Ви благодариме што ја посетивте www.chinacdoe.com.Верзијата на прелистувачот што ја користите има ограничена поддршка за CSS.За најдобро искуство, препорачуваме да користите ажуриран прелистувач (или да го оневозможите режимот на компатибилност во Internet Explorer).Во меѓувреме, за да обезбедиме континуирана поддршка, ќе ја направиме страницата без стилови и JavaScript.
Системите „лабораторија на чип“ со способности на лице место нудат потенцијал за брза и точна дијагноза и се корисни во услови со ограничени ресурси каде што не се достапни биомедицинска опрема и обучени професионалци.Сепак, создавањето систем за тестирање во точка на грижа кој истовремено ги има сите потребни карактеристики за мултифункционално издавање, ослободување по барање, сигурни перформанси и долгорочно складирање на реагенси останува голем предизвик.Овде ја опишуваме технологијата на микро прекинувач за патување активирана со лост која може да манипулира со течности во која било насока, да обезбеди прецизен и пропорционален одговор на применетиот воздушен притисок и да остане стабилен на ненадејни движења и вибрации.Врз основа на технологијата, ние исто така го опишуваме развојот на систем за верижна реакција на полимераза кој ги интегрира функциите на воведување, мешање и реакција на реагенсот сите во еден процес, што постигнува перформанси „примерок-во-одговор-излез“ за сите клинички назални примероци од 18 пациенти со Инфлуенца и 18 индивидуални контроли, во добра усогласеност на интензитетот на флуоресценција со стандардна полимеразна верижна реакција (Пирсон коефициенти > 0,9).Врз основа на технологијата, ние исто така го опишуваме развојот на систем за верижна реакција на полимераза кој ги интегрира функциите за воведување, мешање и реакција на реагенсот сите во еден процес, што постигнува перформанси „примерок во одговор-излез“ за сите клинички назални примероци од 18 пациенти со инфлуенца и 18 индивидуални контроли, во добра усогласеност на интензитетот на флуоресценција со стандардна полимеразна верижна реакција (Пирсон коефициенти > 0,9).Основниваясь на этой технологии, мы также описываем разработку системы полимеразной цепной реакции, которая объединяет функции воведения реагентов, смешивания и реакции во одном процессе, што обеспечивает выполноцение 18 пациентов с Грипп и 18 оддельных контролей, в хорошем соответствии интензивни флуоресценции со стандардно полимеразной цепной реакцией (коеффициенты Пирсона> 0,9).Врз основа на оваа технологија, ние исто така го опишуваме развојот на систем за верижна реакција на полимераза кој ги комбинира функциите на инјектирање, мешање и реагирање во еден процес, овозможувајќи примерок во одговор за сите клинички назални примероци од 18 пациенти со грип.и 18 поединечни контроли, во добра согласност со стандардниот интензитет на флуоресценција на верижна реакција на полимераза (Пирсонови коефициенти > 0,9).Врз основа на оваа технологија, ние исто така го опишуваме развојот на систем за верижна реакција на полимераза кој ги интегрира функциите за инјектирање, мешање и реакција на реагенсот за да ги анализираат сите клинички назални примероци од 18 примероци од назални пациенти во примерокот. Инфлуенца и 18 индивидуални контроли, флуоресценција интензитет добро со стандардна полимеразна верижна реакција (Пирсонов коефициент > 0,9).Предложената платформа гарантира сигурна автоматизација на биомедицинската анализа и на тој начин може да ја забрза комерцијализацијата на низа уреди за тестирање во точка на грижа.
Новите човечки болести, како што е пандемијата COVID-19 од 2020 година, која однесе животи на милиони луѓе, претставуваат сериозна закана за глобалното здравје и човечката цивилизација1.Раното, брзо и точно откривање на болести е од клучно значење за да се контролира ширењето на вирусот и да се подобрат резултатите од лекувањето.Основниот дијагностички екосистем заснован на централизирани лаборатории каде примероците за тестирање се испраќаат во болници или дијагностички клиники и управувани од професионалци, моментално го ограничува пристапот за речиси 5,8 милијарди луѓе ширум светот, особено оние што живеат во услови со ограничени ресурси.каде недостигаат скапа биомедицинска опрема и квалификувани специјалисти.лекари 2. Така, постои итна потреба да се развие ефтин и лесен за корисник систем лабораторија на чип со способност за тестирање во точка на нега (POCT) што може да им обезбеди на лекарите навремени дијагностички информации за да донесат информирани одлуки за дијагноза .и третман 3.
Насоките на Светската здравствена организација (СЗО) наведуваат дека идеалниот POCT треба да биде достапен, лесен за користење (лесен за употреба со минимална обука), точен (избегнувајте лажни негативни или лажни позитиви), брз и сигурен (обезбедува добри својства за повторливост) и достапен (способен за долгорочно складирање и лесно достапен за крајните корисници)4.За да се исполнат овие барања, POCT системите мора да ги обезбедат следните карактеристики: разновидно дозирање за да се намали рачната интервенција, ослободување на барање до транспорт на реагенс во скала за точни резултати од тестот и доверливи перформанси за да се издржат вибрациите на околината.Во моментов, најшироко користен уред POCT е лентата за страничен проток5,6 која се состои од неколку слоеви на порозни нитроцелулозни мембрани кои туркаат многу мала количина на примерок напред, реагирајќи со претходно имобилизирани реагенси со капиларна сила.Иако ја имаат предноста во ниската цена, леснотијата на користење и брзите резултати, уредите POCT базирани на проточни ленти може да се користат само за биолошки тестови (на пр., тестови за гликоза7,8 и тестови за бременост 9,10) без да се потребни повеќестепени анализи.реакции (на пр. вчитување на повеќе реагенси, мешање, мултиплексирање).Дополнително, движечките сили кои го контролираат движењето на течноста (т.е. капиларните сили) не обезбедуваат добра конзистентност, особено помеѓу сериите, што резултира со слаба репродуктивност11 и правејќи ги појасите на страничниот тек првенствено корисни за добро откривање12,13.
Проширените производствени способности во микро и нано размери создадоа можности за развој на микрофлуидни POCT уреди за квантитативни мерења14,15,16,17.Со прилагодување на својствата на интерфејсот 18, 19 и геометријата на каналите 20, 21, 22, капиларната сила и брзината на проток на овие уреди може да се контролираат.Сепак, нивната сигурност, особено за многу навлажнети течности, останува неприфатлива поради неточности во производството, дефекти во материјалот и чувствителност на вибрации на околината.Дополнително, бидејќи се создава капиларен проток на интерфејсот течност-гас, не може да се воведе дополнителен проток, особено по полнењето на микрофлуидниот канал со течност.Затоа, за покомплексно откривање, мора да се извршат неколку чекори на инјектирање примерок24,25.
