Pirson koeffitsientlari > 0,9).Osnovyvayas na etoy texnologii, my takje opisyvaem razrabotku sistemy polimeraznoy tsepnoy reakcii, kotoraya ob'edinyaet funksiyalari vvedeniya reagentlar, smeshivaniya va reaksii v odnom protsesse, chto obespechivaet vypolnenie no etoy texnologicheskie obespechivaet "obrazetsvse tsepnoy o'tkazish" 18 bemorov s Gripp i 18 otdelnyx kontroley, v xoroshem sootvetství intensivnosti floressentsii so standartnoy polimeraznoy tsepnoy reakciey (koeffitsienti Pirson> 0,9).Ushbu texnologiyaga asoslanib, biz, shuningdek, inyeksiya, aralashtirish va reaksiyaga kirishish funksiyalarini bir jarayonda birlashtirib, 18 grippga chalingan barcha klinik burun namunalari uchun namuna olish imkonini beruvchi polimeraza zanjiri reaktsiyasi tizimini ishlab chiqishni tasvirlaymiz.va 18 ta individual nazorat, standart polimeraza zanjiri reaktsiyasining floresan intensivligi bilan yaxshi mos keladi (Pirson koeffitsientlari > 0,9).Ushbu texnologiyaga asoslanib, biz, shuningdek, 18 ta burun ichidagi bemor namunalaridan olingan barcha klinik burun namunalarini tahlil qilish uchun reagentni in'ektsiya qilish, aralashtirish va reaktsiya funktsiyalarini birlashtirgan polimeraza zanjiri reaktsiyasi tizimini ishlab chiqishni tasvirlaymiz. Gripp va 18 ta individual nazorat, floresan intensivligi mos keladi. standart polimeraza zanjiri reaktsiyasi bilan yaxshi (Pirson koeffitsienti > 0,9).Taklif etilayotgan platforma biotibbiyot tahlilini ishonchli avtomatlashtirishni kafolatlaydi va shu bilan bir qator tibbiy yordam ko'rsatish punkti sinov qurilmalarini tijoratlashtirishni tezlashtirishi mumkin.
Millionlab odamlarning hayotiga zomin bo'lgan 2020 yilgi COVID-19 pandemiyasi kabi insoniyatning paydo bo'layotgan kasalliklari global sog'liq va insoniyat sivilizatsiyasiga jiddiy tahdid solmoqda1.Kasalliklarni erta, tez va aniq aniqlash virus tarqalishini nazorat qilish va davolash natijalarini yaxshilash uchun juda muhimdir.Sinov namunalari shifoxonalar yoki diagnostika klinikalariga yuboriladigan va mutaxassislar tomonidan boshqariladigan markazlashtirilgan laboratoriyalarga asoslangan asosiy diagnostika ekotizimi hozirda butun dunyo bo‘ylab qariyb 5,8 milliard odam, ayniqsa resurslar cheklangan sharoitlarda yashovchilar uchun kirishni cheklamoqda.bu erda qimmat biotibbiyot uskunalari va malakali mutaxassislar etishmaydi.klinisyenler 2. Shunday qilib, klinisyenlarga tashxis to'g'risida asosli qarorlar qabul qilish uchun o'z vaqtida diagnostika ma'lumotlari bilan ta'minlay oladigan, tibbiy yordam ko'rsatish punkti (POCT) qobiliyatiga ega, arzon va foydalanuvchilarga qulay laboratoriya-chip tizimini ishlab chiqishga shoshilinch ehtiyoj bor. .va davolash 3.
Jahon sog'liqni saqlash tashkiloti (JSST) ko'rsatmalariga ko'ra, ideal POCT arzon, foydalanuvchi uchun qulay (minimal tayyorgarlik bilan foydalanish oson), aniq (noto'g'ri salbiy yoki noto'g'ri pozitivlardan saqlaning), tez va ishonchli (yaxshi takrorlanish xususiyatlarini ta'minlaydi) va yetkazib beriladigan (uzoq muddatli saqlashga qodir va oxirgi foydalanuvchilar uchun oson mavjud)4.Ushbu talablarni qondirish uchun POCT tizimlari quyidagi xususiyatlarni ta'minlashi kerak: qo'lda aralashuvni kamaytirish uchun ko'p qirrali dozalash, aniq sinov natijalari uchun reagentlarni tashish uchun talab bo'yicha chiqarish va atrof-muhit tebranishiga qarshi ishonchli ishlash.Hozirgi vaqtda eng ko'p qo'llaniladigan POCT qurilmasi - bu juda oz miqdordagi namunani oldinga siljitadigan, kapillyar kuch bilan oldindan immobilizatsiyalangan reagentlar bilan reaksiyaga kirishadigan, g'ovakli nitroselüloza membranalarining bir necha qatlamlaridan iborat lateral oqim chizig'i5,6.Ularning arzonligi, foydalanish qulayligi va tez natijalar afzalligi bo'lsa-da, oqim chizig'iga asoslangan POCT qurilmalari ko'p bosqichli tahlillarni talab qilmasdan faqat biologik testlar (masalan, glyukoza testlari7,8 va homiladorlik testlari9,10) uchun ishlatilishi mumkin.reaksiyalar (masalan, bir nechta reagentlarni yuklash, aralashtirish, multiplekslash).Bundan tashqari, suyuqlik harakatini boshqaradigan harakatlantiruvchi kuchlar (ya'ni, kapillyar kuchlar), ayniqsa, partiyalar o'rtasida yaxshi mustahkamlikni ta'minlamaydi, natijada takrorlanishning yomonligi11 va lateral oqim bantlarini birinchi navbatda yaxshi aniqlash uchun foydali qiladi12,13.
Mikro va nano miqyosda kengaytirilgan ishlab chiqarish imkoniyatlari miqdoriy o'lchovlar uchun mikrofluidik POCT qurilmalarini ishlab chiqish uchun imkoniyatlar yaratdi14,15,16,17.Interfeys 18, 19 xususiyatlarini va 20, 21, 22-kanallarning geometriyasini sozlash orqali ushbu qurilmalarning kapillyar kuchini va oqim tezligini nazorat qilish mumkin.Biroq, ularning ishonchliligi, ayniqsa, juda namlangan suyuqliklar uchun, ishlab chiqarishdagi noaniqliklar, moddiy nuqsonlar va atrof-muhit tebranishlariga sezgirlik tufayli qabul qilinishi mumkin emas.Bundan tashqari, suyuqlik-gaz interfeysida kapillyar oqim yaratilganligi sababli, ayniqsa, mikrosuyuqlik kanalini suyuqlik bilan to'ldirgandan so'ng, qo'shimcha oqim kiritilishi mumkin emas.Shuning uchun, yanada murakkab aniqlash uchun namunani in'ektsiya qilishning bir necha bosqichlarini bajarish kerak24,25.
Mikrofluidik qurilmalar orasida markazdan qochma mikrofluidik qurilmalar hozirda POCT26,27 uchun eng yaxshi yechimlardan biri hisoblanadi.Uning qo'zg'alish mexanizmi foydalidir, chunki harakatlantiruvchi kuchni aylanish tezligini sozlash orqali boshqarish mumkin.Biroq, kamchilik shundaki, markazdan qochma kuch har doim qurilmaning tashqi chetiga yo'naltiriladi, bu esa murakkabroq tahlillar uchun zarur bo'lgan ko'p bosqichli reaktsiyalarni amalga oshirishni qiyinlashtiradi.Ko'p funktsiyali dozalash uchun markazdan qochma kuchiga qo'shimcha ravishda qo'shimcha harakatlantiruvchi kuchlar (masalan, kapillyarlar 28, 29 va boshqa ko'plab 30, 31, 32, 33, 34, 35) kiritilgan bo'lsa-da, bu qo'shimcha kuchlar odatda buyurtma bo'lganligi sababli kutilmagan suyuqlik o'tkazilishi hali ham sodir bo'lishi mumkin. markazdan qochma kuchdan pastroq bo'lib, ularni faqat kichik ish diapazonlarida samarali qiladi yoki suyuqlik chiqishi bilan talab bo'yicha mavjud emas.Santrifüj kinetik usullar 36, 37, 38, termopnevmatik usullar 39 va faol pnevmatik usullar 40 kabi markazdan qochma mikrosuyuqliklarga pnevmatik manipulyatsiyalarni kiritish jozibador muqobil ekanligi isbotlandi.Kontrafugodinamik yondashuv bilan tashqi va ichki ta'sir qilish uchun qurilmaga qo'shimcha bo'shliq va birlashtiruvchi mikrokanallar kiritilgan, ammo uning nasos samaradorligi (75% dan 90% gacha) nasos davrlari soniga va yopishqoqlikka juda bog'liq. suyuqlikdan.Termopnevmatik usulda, lateks membranasi va suyuqlik o'tkazish xonasi, tiqilib qolgan havo hajmi qizdirilganda yoki sovutilganda kirish joyini yopish yoki qayta ochish uchun maxsus mo'ljallangan.Biroq, isitish/sovutish sozlamalari sekin javob berish muammolarini keltirib chiqaradi va termosensitiv tahlillarda (masalan, polimeraza zanjiri reaktsiyasi (PCR) kuchaytirilishi) foydalanishni cheklaydi.Faol pnevmatik yondashuv bilan, talab bo'yicha bo'shatish va ichkariga harakatlanish yuqori tezlikda ishlaydigan motorlar tomonidan ijobiy bosim va aniq mos keladigan aylanish tezligini bir vaqtning o'zida qo'llash orqali erishiladi.Faqat pnevmatik aktuatorlar (musbat bosim 41, 42 yoki manfiy bosim 43) va odatda yopiq supap konstruksiyalari yordamida boshqa muvaffaqiyatli yondashuvlar mavjud.Pnevmatik kamerada ketma-ket bosim o'tkazish orqali suyuqlik peristaltik ravishda oldinga pompalanadi va odatda yopiq valf peristaltika tufayli suyuqlikning teskari oqimini oldini oladi va shu bilan murakkab suyuqlik operatsiyalarini amalga oshiradi.Shu bilan birga, hozirgi vaqtda bitta POCT qurilmasida murakkab suyuqlik operatsiyalarini bajarishi mumkin bo'lgan cheklangan miqdordagi mikrosuyuqlik texnologiyalari mavjud, ular orasida ko'p funktsiyali tarqatish, talab bo'yicha chiqarish, ishonchli ishlash, uzoq muddatli saqlash, yuqori yopishqoqlikdagi suyuqliklar bilan ishlash, va tejamkor ishlab chiqarish.Hammasi bir vaqtning o'zida.Ko'p bosqichli funktsional operatsiyaning yo'qligi bugungi kunga qadar faqat Cepheid, Binx, Visby, Cobas Liat va Rhonda kabi bir nechta tijorat POCT mahsulotlarining ochiq bozorga muvaffaqiyatli kiritilishining sabablaridan biri bo'lishi mumkin.
Ushbu maqolada biz yashil halqali mikro o'tish texnologiyasiga (FAST) asoslangan pnevmatik mikrofluidik aktuatorni taklif qilamiz.FAST mikrolitrdan millilitrgacha bo'lgan keng reagentlar uchun barcha kerakli xususiyatlarni bir vaqtning o'zida birlashtiradi.FAST elastik membranalar, tutqichlar va bloklardan iborat.Havo bosimini qo'llamasdan, membranalar, tutqichlar va bloklar mahkam yopilishi va ichidagi suyuqlik uzoq vaqt davomida saqlanishi mumkin.Tegishli bosim qo'llanilganda va tutqich uzunligiga moslashtirilsa, diafragma kengayadi va qo'lni ochiq holatga itaradi, bu esa suyuqlikning o'tishiga imkon beradi.Bu suyuqliklarni kaskadda, bir vaqtning o'zida, ketma-ket yoki selektiv tarzda ko'p funktsiyali o'lchash imkonini beradi.
Biz A va B gripp viruslarini (IAV va IBV) aniqlash uchun namunadagi javob natijalarini yaratish uchun FAST yordamida PCR tizimini ishlab chiqdik.Biz 102 nusxa/ml ni aniqlashning pastki chegarasiga (LOD) erishdik, bizning multipleks tahlilimiz IAV va IBV uchun o'ziga xoslikni ko'rsatdi va gripp virusi patotipiga ruxsat berdi.18 bemor va 18 sog'lom odamdan olingan burun tampon namunasi yordamida klinik sinov natijalari standart RT-PCR (Pirson koeffitsientlari > 0,9) bilan floresan intensivligining yaxshi muvofiqligini ko'rsatadi.18 bemor va 18 sog'lom odamdan olingan burun tampon namunasi yordamida klinik sinov natijalari standart RT-PCR (Pirson koeffitsientlari > 0,9) bilan floresan intensivligining yaxshi muvofiqligini ko'rsatadi.Rezultaty klinicheskix ispytaniy s ispolzovaniem obraztsa mazka iz nosa ot 18 zdorovyx lits pokazyvaet xoroshee sootvetstvie intensivnosti fluorestsentsii standartnoy OT-PTsR (koreffitsienty Pirsona > 0,9).18 bemor va 18 sog'lom odamdan olingan burun tampon namunasi yordamida klinik sinovlar natijalari standart RT-PCR floresan intensivligi o'rtasida yaxshi muvofiqligini ko'rsatadi (Pirson koeffitsientlari > 0,9).0,9）。……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Rezultaty klinicheskix ispytaniy s ispolzovaniem obraztsov nazalnyx mazkov ot 18 bemor va 18 zdorovyx lits pokazali xoroshee sootvetstvie oraliq intensivlik floresentsii va standartnoy OT-PTsR (koeffitsient, Piona >).18 nafar bemor va 18 nafar sog‘lom odamdan olingan burun tampon namunalaridan foydalangan holda klinik sinovlar natijalari floresan intensivligi va standart RT-PCR (Pirson koeffitsienti > 0,9) o‘rtasida yaxshi kelishuvni ko‘rsatdi.FAST-POCT qurilmasining taxminiy moddiy qiymati taxminan 1 AQSh dollarini tashkil etadi (1-jadvalga qo'shimcha) va keng ko'lamli ishlab chiqarish usullari (masalan, inyeksion kalıplama) yordamida yanada kamaytirilishi mumkin.Haqiqatan ham, FAST asosidagi POCT qurilmalari JSST tomonidan belgilangan barcha zarur xususiyatlarga ega va POCT tizimlarining asosi bo'lgan plazma termal sikli44, kuchaytirilmagan immunoassaylar45 va nanobody funksionalizatsiya testlari46 kabi yangi biokimyoviy sinov usullari bilan mos keladi.imkoniyat.
Shaklda.1a to'rtta suyuqlik kamerasidan iborat FAST-POCT platformasining tuzilishini ko'rsatadi: oldindan saqlash kamerasi, aralashtirish kamerasi, reaktsiya kamerasi va chiqindi kamerasi.Suyuqlik oqimini boshqarishning kaliti oldindan saqlash xonasida va aralashtirish kamerasida joylashgan FAST dizayni (elastik membranalar, tutqichlar va bloklardan iborat).Pnevmatik tarzda ishlaydigan usul sifatida FAST dizayni suyuqlik oqimini aniq nazorat qilishni ta'minlaydi, shu jumladan yopiq/ochiq kommutatsiya, ko'p qirrali dozalash, talab bo'yicha suyuqlik chiqarish, ishonchli ishlash (masalan, atrof-muhit tebranishiga befarqlik) va uzoq muddatli saqlash.FAST-POCT platformasi to'rtta qatlamdan iborat: qo'llab-quvvatlovchi qatlam, elastik plyonka qatlami, plastik plyonka qatlami va 1b-rasmda kattalashtirilgan ko'rinishda ko'rsatilganidek (shuningdek, S1 va S2 qo'shimcha rasmlarida batafsil ko'rsatilgan) ).Barcha kanallar va suyuqliklarni tashish kameralari (oldindan saqlash va reaktsiya kameralari kabi) qalinligi 0,2 mm (eng yupqa qismi) dan 5 mm gacha bo'lgan PLA (polilaktik kislota) substratlariga o'rnatilgan.Elastik plyonkali material 300 mkm qalinlikdagi PDMS bo'lib, u "ingichka qalinligi" va past elastiklik moduli (taxminan 2,25 MPa47) tufayli havo bosimi qo'llanilganda osongina kengayadi.Polietilen plyonka qatlami elastik plyonkani havo bosimi tufayli haddan tashqari deformatsiyadan himoya qilish uchun qalinligi 100 mkm bo'lgan polietilen tereftalatdan (PET) ishlab chiqariladi.Kameralarga mos keladigan holda, substrat qatlami suyuqlik oqimini boshqarish uchun menteşalar orqali qopqoq qatlamiga (PLA dan tayyorlangan) ulangan tutqichlarga ega.Elastik plyonka ikki tomonlama yopishqoq lenta (ARseal 90880) yordamida orqa qatlamga yopishtirilgan va plastik plyonka bilan qoplangan.Qopqoq qatlamida T-klip dizayni yordamida uchta qatlam substratda yig'ilgan.T-qisqichda ikki oyoq orasidagi bo'shliq mavjud.Klips yivga kiritilganda, ikki oyoq bir oz egilib, keyin asl holatiga qaytdi va trubadan o'tayotganda qopqoq va tayanchni mahkam bog'lab qo'ydi (qo'shimcha rasm S1).Keyin to'rtta qatlam konnektorlar yordamida yig'iladi.
FASTning turli funktsional bo'limlari va xususiyatlarini ko'rsatadigan platformaning sxematik diagrammasi.b FAST-POCT platformasining kengaytirilgan diagrammasi.c AQSh chorak dollarlik tanga yonidagi platforma surati.