Меѓу микрофлуидните уреди, центрифугалните микрофлуидни уреди се моментално едно од најдобрите решенија за POCT26,27.Неговиот погонски механизам е поволен по тоа што движечката сила може да се контролира со прилагодување на брзината на вртење.Сепак, недостатокот е што центрифугалната сила е секогаш насочена кон надворешниот раб на уредот, што го отежнува спроведувањето на повеќестепените реакции потребни за посложени анализи.Иако дополнителни движечки сили (на пр. капилари 28, 29 и многу други 30, 31, 32, 33, 34, 35) покрај центрифугалната сила се воведени за мултифункционално дозирање, сепак може да се случи непредвиден пренос на течност бидејќи овие дополнителни сили се генерално наредби со големина помала од центрифугалната сила, што ги прави ефективни само на мали опсези или не се достапни на барање со ослободување течност.Инкорпорирањето на пневматските манипулации во центрифугалните микрофлуиди, како што се центрифугалните кинетички методи 36, 37, 38, термопневматските методи 39 и активните пневматски методи 40, се покажа како атрактивна алтернатива.Со контрафугодинамичкиот пристап, дополнителна празнина и поврзувачки микроканали се интегрирани во уредот и за надворешно и за внатрешно дејство, иако неговата ефикасност на пумпање (во опсег од 75% до 90%) е многу зависна од бројот на циклуси на пумпање и вискозноста. на течноста.Во термопневматскиот метод, латексната мембрана и комората за пренос на течности се специјално дизајнирани да го затворат или повторно да го отворат доводот кога волуменот на заробениот воздух се загрева или лади.Сепак, поставувањето за греење/ладење воведува проблеми со бавен одговор и ја ограничува неговата употреба во термосензитивни анализи (на пр., засилување на полимеразна верижна реакција (PCR)).Со активен пневматски пристап, ослободувањето на барање и движењето навнатре се постигнуваат преку истовремена примена на позитивен притисок и прецизно усогласени ротациони брзини со мотори со голема брзина.Постојат и други успешни пристапи кои користат само пневматски актуатори (позитивен притисок 41, 42 или негативен притисок 43) и вообичаено затворени дизајни на вентили.Со сукцесивно примена на притисок во пневматската комора, течноста се пумпа напред перисталтички, а нормално затворениот вентил го спречува повратниот проток на течноста поради перисталтика, со што се реализираат сложени операции со течноста.Сепак, во моментов има само ограничен број микрофлуидни технологии кои можат да вршат сложени операции со течност во еден уред POCT, вклучувајќи мултифункционално издавање, ослободување по барање, сигурни перформанси, долгорочно складирање, ракување со течности со висок вискозитет, и рентабилно производство.Сите во исто време.Недостатокот на повеќестепена функционална операција, исто така, може да биде една од причините зошто само неколку комерцијални производи на POCT, како што се Cepheid, Binx, Visby, Cobas Liat и Rhonda досега се успешно претставени на отворениот пазар.
Во овој труд, предлагаме пневматски микрофлуиден активирач базиран на технологија на микро-прекинувач со зелен прстен (FAST).FAST ги комбинира сите потребни својства во исто време за широк опсег на реагенси од микролитри до милилитри.FAST се состои од еластични мембрани, лостови и блокови.Без примена на воздушен притисок, мембраните, лостовите и блоковите може цврсто да се затворат и течноста внатре да се чува долго време.Кога ќе се примени соодветен притисок и ќе се прилагоди на должината на рачката, дијафрагмата се шири и ја турка рачката во отворена положба, овозможувајќи течност да помине низ.Ова овозможува мултифункционално мерење на течности на каскадно, симултано, секвенцијално или селективно.
Развивме PCR систем користејќи FAST за да генерираме резултати од одговор во примерок за откривање на вирусите на грип А и Б (IAV и IBV).Постигнавме долна граница на откривање (LOD) од 102 копии/mL, нашата мултиплексна анализа покажа специфичност за IAV и IBV и дозволи патотипирање на вирусот на инфлуенца.Резултатите од клиничкото тестирање со употреба на примерок од назален брис од 18 пациенти и 18 здрави индивидуи покажуваат добра усогласеност во интензитетот на флуоресценцијата со стандардниот RT-PCR (Пирсон коефициенти > 0,9).Резултатите од клиничкото тестирање со употреба на примерок од назален брис од 18 пациенти и 18 здрави индивидуи покажуваат добра усогласеност во интензитетот на флуоресценцијата со стандардниот RT-PCR (Пирсон коефициенти > 0,9).Результаты клинических испытаний со использованием образца мазка од носа од 18 пациентов и 18 здоровых лиц показывают хорошее советување интензивно флуоресценции стандартни ОТ-ПЦЕ >9, (0).Резултатите од клиничките испитувања со употреба на примерок од назален брис од 18 пациенти и 18 здрави индивидуи покажуваат добра согласност помеѓу интензитетот на флуоресценција на стандардниот RT-PCR (Пирсонови коефициенти > 0,9).0,9) .. .................. Результаты клинических испытаний со использованием образцов назальных мазков од 18 пациентов и 18 здоровых лиц покажа хоропоштен соответствие меѓу интенсивностью флуоресценции и флуоресценции и т.Резултатите од клиничките испитувања со употреба на примероци од назален брис од 18 пациенти и 18 здрави индивидуи покажаа добра согласност помеѓу интензитетот на флуоресценција и стандардниот RT-PCR (Пирсонов коефициент > 0,9).Проценетата материјална цена на уредот FAST-POCT е приближно 1 УСД (Дополнителна табела 1) и може дополнително да се намали со користење на методи на производство во големи размери (на пр. обликување со инјектирање).Всушност, уредите POCT базирани на FAST ги имаат сите потребни карактеристики наложени од СЗО и се компатибилни со новите биохемиски методи за тестирање, како што се плазма термички циклус44, имуноанализи без засилување45 и тестови за функционализација на нанотело46 кои се столбот на POCT системите.можност.
На сл.1а ја прикажува структурата на платформата FAST-POCT, која се состои од четири течни комори: комора за пред складирање, комора за мешање, комора за реакција и комора за отпад.Клучот за контрола на протокот на течноста е БРЗОТ дизајн (се состои од еластични мембрани, лостови и блокови) сместени во комората за пред складирање и комората за мешање.Како пневматски активиран метод, дизајнот FAST обезбедува прецизна контрола на протокот на течности, вклучително затворено/отворено префрлување, разновидно дозирање, ослободување течност по барање, сигурна работа (на пример, нечувствителност на вибрации од околината) и долгорочно складирање.Платформата FAST-POCT се состои од четири слоја: заден слој, слој од еластичен филм, слој од пластична фолија и слој за покривање, како што е прикажано во зголемен приказ на сл. 1б (детално прикажано и на дополнителните слики S1 и S2 ).Сите канали и комори за транспорт на течности (како што се коморите за пред складирање и реакција) се вградени во PLA (полилактична киселина) супстрати со дебелина од 0,2 mm (најтенкиот дел) до 5 mm.Еластичниот филмски материјал е PDMS со дебелина од 300 µm кој лесно се шири кога се применува воздушен притисок поради неговата „тенка дебелина“ и нискиот модул на еластичност (околу 2,25 MPa47).Слојот од полиетиленски филм е направен од полиетилен терефталат (ПЕТ) со дебелина од 100 µm за заштита на еластичната фолија од прекумерна деформација поради воздушниот притисок.Соодветно на коморите, слојот на подлогата има лостови поврзани со покривниот слој (направен од PLA) со шарки за контрола на протокот на течноста.Еластичниот филм беше залепен на задниот слој со помош на двострана леплива лента (ARseal 90880) и беше покриен со пластична фолија.Три слоја беа собрани на подлога со користење на дизајн на Т-клип во слојот за покривање.Т-стегачот има празнина помеѓу две нозе.Кога клипот беше вметнат во жлебот, двете нозе се свиткаа малку, потоа се вратија во првобитната состојба и цврсто ги врзаа капакот и подлогата додека минуваа низ жлебот (Дополнителна слика S1).Четирите слоеви потоа се собираат со помош на конектори.
Шематски дијаграм на платформата што ги илустрира различните функционални прегради и карактеристики на FAST.б Зголемен дијаграм на платформата FAST-POCT.в Фотографија на платформата до монета од четвртина американски долари.
Работниот механизам на платформата FAST-POCT е прикажан на слика 2. Клучните компоненти се блоковите на основниот слој и шарките на слојот на покривање, што резултира со дизајн на пречки кога четирите слоеви се склопуваат користејќи Т-форма .Кога не се применува воздушен притисок (слика 2а), интерферентното вклопување предизвикува свиткување и деформирање на шарката, а заптивната сила се применува преку рачката за да се притисне еластичниот филм врз блокот, а течноста во шуплината на заптивката се дефинира како запечатена состојба.Треба да се забележи дека во оваа состојба, рачката е свиткана нанадвор, како што е прикажано на страничниот приказ на сл. 2а.Кога се снабдува воздух (слика 2б), еластичната мембрана се шири нанадвор кон капакот и ја турка рачката нагоре, со што се отвора празнина помеѓу рачката и блокот за течноста да тече во следната комора, која е дефинирана како отворена состојба .По ослободувањето на воздушниот притисок, рачката може да се врати во првобитната положба и да остане затегната поради еластичноста на шарката.Видеа од движењата на рачката се претставени во дополнителниот филм S1.
A. Шематски дијаграм и фотографии кога се затворени.Во отсуство на притисок, рачката ја притиска мембраната врз блокот, а течноста е запечатена.б Во добра состојба.Кога се применува притисок, мембраната се шири и ја турка рачката нагоре, па каналот се отвора и течноста може да тече.в Определете ја карактеристичната големина на критичниот притисок.Карактеристичните димензии ја вклучуваат должината на рачката (L), растојанието помеѓу лизгачот и шарката (l) и дебелината на испакнувањето на рачката (t).Fs е силата на набивање во точката на гас B. q е рамномерно распореденото оптоварување на рачката.Tx* го претставува вртежниот момент развиен од рачката со шарки.Критичниот притисок е притисокот потребен за да се подигне рачката и да тече течноста.г Теоретски и експериментални резултати од односот помеѓу критичниот притисок и големината на елементот.Извршени се n = 6 независни експерименти и податоците се прикажани како ± стандардна девијација.Необработените податоци се претставени како датотеки со необработени податоци.
Развиен е аналитички модел заснован на теоријата на зракот за да се анализира зависноста на критичниот притисок Pc при кој се отвора јазот од геометриските параметри (на пример, L е должината на рачката, l е растојанието помеѓу блокот и шарка, S е рачката Областа на контакт со течноста t е дебелината на испакнувањето на лостот, како што е прикажано на сл. 2в).Како што е опишано во дополнителните белешки и дополнителната слика S3, јазот се отвора кога \({P}_{c}\ge \frac{2{F}_{s}l}{SL}\), каде што Fs е вртежниот момент \ ({T}_{x}^{\ast}(={F}_{s}l)\) за да се елиминираат силите поврзани со вклопувањето на пречки и да предизвика свиткување на шарката.Експерименталниот одговор и аналитичкиот модел покажуваат добра согласност (сл. 2г), покажувајќи дека критичниот притисок Pc се зголемува со зголемување на t/l и намалување на L, што лесно се објаснува со класичниот модел на сноп, односно вртежниот момент се зголемува со t /Lift .Така, нашата теоретска анализа јасно покажува дека критичниот притисок може ефективно да се контролира со прилагодување на должината на рачката L и односот t/l, што дава важна основа за дизајнот на платформата FAST-POCT.
Платформата FAST-POCT обезбедува мултифункционално издавање (прикажано на Слика 3а со вметнување и експеримент), што е најважната карактеристика на успешниот POCT, каде што течностите можат да течат во која било насока и во кој било редослед (каскадно, симултано, секвенцијално) или селективно повеќеканално издавање .– функција на дозирање.На сл.3a(i) покажува каскаден режим на дозирање во кој две или повеќе комори се каскадни со користење на блокови за да се одделат различните реактанти и лост за контрола на отворените и затворените состојби.Кога се применува притисок, течноста тече од горната кон долната комора на каскаден начин.Треба да се напомене дека каскадните комори може да се полнат со влажни хемикалии или суви хемикалии како што се лиофилизирани прашоци.Во експериментот на Сл. 3а(i), црвеното мастило од горната комора тече заедно со сината боја во прав (бакар сулфат) во втората комора и станува темно сина кога ќе стигне до долната комора.Го покажува и контролниот притисок за течноста што се пумпа.Слично на тоа, кога една рачка е поврзана со две комори, таа станува режим на истовремена инјекција, како што е прикажано на сл.3а(ii), во која течноста може рамномерно да се распореди во две или повеќе комори кога се применува притисок.Бидејќи критичниот притисок зависи од должината на рачката, должината на рачката може да се прилагоди за да се постигне секвенцијален модел на вбризгување како што е прикажано на сл.3а (iii).Долга рачка (со критичен притисок Pc_long) беше поврзана со комората Б и кратка рачка (со критичен притисок Pc_short > Pc_long) беше поврзана со комората А. Како што се применуваше притисок P1 (Pc_long < P1 < Pc_short), само течноста во црвено може да тече до комората Б и кога притисокот е зголемен на P2 (> Pc_short), сината течност може да тече до комората А. Овој режим на секвенцијално вбризгување се применува на различни течности кои се пренесуваат во нивните сродни комори во низа, што е критично за успешен POCT уред.Долга рачка (со критичен притисок Pc_long) беше поврзана со комората Б и кратка рачка (со критичен притисок Pc_short > Pc_long) беше поврзана со комората А. Како што се применуваше притисок P1 (Pc_long < P1 < Pc_short), само течноста во црвено може да тече до комората Б и кога притисокот е зголемен на P2 (> Pc_short), сината течност може да тече до комората А. Овој режим на секвенцијално вбризгување се применува на различни течности кои се пренесуваат во нивните сродни комори во низа, што е критично за успешен POCT уред.Длинный рычаг (с критическим давлением Pc_long) был соединен со камерой B, а короткий рычаг (с критическим давлением Pc_short > Pc_long) был соединен со камерой A. Приложении Pc_long (P сть, выделенная красным может течь в камеру Б, и когда давление было увеличено до P2 (> Pc_short), синяя животински может течь во камеру А то имеет решающее значење для успешной POCT.Долга рачка (со критичен притисок Pc_long) беше поврзана со комората B, а кратка рачка (со критичен притисок Pc_short > Pc_long) беше поврзана со комората А. Кога се применува притисок P1 (Pc_long < P1 < Pc_short), се означува само течноста во црвено може да тече во комората B, а кога притисокот е зголемен на P2 (> Pc_short), сината течност може да тече во комората А. за успешно POCT.уред. Длинный рычаг (критическое давление Pc_long) соединен со камерой B, а короткий рычаг (критическое давление Pc_short > Pc_long) соединен со камерой А.Долгиот крак (критичен притисок Pc_long) е поврзан со комората B, а кратката рака (критичен притисок Pc_short > Pc_long) е поврзан со комората A.Приложение на давления P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) во камеру B може да се постави до только красная живот, а при увеличение давления до P2 (> Pc_short) во камеру A може да се поступать синяя живот.