FAST-POCT platformasining ishlash mexanizmi 2-rasmda ko'rsatilgan. Asosiy komponentlar asosiy qatlamdagi bloklar va qopqoq qatlamidagi ilgaklar bo'lib, bu to'rtta qatlam T-shakli yordamida yig'ilganda interferentsiya dizayniga olib keladi. .Havo bosimi qo'llanilmaganda (2a-rasm), aralashuv moslamasi menteşaning egilishi va deformatsiyasiga olib keladi va elastik plyonkani blokga bosish uchun tutqich orqali muhrlash kuchi qo'llaniladi va muhr bo'shlig'idagi suyuqlik aniqlanadi. muhrlangan davlat sifatida.Shuni ta'kidlash kerakki, bu holatda dastagi 2a-rasmdagi yon ko'rinishda ko'rsatilganidek, tashqariga egiladi.Havo berilganda (2b-rasm) elastik membrana qopqoq tomon tashqariga kengayadi va tutqichni yuqoriga itaradi, shu bilan suyuqlikning keyingi kameraga oqib chiqishi uchun tutqich va blok o'rtasida bo'shliq ochiladi, bu ochiq holat sifatida aniqlanadi. .Havo bosimi chiqarilgandan so'ng, tutqich o'zining dastlabki holatiga qaytishi va ilgakning elastikligi tufayli qattiq turishi mumkin.Tutqich harakatlarining videolari S1 qo'shimcha filmida keltirilgan.
A. Sxematik diagramma va yopilganda fotosuratlar.Bosim yo'q bo'lganda, tutqich membranani blokga bosadi va suyuqlik muhrlanadi.b Yaxshi holatda.Bosim qo'llanilganda, membrana kengayadi va qo'lni yuqoriga itaradi, shuning uchun kanal ochiladi va suyuqlik oqishi mumkin.c Kritik bosimning xarakterli hajmini aniqlang.Xarakterli o'lchamlarga tutqichning uzunligi (L), slayder va ilgak orasidagi masofa (l) va tutqich chiqishi qalinligi (t) kiradi.Fs - gaz kelebeği nuqtasida siqilish kuchi B. q - tutqichdagi bir xil taqsimlangan yuk.Tx* menteşeli tutqich tomonidan ishlab chiqilgan momentni ifodalaydi.Kritik bosim - qo'lni ko'tarish va suyuqlik oqimini ta'minlash uchun zarur bo'lgan bosim.d Kritik bosim va element hajmi o'rtasidagi munosabatlarning nazariy va eksperimental natijalari.n = 6 ta mustaqil tajriba o'tkazildi va ma'lumotlar ± standart og'ish sifatida ko'rsatilgan.Xom ma'lumotlar xom ma'lumotlar fayllari sifatida taqdim etiladi.
Bo'shliq ochiladigan Pc kritik bosimning geometrik parametrlarga bog'liqligini tahlil qilish uchun nur nazariyasiga asoslangan analitik model ishlab chiqilgan (masalan, L - tutqichning uzunligi, l - blok va blok orasidagi masofa. menteşe, S - tutqich Suyuqlik bilan aloqa qilish maydoni t - 2-rasmda ko'rsatilganidek, qo'l protrusionining qalinligi).Qo'shimcha eslatmalarda va S3 qo'shimcha rasmda batafsil bayon qilinganidek, bo'shliq \({P}_{c}\ge \frac{2{F}_{s}l}{SL}\) bo'lganda ochiladi, bu erda Fs moment momentdir. \ ({T}_{x}^{\ast}(={F}_{s}l)\) aralashish moslamasi bilan bogʻliq boʻlgan kuchlarni yoʻq qilish va ilmoqning egilishiga olib kelishi uchun.Eksperimental javob va analitik model yaxshi kelishuvni ko'rsatadi (2d-rasm), bu kritik bosim Pc t/l ortishi va L ning kamayishi bilan ortib borishini ko'rsatadi, bu klassik nur modeli bilan oson tushuntiriladi, ya'ni moment t / Lift bilan ortadi. .Shunday qilib, bizning nazariy tahlilimiz FAST-POCT platformasini loyihalash uchun muhim asos bo'lgan tutqich uzunligi L va t / l nisbatini sozlash orqali kritik bosimni samarali boshqarish mumkinligini aniq ko'rsatmoqda.
FAST-POCT platformasi ko'p funksiyali tarqatishni ta'minlaydi (3a-rasmda kiritish va tajriba bilan ko'rsatilgan), bu muvaffaqiyatli POCTning eng muhim xususiyati bo'lib, suyuqliklar istalgan yo'nalishda va har qanday tartibda (kaskad, bir vaqtning o'zida, ketma-ket) yoki selektiv ko'p kanalli oqishi mumkin. tarqatish.- dozalash funktsiyasi.Shaklda.3a (i) kaskadli dozalash rejimini ko'rsatadi, bunda ikki yoki undan ortiq kameralar turli reaktivlarni ajratish uchun bloklar va ochiq va yopiq holatlarni boshqarish uchun tutqich yordamida kaskadlanadi.Bosim qo'llanilganda, suyuqlik yuqoridan pastki kameraga kaskadli tarzda oqadi.Shuni ta'kidlash kerakki, kaskad kameralari nam kimyoviy moddalar yoki liyofillangan kukunlar kabi quruq kimyoviy moddalar bilan to'ldirilishi mumkin.3a(i)-rasmdagi tajribada yuqori kameradan qizil siyoh ko‘k bo‘yoq kukuni (mis sulfat) bilan birga ikkinchi kameraga oqib o‘tadi va pastki kameraga yetganda to‘q ko‘k rangga aylanadi.Shuningdek, u pompalanayotgan suyuqlik uchun nazorat bosimini ham ko'rsatadi.Xuddi shunday, bitta tutqich ikkita kameraga ulanganda, rasmda ko'rsatilganidek, u bir vaqtning o'zida in'ektsiya rejimiga aylanadi.3a (ii), bunda bosim qo'llanilganda suyuqlik ikki yoki undan ortiq kameraga bir xilda taqsimlanishi mumkin.Kritik bosim tutqichning uzunligiga bog'liq bo'lganligi sababli, dastagining uzunligi rasmda ko'rsatilganidek, ketma-ket in'ektsiya naqshiga erishish uchun sozlanishi mumkin.3a(iii).Uzun tutqich (kritik bosimli Pc_long) B kamerasiga va qisqa tutqich (kritik bosim Pc_short > Pc_long) A kamerasiga ulangan. P1 bosimi (Pc_long < P1 < Pc_short) qo'llanilganda, faqat qizil rangdagi suyuqlik. B kamerasiga oqishi mumkin va bosim P2 (> Pc_short) ga ko'tarilganda, ko'k suyuqlik A kamerasiga oqishi mumkin. Bu ketma-ket in'ektsiya rejimi o'zlarining tegishli kameralariga ketma-ket o'tadigan turli suyuqliklarga qo'llaniladi, bu muvaffaqiyatli POCT uchun juda muhimdir. qurilma.Uzun tutqich (kritik bosimli Pc_long) B kamerasiga va qisqa tutqich (kritik bosim Pc_short > Pc_long) A kamerasiga ulangan. P1 bosimi (Pc_long < P1 < Pc_short) qo'llanilganda, faqat qizil rangdagi suyuqlik. B kamerasiga oqishi mumkin va bosim P2 (> Pc_short) ga ko'tarilganda, ko'k suyuqlik A kamerasiga oqishi mumkin. Bu ketma-ket in'ektsiya rejimi o'zlarining tegishli kameralariga ketma-ket o'tadigan turli suyuqliklarga qo'llaniladi, bu muvaffaqiyatli POCT uchun juda muhimdir. qurilma.Dlinnyy rychag (s kriticheski Davleiem PC_LONIN) Byl Soetiken s kameroy (PC_LON
a Ko'p funksiyali topshiriqning tasviri, ya'ni (i) kaskadli, (ii) bir vaqtning o'zida, (iii) ketma-ket va (iv) tanlab tayinlash.Egri chiziqlar ushbu to'rtta tarqatish rejimining ish jarayoni va parametrlarini ifodalaydi.b Deionlangan suv va etanolda uzoq muddatli saqlash sinovlari natijalari.n = 5 ta mustaqil tajriba o'tkazildi va ma'lumotlar ± sd c sifatida ko'rsatilgan.FAST qurilmasi va kapillyar klapan (CV) qurilmasi (i) statik va (ii) tebranish holatida bo'lganida barqarorlik sinovi namoyishlari.(iii) Turli burchak chastotalaridagi FAST va CV qurilmalari uchun ovoz balandligi va vaqt.d (i) FAST qurilmasi va (ii) CV qurilmasi uchun talab bo'yicha test natijalarini nashr etish.(iii) intervalgacha bosim rejimidan foydalangan holda FAST va CV qurilmalari uchun hajm va vaqt o'rtasidagi bog'liqlik.Barcha o'lchov chiziqlari, 1 sm.Xom ma'lumotlar xom ma'lumotlar fayllari sifatida taqdim etiladi.
Reagentlarni uzoq muddatli saqlash muvaffaqiyatli POCT qurilmasining yana bir muhim xususiyati bo'lib, u o'qimagan xodimlarga bir nechta reagentlar bilan ishlashga imkon beradi.Ko'pgina texnologiyalar uzoq muddatli saqlash imkoniyatlarini ko'rsatgan bo'lsa-da (masalan, 35 ta mikrodispenser, 48 ta blisterli paketlar va 49 ta tayoqchalar), paketni joylashtirish uchun maxsus qabul qiluvchi bo'linma talab qilinadi, bu esa narx va murakkablikni oshiradi;bundan tashqari, ushbu saqlash mexanizmlari talab bo'yicha tarqatishga imkon bermaydi va qadoqdagi qoldiqlar tufayli reagentlarning isrof bo'lishiga olib keladi.Uzoq muddatli saqlash qobiliyati ozgina pürüzlülüğü va gaz o'tkazuvchanligiga chidamliligi tufayli CNC-mashinali PMMA materialidan foydalangan holda tezlashtirilgan umr sinovini o'tkazish orqali tasdiqlandi (Qo'shimcha rasm S5).Sinov apparati 9 kun davomida 65 ° C da deionizatsiyalangan suv (deionizatsiyalangan suv) va 70% etanol (uchuvchi reagentlarni simulyatsiya qilish) bilan to'ldirilgan.Deionlashtirilgan suv va etanol yuqoridan kirishni blokirovka qilish uchun alyuminiy folga yordamida saqlangan.Real vaqt ekvivalentini hisoblash uchun Arrhenius tenglamasi va adabiyotda keltirilgan penetratsiya faollashuv energiyasi50,51 ishlatilgan.Shaklda.3b-rasmda 9 kun davomida 65°C da saqlanadigan 5 ta namuna uchun oʻrtacha vazn yoʻqotish natijalari koʻrsatilgan, bu deionizatsiyalangan suv uchun 0,30% va 23°C da 2 yil davomida 70% etanol uchun 0,72% ga teng.
Shaklda.3c tebranish sinovini ko'rsatadi.Kapillyar qopqoq (CV) mavjud POCT28,29 qurilmalari orasida suyuqlikni qayta ishlashning eng mashhur usuli bo'lganligi sababli, taqqoslash uchun kengligi 300 mkm va chuqurligi 200 mkm bo'lgan CV qurilmasi ishlatilgan.Ko'rinib turibdiki, ikkala qurilma ham harakatsiz qolganda, FAST-POCT platformasidagi suyuqlik va CV qurilmasidagi suyuqlik kanalning keskin kengayishi tufayli qulflanadi, bu kapillyar kuchlarni kamaytiradi.Biroq, orbital vibratorning burchak chastotasi oshishi bilan FAST-POCT platformasidagi suyuqlik muhrlangan bo'lib qoladi, lekin CV qurilmasidagi suyuqlik pastki kameraga oqib o'tadi (shuningdek, Qo'shimcha film S3ga qarang).Bu FAST-POCT platformasining deformatsiyalanadigan ilgaklari kameradagi suyuqlikni mahkam yopish uchun modulga kuchli mexanik kuch qo'llashi mumkinligini ko'rsatadi.Biroq, CV qurilmalarida suyuqlik qattiq, havo va suyuq fazalar o'rtasidagi muvozanat tufayli saqlanib qoladi, bu beqarorlikni keltirib chiqaradi va tebranishlar muvozanatni buzishi va kutilmagan oqim xatti-harakatlariga olib kelishi mumkin.FAST-POCT platformasining afzalligi shundaki, u ishonchli funksionallikni ta'minlaydi va odatda etkazib berish va ishlatish vaqtida yuzaga keladigan tebranishlar mavjudligida nosozliklarni oldini oladi.
FAST-POCT platformasining yana bir muhim xususiyati uning talab bo'yicha chiqarilishi bo'lib, bu miqdoriy tahlil uchun asosiy talab hisoblanadi.Shaklda.3d FAST-POCT platformasi va CV qurilmasining talab bo'yicha chiqarilishini taqqoslaydi.Anjirdan.3d(iii) biz FAST qurilmasi bosim signaliga tez javob berishini ko'ramiz.FAST-POCT platformasiga bosim o'tkazilganda, suyuqlik oqardi, bosim chiqarilganda, oqim darhol to'xtadi (3d (i)-rasm).Bu harakatni menteşaning tez elastik qaytarilishi bilan izohlash mumkin, bu esa dastagini blokka orqaga bosib, kamerani yopadi.Biroq, CV qurilmasida suyuqlik oqishda davom etdi, natijada bosim chiqarilgandan so'ng kutilmagan suyuqlik hajmi taxminan 100 µl ni tashkil etdi (3d (ii)-rasm va qo'shimcha film S4).Buni birinchi in'ektsiyadan keyin rezyumeni to'liq namlashdan keyin kapillyar pinning ta'sirining yo'qolishi bilan izohlash mumkin.
Har xil namlanish va yopishqoqlikdagi suyuqliklarni bir xil qurilmada ishlatish qobiliyati POCT ilovalari uchun qiyin bo'lib qolmoqda.Yomon namlanish kanallarda oqish yoki boshqa kutilmagan oqim xatti-harakatlariga olib kelishi mumkin va ko'pincha yuqori yopishqoq suyuqliklarni tayyorlash uchun vorteks mikserlari, santrifugalar va filtrlar kabi yordamchi uskunalar talab qilinadi 52 .Biz tanqidiy bosim va suyuqlik xususiyatlari o'rtasidagi munosabatni sinab ko'rdik (keng diapazonli namlanish va yopishqoqlik bilan).Natijalar 1-jadval va Video S5 da ko'rsatilgan.Ko'rinib turibdiki, kamerada har xil namlanish va yopishqoqlikdagi suyuqliklarni muhrlab qo'yish mumkin va bosim o'tkazilganda, hatto yopishqoqligi 5500 cP gacha bo'lgan suyuqliklar ham qo'shni kameraga o'tkazilishi mumkin, bu esa yuqori haroratli namunalarni aniqlash imkonini beradi. viskozite (ya'ni balg'am, nafas olish kasalliklari diagnostikasi uchun ishlatiladigan juda yopishqoq namuna).
Yuqoridagi ko'p funktsiyali tarqatish moslamalarini birlashtirib, FAST asosidagi POCT qurilmalarining keng doirasini ishlab chiqish mumkin.Misol 1-rasmda ko'rsatilgan. Zavodda oldindan saqlash kamerasi, aralashtirish kamerasi, reaktsiya kamerasi va chiqindi kamerasi mavjud.Reagentlar uzoq vaqt davomida oldindan saqlash kamerasida saqlanishi va keyin aralashtirish kamerasiga tushirilishi mumkin.To'g'ri bosim bilan aralashgan reaktivlar tanlab chiqindi kamerasiga yoki reaksiya kamerasiga o'tkazilishi mumkin.
PCRni aniqlash H1N1 va COVID-19 kabi patogenlarni aniqlashning oltin standarti bo'lganligi va bir nechta reaktsiya bosqichlarini o'z ichiga olganligi sababli biz PCRni aniqlash uchun FAST-POCT platformasidan dastur sifatida foydalandik.Shaklda.4 FAST-POCT platformasidan foydalangan holda PCR test jarayonini ko'rsatadi.Birinchidan, tozalash reagenti, magnit mikrobina reagenti, yuvish eritmasi A va yuvish eritmasi W mos ravishda E, M, W1 va W2 saqlash kameralariga pipetka bilan yuborildi.RNK adsorbsiyasi bosqichlari rasmda ko'rsatilgan.4a va quyidagilardan iborat: (1) P1 bosimi (=0,26 bar) qo'llanilganda, namuna M kameraga o'tadi va aralashtirish kamerasiga tushiriladi.(2) P2 havo bosimi (= 0,12 bar) aralashtirish kamerasining pastki qismiga ulangan A porti orqali etkazib beriladi.Bir qator aralashtirish usullari POCT platformalarida suyuqliklarni aralashtirishda o'z imkoniyatlarini ko'rsatgan bo'lsa-da (masalan, serpantin aralashtirish 53, tasodifiy aralashtirish 54 va partiya aralashtirish 55), ularning aralashtirish samaradorligi va samaradorligi hali ham qoniqarli emas.U pufakchani aralashtirish usulini qo'llaydi, bunda suyuqlikda pufakchalar hosil qilish uchun aralashtirish kamerasining pastki qismiga havo kiritiladi, shundan so'ng kuchli vorteks soniyalar ichida to'liq aralashtirishga erisha oladi.Pufak aralashtirish tajribalari o'tkazildi va natijalar qo'shimcha S6-rasmda keltirilgan.Ko'rinib turibdiki, 0,10 bar bosim qo'llanilganda, to'liq aralashtirish taxminan 8 soniya davom etadi.Bosimni 0,20 barga oshirish orqali to'liq aralashtirish taxminan 2 soniya ichida amalga oshiriladi.Aralashtirish samaradorligini hisoblash usullari Usullar bo'limida keltirilgan.(3) Boncuklarni olish uchun rubidiy magnitidan foydalaning, so'ngra reagentlarni chiqindi kamerasiga o'tkazish uchun P porti orqali P3 (= 0,17 bar) bosimini o'tkazing.Shaklda.4b,c namunadagi aralashmalarni olib tashlash uchun yuvish bosqichlarini quyidagicha ko'rsatadi: (1) W1 kamerasidan A yuvish eritmasi P1 bosimli aralashtirish kamerasiga tushiriladi.(2) Keyin qabariqni aralashtirish jarayonini bajaring.(3) A yuvish eritmasi chiqindi suyuqlik kamerasiga o'tkaziladi va aralashtirish kamerasidagi mikrobonlar magnit tomonidan chiqariladi.W yuvish (4c-rasm) A yuvishga o'xshash edi (4b-rasm).Shuni ta'kidlash kerakki, har bir yuvish bosqichi A va V ikki marta amalga oshirildi.4d-rasmda boncuklardan RNKni elutsiya qilish uchun elyusiya bosqichlari ko'rsatilgan;elutsiya va aralashtirishni kiritish bosqichlari yuqorida tavsiflangan RNK adsorbsiyasi va yuvish bosqichlari bilan bir xil.Elyusiya reagentlari P3 va P4 (=0,23 bar) bosimlari ostida PCR reaktsiyasi kamerasiga o'tkazilganda, PCR reaktsiya kamerasining qo'lini yopish uchun kritik bosimga erishiladi.Xuddi shunday, P4 bosimi ham chiqindi kamerasiga o'tish joyini yopishga yordam beradi.Shunday qilib, multipleks PCR reaktsiyalarini boshlash uchun barcha elutsiya reagentlari to'rtta PCR reaktsiya kameralari o'rtasida teng taqsimlandi.Yuqoridagi protsedura S6 qo'shimcha filmida keltirilgan.