Кога се применува притисок P1 (Pc_long < P1 < Pc_short), само црвена течност може да влезе во комората B, а кога притисокот е зголемен на P2 (> Pc_short), сината течност може да влезе во комората А. Овој режим на секвенцијално вбризгување е погоден за секвенцијален пренос на различни течности во соодветните комори, што е критично за успешно функционирање на уредот POCT.Слика 3a(iv) го прикажува режимот на селективно вбризгување, каде што главната комора имала кратка (со критичен притисок Pc_short) и долга рачка (со критичен притисок Pc_long < Pc_short) кои дополнително биле поврзани со комората A и комората B, соодветно. на друг воздушен канал поврзан со комората Б. За да се префрли течноста во комората А прво, притисокот P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) и P2 (P2 > P1) со P1 + P2 > Pc_short беа применети на уредот истовремено.Слика 3a(iv) го прикажува режимот на селективно вбризгување, каде што главната комора имала кратка (со критичен притисок Pc_short) и долга рачка (со критичен притисок Pc_long < Pc_short) кои дополнително биле поврзани со комората A и комората B, соодветно. на друг воздушен канал поврзан со комората Б. За да се префрли течноста во комората А прво, притисокот P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) и P2 (P2 > P1) со P1 + P2 > Pc_short беа применети на уредот истовремено.На сл.3а(iv) показан режим селективного впрыска, при котором основная камера имела короткий (с критическим давлением Pc_short) и длинный рычаг (с критическим давлением Pc_long < Pc_short), которые доличные соединой сомено.3a(iv) го прикажува селективниот режим на вбризгување, во кој главната комора имаше кратка (со критичен притисок Pc_short) и долга лост (со критичен притисок Pc_long < Pc_short), кои беа дополнително поврзани со комората А и комората Б, соодветно.к друго воздушному каналу, соединенному со камерой B.на друг воздушен канал поврзан со комората Б. За прво пренесување на течноста во комората А, притисоците P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) и P2 (P2 > P1) беа истовремено применети на уредот, каде P1 + P2 > Pc_short. 3а(iv) показан режим селективного впрыска, когда основная камера друго имеет короткий стержень (с критическим давлением Pc_short) и длинный стержень (с критическим давлением Pc_long < Pc_short) и воздушно соединение и камено му каналу, подключенному к комнате Б.3a(iv) го покажува режимот на селективно вбризгување кога главната комора има кратко стебло (критичен притисок Pc_short) и долго стебло (критичен притисок Pc_long < Pc_short) поврзани со комората A и комората B соодветно, и покрај друг воздушен премин, поврзан со соба Б.Така, P2 спречува течноста да влезе во комората Б;во меѓувреме, вкупниот притисок P1 + P2 го надмина критичниот притисок за да се активира пократката рачка поврзана со комората А за да се овозможи проток на течноста во комората А. Потоа, кога комората Б требаше да се наполни, треба само да нанесеме P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) во главната комора за да се активира долгата рачка и да се дозволи течноста да тече до комората B. Може јасно да се забележи од времето t = 3 s до 9 s дека течноста во комората A останала константна додека се зголемувала во комората B кога се применува притисокот P1.во меѓувреме, вкупниот притисок P1 + P2 го надмина критичниот притисок за да се активира пократката рачка поврзана со комората А за да се овозможи проток на течноста во комората А. Потоа, кога комората Б требаше да се наполни, треба само да нанесеме P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) во главната комора за да се активира долгата рачка и да се дозволи течноста да тече до комората B. Може јасно да се забележи од времето t = 3 s до 9 s дека течноста во комората A останала константна додека се зголемувала во комората B кога се применува притисокот P1.Между тем, общее давление P1 + P2 превысило критическое давление, чтобы активировать повеќе короткий рычаг, соединенный со камерой А, чтобы позволить жидкости течь камеру може только применить P1 (Pc_long < P1 < Pc_short Б.Во меѓувреме, вкупниот притисок P1 + P2 го надмина критичниот притисок за да активира пократка лост поврзана со комората А за да дозволи течноста да тече во комората А. Потоа кога комората Б треба да се наполни, треба само да нанесеме P1 (Pc_long < P1 < Pc_short ) во главната комора за да се активира долгата лост и да се остави течноста да тече во комората B. Може јасно да се забележи дека помеѓу t = 3 s и 9 s течноста во комората А останала константна, додека во комората се зголемила.B кога се применува притисок P1.Во исто време, вкупниот притисок P1 + P2 го надминува критичниот притисок, активирајќи ја пократката комора за поврзување со лост А, овозможувајќи течност да тече во комората А.Кога е време да се пополни комората А, едноставно нанесуваме P1 во главната комора и P2 во секундарната комора.На овој начин, однесувањето на протокот може селективно да се префрли помеѓу камерите A и B. Однесувањето на протокот на четирите мултифункционални режими на дистрибуција може да се најде во дополнителниот филм S2.
илустрација на мултифункционално доделување, т.е. (i) каскадно, (ii) симултано, (iii) секвенцијално и (iv) селективно доделување.Кривите го претставуваат работниот тек и параметрите на овие четири начини на дистрибуција.б Резултати од тестовите за долгорочно складирање во дејонизирана вода и етанол.Извршени се n = 5 независни експерименти и податоците се прикажани како ± sd c.Демонстрации на тест за стабилност кога уредот FAST и уредот со капиларниот вентил (CV) беа во (i) статична и (ii) вибрирачка состојба.(iii) Јачина на звук наспроти време за FAST и CV уреди на различни аголни фреквенции.г Објавување на резултатите од тестот по барање за (i) уред FAST и (ii) уред за CV.(iii) Врска помеѓу волуменот и времето за FAST и CV уредите кои користат режим на интермитентен притисок.Сите шипки за вага, 1 см.Необработените податоци се обезбедуваат како датотеки со необработени податоци.
Долгорочното складирање на реагенси е уште една важна карактеристика на успешниот POCT уред што ќе му овозможи на необучениот персонал да ракува со повеќе реагенси.Додека многу технологии го покажаа својот потенцијал за долгорочно складирање (на пример, 35 микродиспензери, 48 пакувања со блистер и 49 пакувања со стапчиња), потребна е посебна преграда за прием за да се смести пакетот, што ги зголемува трошоците и сложеноста;дополнително, овие механизми за складирање не дозволуваат издавање на барање и резултираат со губење на реагенси поради остатоци во пакувањето.Способноста за долгорочно складирање беше потврдена со спроведување на забрзан животен тест со употреба на материјал PMMA обработен со CNC поради неговата мала грубост и отпорност на продор на гас (Дополнителна слика S5).Апаратот за тестирање беше исполнет со дејонизирана вода (дејонизирана вода) и 70% етанол (симулирачки испарливи реагенси) на 65°C во тек на 9 дена.И дејонизираната вода и етанолот беа складирани со алуминиумска фолија за да се блокира пристапот одозгора.Равенката на Арениус и енергијата за активирање на пенетрација пријавени во литературата50,51 беа искористени за пресметување на еквивалентот во реално време.На сл.3б ги прикажува просечните резултати за губење на тежината за 5 примероци складирани на 65°C за 9 дена, што е еквивалентно на 0,30% за дејонизирана вода и 0,72% за 70% етанол во текот на 2 години на 23°C.
На сл.3c го прикажува тестот за вибрации.Бидејќи капиларниот вентил (CV) е најпопуларниот метод за ракување со течности меѓу постоечките уреди POCT28,29, за споредба се користеше уред со CV широк 300 µm и длабочина од 200 µm.Може да се види дека кога двата уреди остануваат неподвижни, течноста во платформата FAST-POCT се запечатува и течноста во уредот CV се блокира поради наглото проширување на каналот, што ги намалува капиларните сили.Меѓутоа, како што се зголемува аголната фреквенција на орбиталниот вибратор, течноста во платформата FAST-POCT останува запечатена, но течноста во уредот CV тече во долната комора (видете исто така Дополнителен филм S3).Ова сугерира дека деформабилните шарки на платформата FAST-POCT можат да нанесат силна механичка сила на модулот за цврсто затворање на течноста во комората.Меѓутоа, во CV уредите, течноста се задржува поради рамнотежата помеѓу цврстата, воздушната и течната фаза, создавајќи нестабилност, а вибрациите може да ја нарушат рамнотежата и да предизвикаат неочекувано однесување на протокот.Предноста на платформата FAST-POCT е тоа што обезбедува сигурна функционалност и избегнува дефекти во присуство на вибрации кои вообичаено се појавуваат при испорака и работа.
Друга важна карактеристика на платформата FAST-POCT е нејзиното објавување на барање, што е клучен услов за квантитативна анализа.На сл.3d го споредува објавувањето на барање на платформата FAST-POCT и CV уредот.Од сл.3d(iii) гледаме дека уредот FAST брзо реагира на сигналот за притисок.Кога се применуваше притисок на платформата FAST-POCT, течноста течеше, кога притисокот беше ослободен, протокот веднаш престана (сл. 3d(i)).Ова дејство може да се објасни со брзото еластично враќање на шарката, што ја притиска рачката назад кон блокот, затворајќи ја комората.Сепак, течноста продолжи да тече во уредот CV, што на крајот резултираше со неочекуван волумен на течност од приближно 100 µl по ослободувањето на притисокот (Слика 3d(ii) и Дополнителен филм S4).Ова може да се објасни со исчезнувањето на ефектот на капиларно прицврстување при целосно навлажнување на CV по првата инјекција.
Способноста да се ракува со течности со различна влажност и вискозност во истиот уред останува предизвик за POCT апликациите.Лошата влажност може да доведе до протекување или друго неочекувано однесување на протокот во каналите, а помошната опрема како што се вителските мешалки, центрифугите и филтрите често се потребни за да се подготват многу вискозни течности 52 .Ја тестиравме врската помеѓу критичниот притисок и својствата на течноста (со широк опсег на влажност и вискозност).Резултатите се прикажани во Табела 1 и Видео S5.Може да се види дека течностите со различна влажност и вискозитет можат да бидат запечатени во комората, а кога се применува притисок, дури и течности со вискозност до 5500 cP може да се пренесат во соседната комора, што овозможува да се детектираат примероци со висока вискозност (т.е. спутум, многу вискозен примерок што се користи за дијагноза на респираторни заболувања).
Со комбинирање на горенаведените мултифункционални уреди за издавање, може да се развие широк опсег на уреди POCT базирани на FAST.Пример е прикажан на слика 1. Постројката содржи комора за пред складирање, комора за мешање, комора за реакција и комора за отпад.Реагенсите може да се чуваат во комората за претходно складирање подолг временски период, а потоа да се испуштаат во комората за мешање.Со правилен притисок, измешаните реактанти може селективно да се префрлат во комора за отпад или во комора за реакција.
Бидејќи PCR откривањето е златен стандард за откривање на патогени како што се H1N1 и COVID-19 и вклучува повеќе чекори на реакција, ја користевме платформата FAST-POCT за PCR откривање како апликација.На сл.4 го прикажува процесот на PCR тестирање со помош на платформата FAST-POCT.Прво, реагенсот за елуирање, реагенсот со магнетни микроби, растворот за миење А и растворот за миење W беа пипетирани во коморите за претходно складирање E, M, W1 и W2, соодветно.Фазите на адсорпција на РНК се прикажани на сл.4а и се како што следува: (1) кога се применува притисок P1 (=0,26 bar), мострата се движи во комората М и се испушта во комората за мешање.(2) Воздушниот притисок P2 (= 0,12 бари) се испорачува преку портата А поврзана со дното на комората за мешање.Иако голем број методи на мешање го покажаа својот потенцијал за мешање течности на POCT платформи (на пр. серпентинско мешање 53, случајно мешање 54 и сериско мешање 55), нивната ефикасност и ефективност на мешањето сè уште не се задоволителни.Го прифаќа методот на мешање со меурчиња, во кој воздухот се внесува во дното на комората за мешање за да се создадат меури во течноста, по што моќниот вител може да постигне целосно мешање за неколку секунди.Беа спроведени експерименти за мешање на меурчиња и резултатите се претставени на дополнителна слика S6.Може да се види дека кога се применува притисок од 0,10 бари, целосното мешање трае околу 8 секунди.Со зголемување на притисокот до 0,20 бари се постигнува целосно мешање за околу 2 секунди.Методите за пресметување на ефикасноста на мешањето се претставени во делот Методи.(3) Користете рубидиумски магнет за да ги извлечете зрната, а потоа притиснете P3 (= 0,17 бари) преку портата P за да ги преместите реагенсите во комората за отпад.На сл.4b,c ги прикажува чекорите за перење за отстранување на нечистотиите од примерокот на следниов начин: (1) Растворот за перење А од комората W1 се испушта во комората за мешање под притисок P1.(2) Потоа направете го процесот на мешање на меурчиња.(3) Растворот за перење А се пренесува во комората за отпадна течност, а микробините во комората за мешање се извлекуваат со магнет.Перењето W (слика 4в) беше слично на перењето А (сл. 4б).Треба да се напомене дека секој чекор на миење A и W беше извршен двапати.Слика 4г ги прикажува чекорите на елуција за елуирање на РНК од зрната;чекорите за воведување на елуцијата и мешањето се исти како чекорите на адсорпција и миење на РНК опишани погоре.Како што реагенсите за елуирање се пренесуваат во комората за реакција на PCR под притисок P3 и P4 (=0,23 бари), се постигнува критичниот притисок за да се запечати кракот на комората за реакција на PCR.Слично на тоа, притисокот P4, исто така, помага да се запечати преминот до комората за отпад.Така, сите реагенси за елуција беа рамномерно распоредени меѓу четирите комори за реакција на PCR за да се иницираат мултиплекс PCR реакции.Горенаведената постапка е претставена во Дополнителен филм S6.
Во чекорот на адсорпција на РНК, примерокот се внесува во влезот М и се инјектира во комората за мешање заедно со претходно складираниот раствор на зрно.По мешањето и отстранувањето на гранулите, реагенсите се дистрибуираат во комората за отпад.b и c чекори за миење, внесете различни претходно складирани реагенси за миење во комората за мешање и по мешањето и отстранувањето на зрната, префрлете ги реагенсите во комората за отпадна течност.г Чекор на елуција: По воведувањето на реагенсите за елуција, мешањето и екстракцијата на зрната, реагенсите се пренесуваат во комората за реакција на PCR.Кривите го прикажуваат работниот тек и сродните параметри на различните фази.Притисок е притисокот што се врши низ поединечните комори.Волуменот е волуменот на течноста во комората за мешање.Сите шипки на вагата се 1 cm.Необработените податоци се обезбедуваат како датотеки со необработени податоци.