RNK adsorbsiyasi bosqichida namuna M kirishiga kiritiladi va aralashtirish kamerasiga oldindan saqlangan boncuk eritmasi bilan birga yuboriladi.Granulalarni aralashtirish va olib tashlashdan so'ng, reagentlar chiqindi kamerasiga taqsimlanadi.b va c yuvish bosqichlarida, aralashtirish kamerasiga oldindan saqlangan turli xil yuvish reagentlarini kiriting va boncuklar aralashtirib, olib tashlangandan so'ng, reagentlarni chiqindi suyuqlik kamerasiga o'tkazing.d Elutsiya bosqichi: Elyusiya reagentlarini kiritish, aralashtirish va boncuk ekstraktsiyasidan so'ng, reagentlar PCR reaktsiya kamerasiga o'tkaziladi.Egri chiziqlar ish jarayonini va turli bosqichlarning tegishli parametrlarini ko'rsatadi.Bosim - bu alohida kameralar orqali amalga oshiriladigan bosim.Hajm - aralashtirish kamerasidagi suyuqlik hajmi.Barcha o'lchov chiziqlari 1 sm.Xom ma'lumotlar xom ma'lumotlar fayllari sifatida taqdim etiladi.
PCR sinovi jarayoni amalga oshirildi va qo'shimcha S7-rasmda termal profillar, shu jumladan 20 daqiqa teskari transkripsiya vaqti va 60 minut termal aylanish vaqti (95 va 60 °C), bitta termal sikl 90 s (Qo'shimcha film S7) mavjud..FAST-POCT an'anaviy RT-PCR (bitta termal sikl uchun 180 soniya)ga qaraganda bitta termal siklni (90 soniya) bajarish uchun kamroq vaqt talab etadi.Buni yuqori sirt maydoni va hajm nisbati va mikro-PCR reaktsiya kamerasining past termal inertsiyasi bilan izohlash mumkin.Kamera yuzasi 96,6 mm2 va kameraning hajmi 25 mm3 bo'lib, sirt hajmining nisbati taxminan 3,86 ni tashkil qiladi.Qo'shimcha S10-rasmda ko'rinib turibdiki, platformamizning PCR sinov maydoni orqa panelda PCR kamerasining pastki qismini 200 mkm qalin qilib qo'ygan trubaga ega.Harorat sozlagichining isitish yuzasiga issiqlik o'tkazuvchan elastik yostiq o'rnatilgan bo'lib, bu sinov qutisining orqa tomoni bilan qattiq aloqa qilishni ta'minlaydi.Bu platformaning termal inertsiyasini pasaytiradi va isitish/sovutish samaradorligini oshiradi.Termal aylanish jarayonida platformaga o'rnatilgan kerosin eriydi va PCR reaktsiya kamerasiga oqib o'tadi va reagentning bug'lanishi va atrof-muhit ifloslanishining oldini olish uchun plomba vazifasini bajaradi (Qo'shimcha film S8ga qarang).
Yuqorida tavsiflangan barcha PCRni aniqlash jarayonlari dasturlashtirilgan bosimni nazorat qilish bloki, magnit ekstraksiya bloki, haroratni nazorat qilish bloki va lyuminestsent signalni ushlash va qayta ishlash blokidan iborat maxsus ishlab chiqarilgan FAST-POCT asbobi yordamida to'liq avtomatlashtirilgan.Shunisi e'tiborga loyiqki, biz RNK izolyatsiyasi uchun FAST-POCT platformasidan foydalandik va keyin FAST-POCT tizimi va taqqoslash uchun ish stoli PCR tizimi yordamida PCR reaktsiyalari uchun olingan RNK namunalaridan foydalandik.Natijalar S8 qo'shimcha rasmda ko'rsatilgandek deyarli bir xil edi.Operator oddiy vazifani bajaradi: namunani M-kameraga kiritadi va platformani asbobga kiritadi.Miqdoriy test natijalari taxminan 82 daqiqada mavjud.FAST-POCT vositalari haqida batafsil ma'lumotni qo'shimcha rasmda topishingiz mumkin.C9, C10 va C11.
Gripp A (IAV), B (IBV), C (ICV) va D (IDV) viruslari keltirib chiqaradigan gripp keng tarqalgan global hodisadir.Ulardan IAV va IBV eng og'ir holatlar va mavsumiy epidemiyalar uchun javobgar bo'lib, dunyo aholisining 5-15 foizini yuqtiradi, 3-5 million og'ir holatlarni keltirib chiqaradi va har yili 290 000-650 000 kishining o'limiga sabab bo'ladi.Nafas olish organlari kasalliklari56,57.IAV va IB ni erta tashxislash kasallanish va u bilan bog'liq iqtisodiy yukni kamaytirish uchun muhim ahamiyatga ega.Mavjud diagnostika usullari orasida teskari transkriptaza polimeraza zanjiri reaktsiyasi (RT-PCR) eng sezgir, o'ziga xos va aniq (>99%) hisoblanadi58,59.Mavjud diagnostika usullari orasida teskari transkriptaza polimeraza zanjiri reaktsiyasi (RT-PCR) eng sezgir, o'ziga xos va aniq (>99%) hisoblanadi58,59.Sredi dostupnyx diagnosticheskih metodov polimeraznaya tsepnaya reaksiya s obratnoy transkriptazoy (OT-PTsR) schitaetsya naibolee chuvstvitelnoy, spetsfichnoy va tochnoy (> 99%)58,59.Mavjud diagnostika usullari orasida teskari transkriptaza polimeraza zanjiri reaktsiyasi (RT-PCR) eng sezgir, o'ziga xos va aniq (> 99%) 58,59 hisoblanadi. Iz dostupnyh diagnostika usullari polimeraznaya tsepnaya reaksiya s obratnoy transkriptazoy (OT-PTSR) schitaetsya naibolee chuvstvitelnoy, spetsfichnoy va tochnoy (>99%)58,59.Mavjud diagnostika usullaridan teskari transkriptaza polimeraza zanjiri reaktsiyasi (RT-PCR) eng sezgir, o'ziga xos va aniq (>99%) 58,59 hisoblanadi.Biroq, an'anaviy RT-PCR usullari suyuqlikni takroriy pipetlash, aralashtirish, tarqatish va o'tkazishni talab qiladi, resurslar cheklangan sharoitlarda mutaxassislar tomonidan ulardan foydalanishni cheklaydi.Bu erda FAST-POCT platformasi mos ravishda IAV va IBV ni PCR bilan aniqlash uchun, ularning pastki aniqlash chegarasini (LOD) olish uchun ishlatilgan.Bundan tashqari, IAV va IBV turlar bo'yicha turli patotiplarni farqlash uchun multiplekslangan bo'lib, genetik tahlil uchun istiqbolli platforma va kasallikni aniq davolash qobiliyatini ta'minlaydi.