Извршена е процедура за тестирање на PCR и дополнителната слика S7 прикажува термички профили вклучувајќи 20 минути време на обратна транскрипција и 60 минути време на термички циклус (95 и 60 °C), при што еден термички циклус е 90 секунди (Дополнителен филм S7)..FAST-POCT бара помалку време за да се заврши еден термички циклус (90 секунди) отколку конвенционалниот RT-PCR (180 секунди за еден термички циклус).Ова може да се објасни со високиот однос на површината и волуменот и ниската топлинска инерција на комората за реакција на микро-PCR.Површината на комората е 96,6 mm2, а волуменот на комората е 25 mm3, што го прави односот површина до волумен приближно 3,86.Како што се гледа на дополнителната слика S10, областа за тестирање PCR на нашата платформа има жлеб на задниот панел, што го прави дното на PCR комората дебело 200 μm.Термички спроводлива еластична подлога е прикачена на грејната површина на регулаторот за температура, обезбедувајќи цврст контакт со задниот дел од кутијата за тестирање.Ова ја намалува топлинската инерција на платформата и ја подобрува ефикасноста на греење/ладење.За време на термички циклус, парафинот вграден во платформата се топи и тече во комората за реакција на PCR, делувајќи како заптивната смеса за да спречи испарување на реагенсот и контаминација на животната средина (види Дополнителен филм S8).
Сите процеси за откривање на PCR опишани погоре беа целосно автоматизирани со користење на нарачан FAST-POCT инструмент, кој се состои од програмирана единица за контрола на притисокот, единица за магнетна екстракција, единица за контрола на температурата и единица за фаќање и обработка на флуоресцентни сигнали.Забелешка, ја користевме платформата FAST-POCT за изолација на РНК, а потоа ги користевме извлечените примероци на РНК за PCR реакции користејќи го системот FAST-POCT и десктоп PCR системот за споредба.Резултатите беа речиси исти како што е прикажано на дополнителната слика S8.Операторот извршува едноставна задача: го внесува примерокот во М-комората и ја вметнува платформата во инструментот.Квантитативните резултати од тестот се достапни за околу 82 минути.Детални информации за алатките FAST-POCT може да се најдат на дополнителната слика.C9, C10 и C11.
Грипот предизвикан од вирусите на инфлуенца A (IAV), B (IBV), C (ICV) и D (IDV) е чест глобален феномен.Од нив, IAV и IBV се одговорни за најтешките случаи и сезонските епидемии, инфицирајќи 5-15% од светската популација, предизвикувајќи 3-5 милиони тешки случаи и предизвикувајќи 290.000-650.000 смртни случаи годишно.Респираторни заболувања56,57.Раната дијагноза на IAV и IB е од суштинско значење за намалување на морбидитетот и поврзаниот економски товар.Меѓу достапните дијагностички техники, реверзната транскриптаза полимеразна верижна реакција (RT-PCR) се смета за најчувствителна, специфична и точна (>99%)58,59.Меѓу достапните дијагностички техники, реверзната транскриптаза полимеразна верижна реакција (RT-PCR) се смета за најчувствителна, специфична и точна (>99%)58,59.Среди доступных дијагностических методов полимеразная цепная реакция со обратной транскриптазой (ОТ-ПЦР) считается наиболее чувствительной, специфично и точной (> 99%)58,59.Меѓу достапните дијагностички методи, реверзната транскриптаза полимеразна верижна реакција (RT-PCR) се смета за најчувствителна, специфична и точна (> 99%)58,59. Из доступных дијагностических методов полимеразная цепная реакция со обратной транскриптазой (ОТ-ПЦР) считается наиболее чувствительной, специфично и точной (>99%)58,59.Од достапните дијагностички методи, реверзната транскриптаза полимеразна верижна реакција (RT-PCR) се смета за најчувствителна, специфична и точна (>99%)58,59.Сепак, традиционалните RT-PCR методи бараат повторено пипетирање, мешање, издавање и пренос на течност, ограничувајќи ја нивната употреба од страна на професионалци во услови со ограничени ресурси.Овде, платформата FAST-POCT се користеше за PCR детекција на IAV и IBV, соодветно, за да се добие нивната долна граница на детекција (LOD).Дополнително, IAV и IBV се мултиплексирани за да се разликуваат различните патотипови меѓу видовите, обезбедувајќи ветувачка платформа за генетска анализа и способност за прецизно лекување на болеста.
На сл.5а ги прикажува резултатите од HAV PCR тестирањето со користење на 150 µl прочистена вирусна РНК како примерок.На сл.5a(i) покажува дека при концентрација на HAV од 106 копии/ml, интензитетот на флуоресценција (ΔRn) може да достигне 0,830, а кога концентрацијата е намалена на 102 копии/ml, ΔRn сепак може да достигне 0,365, што одговара на повисоко од тоа од празната негативна контролна група (0,002), околу 100 пати повисока.За квантификација врз основа на шест независни експерименти, беше генерирана линеарна крива на калибрација помеѓу лог концентрацијата и прагот на циклусот (Ct) на IAV (сл. 5a(ii)), R2 = 0,993, во опсег од 102-106 копии/mL.резултатите се во добра согласност со конвенционалните RT-PCR методи.На сл.5a(iii) покажува флуоресцентни слики од резултатите од тестот по 40 циклуси на платформата FAST-POCT.Откривме дека платформата FAST-POCT може да открие HAV до 102 копии/mL.Сепак, традиционалниот метод нема Ct вредност од 102 копии/mL, што го прави LOD од околу 103 копии/mL.Претпоставивме дека ова може да се должи на високата ефикасност на мешањето на меурчиња.Беа изведени експерименти со PCR тест на прочистена IAV RNA за да се евалуираат различни методи на мешање, вклучувајќи мешање со тресење (ист метод на мешање како во конвенционалната операција RT-PCR), мешање со вијала (овој метод, 3 секунди на 0,12 бари) и без мешање како контролна група ..Резултатите може да се најдат на дополнителна слика S12.Може да се види дека при повисока концентрација на РНК (106 копии/mL), вредностите на Ct на различните методи на мешање се речиси исти како кај мешањето со меурчиња.Кога концентрацијата на РНК падна на 102 копии/mL, мешавината за тресење и контролите немаа вредности на Ct, додека методот на мешање со меурчиња сепак даде Ct вредност од 36,9, што беше под прагот на Ct од 38. Резултатите покажуваат доминантна карактеристика на мешање везикули, што исто така е докажано во друга литература, што исто така може да објасни зошто чувствителноста на платформата FAST-POCT е малку повисока од конвенционалниот RT-PCR.На сл.5б ги прикажува резултатите од PCR анализата на прочистените примероци на IBV RNA кои се движат од 101 до 106 копии/ml.Резултатите беа слични на IAV тестот, постигнувајќи R2 = 0,994 и LOD од 102 копии/mL.
PCR анализа на вирусот на инфлуенца А (IAV) со концентрации на IAV кои се движат од 106 до 101 копии/mL користејќи ТЕ пуфер како негативна контрола (NC).(з) Крива на флуоресценција во реално време.(ii) Линеарна калибрациона крива помеѓу логаритамската концентрација на IAV RNA и прагот на циклусот (Ct) за FAST и конвенционалните методи на тестирање.(iii) IAV FAST-POCT флуоресцентна слика по 40 циклуси.б, PCR детекција на вирусот на инфлуенца Б (IBV) со (i) флуоресцентен спектар во реално време.(ii) Линеарна калибрациона крива и (iii) FAST-POCT IBV флуоресцентна слика по 40 циклуси.Долната граница на откривање (LOD) за IAV и IBV со користење на FAST-POCT платформата беше 102 копии/mL, што е пониско од конвенционалните методи (103 копии/mL).в Резултати од мултиплекс тест за IAV и IBV.GAPDH беше користен како позитивна контрола, а TE пуферот беше користен како негативна контрола за да се спречи можна контаминација и засилување на позадината.Може да се разликуваат четири различни типови примероци: (1) негативни примероци само за GAPDH („IAV-/IBV-“);(2) IAV инфекција („IAV+/IBV-“) со IAV и GAPDH;(3) ИБВ инфекција („IAV-/IBV+“) со ИБВ и ГАПДХ;(4) IAV/IBV инфекција („IAV+/IBV+“) со IAV, IBV и GAPDH.Испрекината линија ја претставува прагот.Извршени се n = 6 биолошки независни експерименти, податоците се прикажани како ± стандардна девијација.Необработените податоци се претставени како датотеки со необработени податоци.