Shaklda.5a namuna sifatida 150 µl tozalangan virusli RNK yordamida HAV PCR testi natijalarini ko‘rsatadi.Shaklda.5a (i) 106 nusxa/ml HAV konsentratsiyasida floresans intensivligi (DRn) 0,830 ga yetishi mumkinligini va kontsentratsiya 102 nusxa/ml ga kamaytirilganda DRn hali ham 0,365 ga yetishi mumkinligini ko'rsatadi, bu undan yuqoriroqqa to'g'ri keladi. bo'sh salbiy nazorat guruhining (0,002), taxminan 100 baravar yuqori.Oltita mustaqil tajribaga asoslangan miqdorni aniqlash uchun IAV ning log konsentratsiyasi va sikl chegarasi (Ct) o'rtasida (5a (ii)-rasm), R2 = 0,993, 102-106 nusxa/mL oralig'ida chiziqli kalibrlash egri chizig'i yaratildi.natijalar an'anaviy RT-PCR usullari bilan yaxshi mos keladi.Shaklda.5a(iii) FAST-POCT platformasining 40 tsiklidan keyin sinov natijalarining lyuminestsent tasvirlarini ko'rsatadi.FAST-POCT platformasi HAV ni 102 nusxa/ml gacha aniqlay olishini aniqladik.Biroq, an'anaviy usul 102 nusxada / ml da Ct qiymatiga ega emas, bu LODni taxminan 103 nusxada / ml ni tashkil qiladi.Biz bu qabariqni aralashtirishning yuqori samaradorligi bilan bog'liq bo'lishi mumkinligini taxmin qildik.Turli aralashtirish usullarini, jumladan, chayqab aralashtirishni (odatiy RT-PCR operatsiyasi bilan bir xil aralashtirish usulini), flakonni aralashtirishni (ushbu usul, 0,12 barda 3 s) va nazorat guruhi sifatida aralashtirish yo‘qligini baholash uchun PCR sinovi tajribalari tozalangan IAV RNKda o‘tkazildi. ..Natijalarni S12 qo'shimcha rasmda topish mumkin.Ko'rinib turibdiki, yuqori RNK konsentratsiyasida (106 nusxa / ml) turli xil aralashtirish usullarining Ct qiymatlari pufakchani aralashtirish bilan deyarli bir xil.RNK kontsentratsiyasi 102 nusxa/ml ga tushganda, chayqalish aralashmasi va boshqaruv elementlarida Ct qiymatlari yo'q edi, pufak aralashtirish usuli esa Ct qiymatini hali ham 36,9 ni berdi, bu Ct chegarasi 38 dan past edi. Natijalar dominant aralashtirish xususiyatini ko'rsatadi. vesikulalar, bu boshqa adabiyotlarda ham namoyish etilgan, bu FAST-POCT platformasining sezgirligi an'anaviy RT-PCRga qaraganda bir oz yuqoriroq ekanligini ham tushuntirishi mumkin.Shaklda.5b 101 dan 106 nusxa/ml gacha bo'lgan tozalangan IBV RNK namunalarining PCR tahlili natijalarini ko'rsatadi.Natijalar IAV testiga o'xshash bo'lib, R2 = 0,994 va LOD 102 nusxa / ml ga erishdi.
salbiy nazorat (NC) sifatida TE buferidan foydalangan holda IAV konsentratsiyasi 106 dan 101 nusxa/ml gacha bo'lgan gripp A virusining (IAV) PCR tahlili.(i) real vaqtda flüoresans egri chizig'i.(ii) FAST va an'anaviy sinov usullari uchun logarifmik IAV RNK kontsentratsiyasi va sikl chegarasi (Ct) o'rtasidagi chiziqli kalibrlash egri chizig'i.(iii) 40 tsikldan keyin IAV FAST-POCT floresan tasviri.b, (i) real vaqtda floresan spektri bilan gripp B virusini (IBV) PCR aniqlash.(ii) chiziqli kalibrlash egri chizig'i va (iii) 40 tsikldan keyin FAST-POCT IBV floresan tasviri.FAST-POCT platformasidan foydalangan holda IAV va IBV uchun aniqlashning pastki chegarasi (LOD) 102 nusxa/ml ni tashkil etdi, bu an'anaviy usullardan (103 nusxa/ml) past.c IAV va IBV uchun multipleks test natijalari.Mumkin bo'lgan ifloslanish va fon kuchaytirilishining oldini olish uchun ijobiy nazorat sifatida GAPDH va TE buferi salbiy nazorat sifatida ishlatilgan.To'rt xil namuna turini ajratib ko'rsatish mumkin: (1) faqat GAPDH bo'lgan manfiy namunalar (“IAV-/IBV-”);(2) IAV va GAPDH bilan IAV infektsiyasi (“IAV+/IBV-”);(3) IBV va GAPDH bilan IBV infektsiyasi (“IAV-/IBV+”);(4) IAV, IBV va GAPDH bilan IAV/IBV infektsiyasi (“IAV+/IBV+”).Nuqtali chiziq chegara chizig'ini ifodalaydi.n = 6 ta biologik mustaqil tajribalar o'tkazildi, ma'lumotlar ± standart og'ish sifatida ko'rsatilgan.Xom ma'lumotlar xom ma'lumotlar fayllari sifatida taqdim etiladi.
Shaklda.5c IAV/IBV uchun multiplekslash testi natijalarini ko'rsatadi.Bu erda tozalangan RNK o'rniga namuna eritmasi sifatida virus lizatidan foydalanildi va FAST-POCT platformasining to'rt xil reaksiya kamerasiga IAV, IBV, GAPDH (ijobiy nazorat) va TE buferi (salbiy nazorat) uchun to'rtta primer qo'shildi.Mumkin bo'lgan ifloslanish va fonni yaxshilashning oldini olish uchun bu erda ijobiy va salbiy nazorat qo'llaniladi.Sinovlar to'rt guruhga bo'lingan: (1) GAPDH-salbiy namunalar ("IAV-/IBV-");(2) IAV bilan kasallangan (“IAV+/IBV-”) IAV va GAPDHga nisbatan;(3) IBV-.yuqtirilgan (“IAV-”) -/IBV+”) IBV va GAPDH;(4) IAV, IBV va GAPDH bilan IAV/IBV (“IAV+/IBV+”) infektsiyasi.Shaklda.Shakl 5c shuni ko'rsatadiki, salbiy namunalar qo'llanilganda, musbat nazorat kamerasining floresans intensivligi DRn 0,860 ni tashkil etdi va IAV va IBV ning DRn salbiy nazoratga o'xshash (0,002).IAV+/IBV-, IAV-/IBV+ va IAV+/IBV+ guruhlari uchun IAV/GAPDH, IBV/GAPDH va IAV/IBV/GAPDH kameralari mos ravishda sezilarli floresans intensivligini ko'rsatdi, boshqa kameralar esa hatto fonda floresans intensivligini ko'rsatdi. termal velosipeddan keyin 40 darajasi.Yuqoridagi testlardan FAST-POCT platformasi ajoyib o'ziga xoslikni ko'rsatdi va bizga bir vaqtning o'zida turli gripp viruslarini patotip qilish imkonini berdi.
FAST-POCT ning klinik qo'llanilishini tasdiqlash uchun biz IB bemorlari (n = 18) va IB bo'lmagan (n = 18) nazoratidan (n = 18) 36 ta klinik namunani (burun tampon namunalari) sinovdan o'tkazdik (6a-rasm).Bemor haqidagi ma'lumotlar qo'shimcha 3-jadvalda keltirilgan. IB infektsiyasi holati mustaqil ravishda tasdiqlangan va o'rganish protokoli Zhejiang universiteti birinchi filiali kasalxonasi (Xanchjou, Chjejiang) tomonidan tasdiqlangan.Bemorlarning har bir namunasi ikki toifaga bo'lingan.Ulardan biri FAST-POCT yordamida, ikkinchisi ish stoli PCR tizimi (SLAN-96P, Xitoy) yordamida qayta ishlandi.Ikkala tahlil ham bir xil tozalash va aniqlash to'plamlaridan foydalanadi.Shaklda.6b FAST-POCT va an'anaviy teskari transkripsiyali PCR (RT-PCR) natijalarini ko'rsatadi.Biz floresans intensivligini (FAST-POCT) -log2 (Ct) bilan solishtirdik, bu erda Ct an'anaviy RT-PCR uchun sikl chegarasi hisoblanadi.Ikki usul o'rtasida yaxshi kelishuv mavjud edi.FAST-POCT va RT-PCR 0,90 Pearson nisbati (r) qiymati bilan kuchli ijobiy korrelyatsiyani ko'rsatdi (6b-rasm).Keyin biz FAST-POCT diagnostik aniqligini baholadik.Mustaqil tahliliy o'lchov sifatida ijobiy va salbiy namunalar uchun floresan intensivligi (FL) taqsimoti taqdim etildi (6c-rasm).IB bemorlarida FL qiymatlari nazorat guruhiga qaraganda sezilarli darajada yuqori edi (**** P = 3,31 × 10-19; ikki dumli t-test) (6d-rasm).Keyinchalik, IBV qabul qiluvchining ishlash xususiyatlari (ROC) egri chizilgan.Biz diagnostika aniqligi 1 egri ostidagi maydon bilan juda yaxshi ekanligini aniqladik (6e-rasm).Shuni esda tutingki, Xitoyda 2020-yildan boshlab COVID-19 tufayli niqobga buyurtma berish majburiy boʻlganligi sababli biz IBD bilan kasallangan bemorlarni aniqlamadik, shuning uchun barcha ijobiy klinik namunalar (yaʼni, burun yostigʻi namunalari) faqat IBV uchun edi.