На сл.5в ги прикажува резултатите од тестот за мултиплексирање за IAV/IBV.Овде, лизатот на вирусот беше користен како раствор на примерок наместо прочистена РНК, а четири прајмери за IAV, IBV, GAPDH (позитивна контрола) и TE пуфер (негативна контрола) беа додадени во четири различни комори за реакција на платформата FAST-POCT.Овде се користат позитивни и негативни контроли за да се спречи можна контаминација и подобрување на позадината.Тестовите беа поделени во четири групи: (1) GAPDH-негативни примероци („IAV-/IBV-“);(2) IAV-инфицирани („IAV+/IBV-“) наспроти IAV и GAPDH;(3) IBV-.инфицирани (“IAV-”) -/IBV+”) IBV и GAPDH;(4) IAV/IBV („IAV+/IBV+“) инфекција со IAV, IBV и GAPDH.На сл.5c покажува дека кога биле применети негативни примероци, интензитетот на флуоресценција ΔRn на позитивната контролна комора бил 0,860, а ΔRn на IAV и IBV бил сличен на негативната контрола (0,002).За групите IAV+/IBV-, IAV-/IBV+ и IAV+/IBV+, камерите IAV/GAPDH, IBV/GAPDH и IAV/IBV/GAPDH покажаа значителен интензитет на флуоресценција, соодветно, додека другите камери покажаа дури и интензитет на флуоресценција на позадина ниво од 40 по термички циклус.Од горенаведените тестови, платформата FAST-POCT покажа извонредна специфичност и ни овозможи истовремено да патотипизираме различни вируси на грип.
За да ја потврдиме клиничката применливост на FAST-POCT, тестиравме 36 клинички примероци (примероци од брис од нос) од пациенти со ИБ (n=18) и контроли без IB (n=18) (Слика 6а).Информациите за пациентот се претставени во дополнителната табела 3. Статусот на инфекција со ИБ беше независно потврден и протоколот на студијата беше одобрен од Првата здружена болница на Универзитетот во Жеџијанг (Хангжу, Жеџијанг).Секој примерок од пациенти беше поделен во две категории.Едниот беше обработен со FAST-POCT, а другиот беше обработен со помош на десктоп PCR систем (SLAN-96P, Кина).И двете анализи користат исти комплети за прочистување и откривање.На сл.6б ги прикажува резултатите од FAST-POCT и конвенционалната обратна транскрипција PCR (RT-PCR).Го споредивме интензитетот на флуоресценција (FAST-POCT) со -log2 (Ct), каде што Ct е праг на циклусот за конвенционален RT-PCR.Имаше добар договор помеѓу двата методи.FAST-POCT и RT-PCR покажаа силна позитивна корелација со Pearson сооднос (r) вредност од 0,90 (Слика 6б).Потоа ја проценивме дијагностичката точност на FAST-POCT.Дистрибуциите на интензитетот на флуоресценција (FL) за позитивни и негативни примероци беа обезбедени како независна аналитичка мерка (сл. 6в).Вредностите на FL беа значително повисоки кај пациенти со ИБ отколку кај контролите (****P = 3,31 × 10-19; т-тест со две опашки) (сл. 6г).Следно, беа исцртани кривите на оперативните карактеристики на приемникот IBV (ROC).Откривме дека дијагностичката точност е многу добра, со површина под кривата 1 (сл. 6д).Имајте предвид дека поради задолжителното нарачување маски во Кина поради СОВИД-19 од 2020 година, не идентификувавме пациенти со ИБД, така што сите позитивни клинички примероци (т.е. примероци од назални брис) беа само за ИБВ.
Дизајн на клиничка студија.Вкупно 36 примероци, вклучувајќи 18 примероци од пациенти и 18 контроли без грип, беа анализирани со користење на платформата FAST-POCT и конвенционален RT-PCR.б Проценете ја аналитичката конзистентност помеѓу FAST-POCT PCR и конвенционалниот RT-PCR.Резултатите беа во позитивна корелација (Pearson r = 0,90).c Нивоа на интензитет на флуоресценција кај 18 пациенти со ИБ и 18 контроли.г Кај пациенти со ИБ (+), вредностите на FL беа значително повисоки отколку во контролната група (-) (****P = 3,31 × 10-19; т-тест со две опашки; n = 36).За секоја квадратна парцела, црниот маркер во центарот ја претставува средната вредност, а долната и горната линија на полето ги претставуваат 25-от и 75-тиот перцентил, соодветно.Мустаќите се протегаат до минималните и максималните точки на податоци, кои не се сметаат за оддалечени.e ROC крива.Испрекината линија d ја претставува прагот проценета од анализата на ROC.AUC за IBV е 1. Необработените податоци се обезбедуваат како датотеки со необработени податоци.
Во оваа статија ви го претставуваме FAST, кој ги има карактеристиките потребни за идеален POCT.Предностите на нашата технологија вклучуваат: (1) разновидно дозирање (каскадно, симултано, последователно и селективно), ослободување по барање (брзо и пропорционално ослободување на применетиот притисок) и сигурна работа (вибрации на 150 степени) (2) долгорочно складирање (2 години забрзано тестирање, губење на тежината околу 0,3%);(3) способност за работа со течности со широк опсег на влажност и вискозност (вискозитет до 5500 cP);(4) Економичен (Проценетата материјална цена на FAST-POCT PCR уредот е приближно 1 УСД).Со комбинирање на мултифункционални диспензери, беше демонстрирана и применета интегрирана FAST-POCT платформа за PCR детекција на вирусите на инфлуенца А и Б.FAST-POCT трае само 82 минути.Клиничките тестови со 36 примероци од назален брис покажаа добра усогласеност во интензитетот на флуоресценција со стандардниот RT-PCR (Пирсон коефициенти > 0,9).Клиничките тестови со 36 примероци од назален брис покажаа добра усогласеност во интензитетот на флуоресценција со стандардниот RT-PCR (Пирсон коефициенти > 0,9).Клинические тесты со 36 образцами мазков од носа показали хорошее соответствие интензивности флуоресценции стандартной ОТ-ПЦР (коеффициенты Пирсона > 0,9).Клиничките тестови со 36 примероци на назални брисеви покажаа добра согласност со интензитетот на флуоресценција на стандардниот RT-PCR (Pearson-ови коефициенти > 0,9).RT-PCR Клинические испытания 36 образцов мазков из носа показали хорошее совпадение интензивности флуоресценции со стандардно ОТ-ПЦР (коеффициент Пирсона > 0,9).Клиничкото тестирање на 36 примероци на назален брис покажа добра согласност на интензитетот на флуоресценција со стандардниот RT-PCR (Пирсоновиот коефициент > 0,9).Паралелно со оваа работа, различните појавни биохемиски методи (на пр., термички циклус на плазма, имуноанализи без засилување и анализи за функционализација на нанотело) го покажаа својот потенцијал во POCT.Сепак, поради недостатокот на целосно интегрирана и робусна POCT платформа, овие методи неизбежно бараат посебни процедури за претходна обработка (на пр., изолација на РНК44, инкубација45 и перење46), што дополнително ја надополнува тековната работа со овие методи за имплементација на напредни POCT функции со потребните параметри.изведба на излез во одговор.Во оваа работа, иако воздушната пумпа што се користи за активирање на вентилот FAST е доволно мала за да се интегрира во инструмент на клупата (сл. S9, S10), таа сепак троши значителна моќност и генерира бучава.Во принцип, пневматските пумпи со помала форма може да се заменат со други средства, како што е употребата на електромагнетна сила или активирање на прстите.Понатамошните подобрувања може да вклучуваат, на пример, адаптација на комплети за различни и специфични биохемиски анализи, користење на нови методи за откривање кои не бараат системи за греење/ладење, со што се обезбедува POCT платформа без алатки за PCR апликации.Ние веруваме дека имајќи предвид дека платформата FAST обезбедува начин за манипулирање со течности, веруваме дека предложената технологија FAST претставува потенцијал за создавање заедничка платформа не само за биомедицинско тестирање, туку и за следење на животната средина, тестирање на квалитетот на храната, синтеза на материјали и лекови. ..