Klinik tadqiqot dizayni.FAST-POCT platformasi va an'anaviy RT-PCR yordamida 18 ta bemor namunasi va 18 ta grippga qarshi bo'lmagan nazoratni o'z ichiga olgan jami 36 ta namuna tahlil qilindi.b FAST-POCT PCR va an'anaviy RT-PCR o'rtasidagi analitik muvofiqlikni baholang.Natijalar ijobiy bog'liq edi (Pearson r = 0,90).c 18 IB bemor va 18 nazorat guruhidagi floresan intensivlik darajalari.d IB bemorlarida (+) FL qiymatlari nazorat guruhiga (-) qaraganda sezilarli darajada yuqori edi (**** P = 3,31 × 10-19; ikki dumli t-test; n = 36).Har bir kvadrat uchastkasi uchun markazdagi qora marker medianani, qutining pastki va yuqori satrlari esa mos ravishda 25 va 75-persentillarni ifodalaydi.Mo'ylovlar minimal va maksimal ma'lumotlar nuqtalarigacha cho'ziladi, ular chegaralangan deb hisoblanmaydi.e ROC egri chizig'i.Nuqtali chiziq d ROC tahlilidan hisoblangan chegara qiymatini bildiradi.IBV uchun AUC 1. Xom maʼlumotlar xom maʼlumotlar fayllari sifatida taqdim etiladi.
Ushbu maqolada biz ideal POCT uchun zarur bo'lgan xususiyatlarga ega FASTni taqdim etamiz.Bizning texnologiyamizning afzalliklari quyidagilardan iborat: (1) ko'p qirrali dozalash (kaskad, bir vaqtning o'zida, ketma-ket va tanlab), talab bo'yicha chiqarish (qo'llaniladigan bosimning tez va mutanosib ravishda chiqarilishi) va ishonchli ishlash (150 daraja tebranish) (2) uzoq muddatli saqlash (2 yil tezlashtirilgan test, vazn yo'qotish taxminan 0,3%);(3) namlanish va yopishqoqlikning keng diapazoniga ega suyuqliklar bilan ishlash qobiliyati (yopishqoqlik 5500 cP gacha);(4) Iqtisodiy (FAST-POCT PCR qurilmasining taxminiy material narxi taxminan 1 AQSh dollarini tashkil qiladi).Ko'p funktsiyali dispenserlarni birlashtirib, A va B gripp viruslarini PCR aniqlash uchun integratsiyalashgan FAST-POCT platformasi namoyish etildi va qo'llanildi.FAST-POCT faqat 82 daqiqa davom etadi.36 ta burun tampon namunalari bilan klinik sinovlar flüoresan intensivligida standart RT-PCR (Pirson koeffitsientlari > 0,9) bilan yaxshi muvofiqligini ko'rsatdi.36 ta burun tampon namunalari bilan klinik sinovlar flüoresan intensivligida standart RT-PCR (Pirson koeffitsientlari > 0,9) bilan yaxshi muvofiqligini ko'rsatdi.Klinicheskie testy s 36 obrazsami mazkov iz nosa pokazali xoroshee sootvetstvie intensiv floresentsii standartnoy OT-PTsR (koeffitsient Pirson > 0,9).Burun tamponlarining 36 ta namunasi bilan o'tkazilgan klinik sinovlar standart RT-PCR (Pirson koeffitsientlari > 0,9) floresans intensivligi bilan yaxshi muvofiqligini ko'rsatdi. RT-PCR Klinicheskie ispytaniya 36 obraztsov mazkov iz nosa pokazali xoroshee sovpadenie intensivnosti floresentsii standartnoy OT-PTsR (koeffitsient Pirson > 0,9).36 ta burun tamponining klinik sinovi flüoresan intensivligining standart RT-PCR (Pirson koeffitsienti > 0,9) bilan yaxshi muvofiqligini ko'rsatdi.Ushbu ish bilan parallel ravishda, turli xil biokimyoviy usullar (masalan, plazma termal tsikli, kuchaytirilmasdan immunoassaylar va nanobody funksionalizatsiya tahlillari) POCTda o'zlarining imkoniyatlarini ko'rsatdi.Biroq, to'liq integratsiyalangan va mustahkam POCT platformasi yo'qligi sababli, bu usullar muqarrar ravishda alohida oldindan ishlov berish protseduralarini talab qiladi (masalan, RNK izolyatsiyasi44, inkubatsiya45 va yuvish46), bu esa ushbu usullar bilan ilg'or POCT funktsiyalarini amalga oshirish uchun joriy ishlarni yanada to'ldiradi. kerakli parametrlar.javob olish-chiqish ishlashi.Ushbu ishda, FAST valfini faollashtirish uchun ishlatiladigan havo nasosi dastgoh asbobiga (S9, S10-rasm) integratsiya qilish uchun etarlicha kichik bo'lsa-da, u hali ham sezilarli quvvat sarflaydi va shovqin hosil qiladi.Asos sifatida, kichikroq shakl faktorli pnevmatik nasoslar elektromagnit kuch yoki barmoqni ishga tushirish kabi boshqa vositalar bilan almashtirilishi mumkin.Keyingi yaxshilanishlar, masalan, isitish/sovutish tizimlarini talab qilmaydigan yangi aniqlash usullaridan foydalangan holda, turli xil va o'ziga xos biokimyoviy tahlillar uchun to'plamlarni moslashtirishni o'z ichiga olishi mumkin, bu esa PCR ilovalari uchun asboblarsiz POCT platformasini ta'minlaydi.Biz ishonamizki, FAST platformasi suyuqliklarni manipulyatsiya qilish usulini taqdim etadi, biz taklif etilayotgan FAST texnologiyasi nafaqat biotibbiyot sinovlari, balki atrof-muhit monitoringi, oziq-ovqat sifatini tekshirish, materiallar va dori sintezi uchun ham umumiy platforma yaratish potentsialini taqdim etishiga ishonamiz. ..
Inson burunidan tampon namunalarini yig'ish va ulardan foydalanish Zhejiang universiteti birinchi filiali kasalxonasining (IIT20220330B) Etika qo'mitasi tomonidan tasdiqlangan.30 yoshdan kichik 16 kattalar, 40 yoshdan katta 7 kattalar va 19 erkak, 17 ayolni o'z ichiga olgan 36 ta burun yostig'i namunasi to'plangan.30 yoshdan kichik 16 kattalar, 40 yoshdan katta 7 kattalar va 19 erkak, 17 ayolni o'z ichiga olgan 36 ta burun yostig'i namunasi to'plangan.Bylo sobrano 36 obraztsov mazkov iz nosa, v kotoryh prinyali uchastie 16 vzroslyx < 30 let, 7 vzroslyx starshe 40 let, 19 mujchin va 17 jenshchin.30 yoshdan kichik 16 kattalar, 40 yoshdan oshgan 7 kattalar, 19 erkak va 17 ayoldan o'ttiz oltita burun tampon namunalari to'plangan..Demografik ma'lumotlar qo'shimcha 3-jadvalda keltirilgan. Barcha ishtirokchilardan xabardor qilingan rozilik olindi.Barcha ishtirokchilar grippga chalinganlikda gumon qilinib, tovonsiz ixtiyoriy ravishda sinovdan o‘tkazildi.
FAST asosi va qopqog'i polilaktik kislotadan (PLA) tayyorlangan va Ender 3 Pro 3D printeri (Shenzhen Transcend 3D Technology Co., Ltd.) tomonidan chop etilgan.Ikki tomonlama lenta Adhesives Research, Inc. Model 90880 kompaniyasidan sotib olingan. Qalinligi 100 mkm bo'lgan PET plyonka McMaster-Carrdan sotib olingan.Ham yopishtiruvchi, ham PET plyonkasi Silhouette America, Inc kompaniyasining Silhouette Cameo 2 to'sar yordamida kesilgan. Elastik plyonka PDMS materialidan inyeksion kalıplama orqali tayyorlangan.Birinchidan, lazer tizimi yordamida 200 mkm qalinlikdagi PET ramkasi kesildi va 100 mkm ikki tomonlama yopishqoq lenta yordamida 3 mm qalinlikdagi PMMA varag'iga yopishtirildi.Keyin PDMS prekursori (Sylgard 184; A qismi: B qismi = 10: 1, Dow Corning) qolipga quyilgan va ortiqcha PDMSni olib tashlash uchun shisha tayoq ishlatilgan.3 soat davomida 70 ° C da qattiqlashgandan so'ng, 300 mkm qalinlikdagi PDMS plyonkasi qolipdan tozalanishi mumkin edi.
Ko'p qirrali tarqatish, talab bo'yicha nashr qilish va ishonchli ishlash uchun fotosuratlar yuqori tezlikdagi kamera (Sony AX700 1000 fps) bilan olinadi.Ishonchlilik testida ishlatiladigan orbital shaker SCILOGEX (SCI-O180) dan sotib olingan.Havo bosimi havo kompressori tomonidan ishlab chiqariladi va bosim qiymatini sozlash uchun bir nechta raqamli nozik bosim regulyatorlari ishlatiladi.Oqim xatti-harakatlarini tekshirish jarayoni quyidagicha.Sinov qurilmasiga oldindan belgilangan miqdorda suyuqlik kiritildi va oqim harakatini qayd etish uchun yuqori tezlikdagi kameradan foydalanildi.So'ngra harakatsiz tasvirlar oqim harakatining videolaridan belgilangan vaqtlarda olindi va qolgan maydon Image-Pro Plus dasturi yordamida hisoblab chiqildi, keyin ovoz balandligini hisoblash uchun kamera chuqurligiga ko'paytirildi.Oqim xatti-harakatlarini tekshirish tizimining tafsilotlarini S4 qo'shimcha rasmda topish mumkin.
Flakonni aralashtirish moslamasiga 50 µl mikrobonchalar va 100 µl deionlangan suv quying.Aralash suratlar yuqori tezlikdagi kamera bilan har 0,1 soniyada 0,1 bar, 0,15 bar va 0,2 bar bosimlarida olingan.Aralashtirish jarayonida piksellar haqida ma'lumotni ushbu rasmlardan fotosuratlarni qayta ishlash dasturi (Photoshop CS6) yordamida olish mumkin.Va aralashtirish samaradorligiga quyidagi tenglama 53 bilan erishish mumkin.
Bu erda M - aralashtirish samaradorligi, N - namuna piksellarining umumiy soni va ci va \(\bar{c}\) - normallashtirilgan va kutilgan normallashtirilgan konsentratsiyalar.Aralashtirish samaradorligi 0 dan (0%, aralashtirilmagan) 1 gacha (100%, to'liq aralash).Natijalar S6 qo'shimcha rasmda ko'rsatilgan.
IAV va IBV uchun real vaqtda RT-PCR to'plami, shu jumladan IAV va IBV RNK namunalari (kat. № RR-0051-02/RR-0052-02, Liferiver, Xitoy), Tris-EDTA buferi (TE bufer raqami B541019 , Sangon Biotech, Xitoy), Positive Control RNK Purification Kit (Qism № Z-ME-0010, Liferiver, Xitoy) va GAPDH Solution (qism № M591101, Sangon Biotech, Xitoy) savdo sifatida mavjud.RNKni tozalash to'plamiga bog'lovchi bufer, yuvish A, yuvish V, eluent, magnit mikroboncuklar va akril tashuvchi kiradi.IAV va IBV real vaqtda RT-PCR to'plamlari IFVA nuklein kislotasi PCR aniqlash aralashmasi va RT-PCR fermentini o'z ichiga oladi.500 µl bog‘lovchi bufer eritmasiga 6 µl AcrylCarrier va 20 µl magnit boncuk qo‘shing, yaxshilab silkiting va so‘ngra boncuk eritmasini tayyorlang.A va V yuvish vositalariga 21 ml etanol qo'shing, mos ravishda A va V yuvish eritmalarini olish uchun yaxshilab chayqatiladi.Keyin 1 µl TE eritmasiga IFVA nuklein kislotasi bilan 18 µl lyuminestsent PCR aralashmasi va 1 µl RT-PCR fermenti qo‘shildi, chayqatildi va bir necha soniya davomida santrifüj qilindi, 20 µl IAV va IBV primerlari olindi.
Quyidagi RNKni tozalash protsedurasini bajaring: (1) RNK adsorbsiyasi.526 mkl pellet eritmasidan 1,5 ml santrifüj trubasiga pipetka bilan soling va 150 mkl namuna qo'shing, so'ngra qo'lda 10 marta yuqoriga va pastga silkiting.676 mkl aralashmani yaqinlik ustuniga o'tkazing va 60 soniya davomida 1,88 x 104 g santrifüj qiling.Keyinchalik keyingi drenajlar tashlanadi.(2) yuvishning birinchi bosqichi.500 mkl yuvish eritmasi A ni yaqinlik ustuniga qo'shing, 1,88 x 104 g da 40 soniya davomida santrifüj qiling va sarflangan eritmani tashlang.Ushbu yuvish jarayoni ikki marta takrorlanadi.(3) yuvishning ikkinchi bosqichi.500 mkl yuvish eritmasidan Vt yaqinlik ustuniga qo'shing, 1,88 × 104 g da 15 soniya davomida santrifüj qiling va sarflangan eritmani tashlang.Ushbu yuvish jarayoni ikki marta takrorlanadi.(4) Elutsiya.Afinite ustuniga 200 mkl eluat qo'shing va 1,88 x 104 g da 2 daqiqa davomida santrifüj qiling.(5) RT-PCR: Eluat PCR trubkasidagi 20 mkl primer eritmasiga AOK qilindi, so'ngra kolba RT-PCR jarayonini amalga oshirish uchun real vaqtda PCR sinov apparatiga (SLAN-96P) joylashtirildi.Butun aniqlash jarayoni taxminan 140 daqiqa davom etadi (RNKni tozalash uchun 20 daqiqa va PCRni aniqlash uchun 120 daqiqa).
526 µl munchoq eritmasi, 1000 µl yuvish eritmasi A, 1000 µl yuvish eritmasi W, 200 µl eluat va 20 µl primer eritmasi oldindan qo‘shildi va M, W1, W2, E kameralarida va PCR aniqlash kameralarida saqlangan.Platformani yig'ish.Keyin 150 µl namuna M kamerasiga pipeta bilan yuborildi va FAST-POCT platformasi qo‘shimcha S9-rasmda ko‘rsatilgan sinov asbobiga kiritildi.Taxminan 82 daqiqadan so'ng test natijalari mavjud bo'ldi.
Agar boshqacha ko'rsatilmagan bo'lsa, barcha test natijalari faqat FAST-POCT platformasi va biologik jihatdan mustaqil namunalar yordamida kamida olti marta takrorlangandan so'ng o'rtacha ± SD sifatida taqdim etiladi.Hech qanday ma'lumot tahlildan chiqarib tashlanmadi.Tajribalar tasodifiy emas.Tadqiqotchilar eksperiment davomida guruh vazifalariga ko'r bo'lmadi.
Tadqiqot dizayni haqida ko'proq ma'lumot olish uchun ushbu maqolaga havola qilingan Tabiatni o'rganish hisobotiga qarang.
Ushbu tadqiqot natijalarini tasdiqlovchi ma'lumotlar Qo'shimcha ma'lumotlarda mavjud.Ushbu maqola asl ma'lumotlarni taqdim etadi.
Chagla, Z. va Madhukar, P. Boy mamlakatlarda COVID-19 kuchaytirgichlari vaktsinalarni hamma uchun kechiktiradi.Chagla, Z. va Madhukar, P. Boy mamlakatlarda COVID-19 kuchaytirgichlari vaktsinalarni hamma uchun kechiktiradi.Chagla, Z. va Madhukar, P. Boy mamlakatlardagi COVID-19 kuchaytirgichlari vaktsinalarni hamma uchun kechiktiradi.Chagla, Z. va Madhukar, P. Boy mamlakatlarda COVID-19 revaksinatsiyasi hamma uchun emlashni kechiktiradi.Milliy tibbiyot.27, 1659–1665 (2021).
Faust, L. va boshqalar.Past va o'rta daromadli mamlakatlarda SARS-CoV-2 testi: xususiy sog'liqni saqlash sektorida mavjudligi va arzonligi.mikrobial infektsiya.22, 511–514 (2020).
Jahon Sog‘liqni saqlash tashkiloti.Tanlangan davolanadigan jinsiy yo'l bilan yuqadigan infektsiyalarning global tarqalishi va tarqalishi: ko'rib chiqish va taxminlar.Jeneva: JSST, JSST/HIV_AIDS/2 https://apps.who.int/iris/bitstream/handle/10665/66818/WHO_HIV_AIDS_2001.02.pdf (2001).
Fenton, EM va boshqalar.Bir nechta 2D kalıplanmış yon oqim sinov chiziqlari.ASS ilovasi.alma mater.Inter Milan.1, 124–129 (2009).
Schilling, KM va boshqalar.To'liq yopiq mikrofluidik qog'ozga asoslangan tahlil qurilmasi.anus.Kimyoviy.84, 1579–1585 (2012).
Lapenter, N. va boshqalar.Raqobatbardosh qog'ozga asoslangan immunoxromatografiya ferment bilan o'zgartirilgan elektrodlar bilan birgalikda simsiz monitoring va siydik kotininini elektrokimyoviy aniqlash imkonini beradi.Sensorlar 21, 1659 (2021).
Zhu, X. va boshqalar.Glyukometr yordamida ko'p qirrali nanozim bilan integratsiyalangan lateral suyuqlik platformasi bilan kasallik biomarkerlarini miqdoriy aniqlash.biologik sensor.Bioelektronika.126, 690–696 (2019).
Boo, S. va boshqalar.Konkanavalin A-inson xorionik gonadotropini-Cu3(PO4)2 gibrid nanogullari, magnit ajratish va smartfonni o'qish yordamida patogen bakteriyalarni aniqlash uchun homiladorlik test chizig'i.Mikrokompyuter.Jurnal.185, 464 (2018 yil).