Собирањето и употребата на примероци од човечки назален брис е одобрено од Етичкиот комитет на Првата поврзана болница на Универзитетот во Жеџијанг (IIT20220330B).Беа собрани 36 примероци од назален брис, вклучувајќи 16 возрасни < 30 години, 7 возрасни > 40 години и 19 мажи, 17 жени.Беа собрани 36 примероци од назален брис, вклучувајќи 16 возрасни < 30 години, 7 возрасни > 40 години и 19 мажи, 17 жени.Было собрано 36 образцов мазков од носа, во которых приняли участие 16 взрослых < 30 години, 7 взрослых стари 40 години, 19 мажи и 17 жени.Беа собрани 36 примероци од назален брис од 16 возрасни < 30 години, 7 возрасни над 40 години, 19 мажи и 17 жени.Демографските податоци се прикажани во дополнителна табела 3. Од сите учесници е добиена информирана согласност.Сите учесници беа осомничени за грип и беа доброволно тестирани без надомест.
Основата и капакот FAST се направени од полилактична киселина (PLA) и се испечатени од 3D печатачот Ender 3 Pro (Shenzhen Transcend 3D Technology Co., Ltd.).Двострана лента е купена од Adhesives Research, Inc. Model 90880. ПЕТ филм со дебелина од 100 µm е купен од McMaster-Carr.И лепилото и филмот PET беа исечени со помош на секачот Silhouette Cameo 2 од Silhouette America, Inc. Еластичниот филм е направен од PDMS материјал со обликување со инјектирање.Прво, ПЕТ рамка со дебелина од 200 µm беше исечена со помош на ласерски систем и залепена на PMMA лист со дебелина од 3 mm со помош на двострана леплива лента од 100 µm.Претходникот на PDMS (Sylgard 184; Дел А: Дел Б = 10:1, Дау Корнинг) потоа се истури во калапот и се користеше стаклена прачка за отстранување на вишокот PDMS.По стврднување на 70°C во текот на 3 часа, PDMS фолијата со дебелина од 300 μm може да се олупи од калапот.
Фотографиите за разновидна дистрибуција, објавување на барање и сигурни перформанси се направени со камера со голема брзина (Sony AX700 1000 fps).Орбиталниот шејкер користен во тестот за доверливост е купен од SCILOGEX (SCI-O180).Воздушниот притисок го генерира воздушен компресор, а неколку дигитални прецизни регулатори на притисок се користат за прилагодување на вредноста на притисокот.Процесот на тестирање на однесувањето на протокот е како што следува.Предодредено количество течност беше инјектирано во уредот за тестирање и се користеше камера со голема брзина за снимање на однесувањето на протокот.Фотографиите потоа беа земени од видеата од однесувањето на протокот во фиксни времиња, а преостанатата површина беше пресметана со помош на софтверот Image-Pro Plus, кој потоа се множеше со длабочината на камерата за да се пресмета јачината на звукот.Детали за системот за тестирање на однесувањето на протокот може да се најдат на дополнителната слика S4.
Инјектирајте 50 µl микромонисти и 100 µl дејонизирана вода во уредот за мешање на вијалата.Фотографиите со мешани перформанси се правеа со камера со голема брзина на секои 0,1 секунда при притисок од 0,1 бари, 0,15 бари и 0,2 бари.Информациите за пиксели за време на процесот на мешање може да се добијат од овие слики користејќи софтвер за обработка на фотографии (Photoshop CS6).И ефикасноста на мешањето може да се постигне со следнава равенка 53.
каде што M е ефикасноста на мешање, N е вкупниот број на пиксели на примерокот, а ci и \(\bar{c}\) се нормализираните и очекуваните нормализирани концентрации.Ефикасноста на мешањето се движи од 0 (0%, немешано) до 1 (100%, целосно измешано).Резултатите се прикажани на дополнителна слика S6.
Комплет RT-PCR во реално време за IAV и IBV, вклучително IAV и IBV RNA примероци (бр. кат. RR-0051-02/RR-0052-02, Liferiver, Кина), Tris-EDTA пуфер (TE пуфер бр. B541019 , Sangon Biotech, Кина), Комплет за прочистување на РНК за позитивна контрола (Дел бр. Z-ME-0010, Liferiver, Кина) и GAPDH раствор (Дел бр. M591101, Sangon Biotech, Кина) се комерцијално достапни.Комплетот за прочистување на РНК вклучува врзувачки пуфер, миење А, перење W, елуент, магнетни микромонисти и акрилен носач.IAV и IBV комплетите RT-PCR во реално време вклучуваат мешавина за откривање на PCR нуклеинска киселина IFVA и ензим RT-PCR.Додадете 6 µl AcrylCarrier и 20 µl магнетни зрна на 500 µl врзувачки пуфер раствор, добро протресете и потоа подгответе го растворот на зрната.Додадете 21 ml етанол во миењето A и W, добро протресете за да добиете раствори од миење A и W, соодветно.Потоа, 18 µl флуоресцентна PCR смеса со IFVA нуклеинска киселина и 1 µl ензим RT-PCR беа додадени на 1 µl од ТЕ раствор, протресени и центрифугирани неколку секунди, добивајќи 20 μl од IAV и IBV прајмери.
Следете ја следнава процедура за прочистување на РНК: (1) Адсорпција на РНК.Пипетирајте 526 µl од растворот на пелети во епрувета со центрифуга од 1,5 ml и додадете 150 µl примерок, а потоа рачно протресете ја цевката нагоре и надолу 10 пати.Префрлете 676 µl од смесата во афинитетната колона и центрифугирајте на 1,88 x 104 g за 60 секунди.Последователните одводи потоа се фрлаат.(2) Првата фаза на миење.Додадете 500 µl раствор за миење А во колоната за афинитет, центрифугирајте на 1,88 x 104 g за 40 секунди и фрлете го потрошениот раствор.Овој процес на перење се повторува двапати.(3) втората фаза на миење.Додадете 500 µl раствор за миење W во колоната за афинитет, центрифугирајте на 1,88×104 g за 15 секунди и фрлете го потрошениот раствор.Овој процес на миење се повтори двапати.(4) Елуција.Додадете 200 µl елуат во афинитетната колона и центрифугирајте на 1,88 x 104 g за 2 мин.(5) RT-PCR: елуатот се инјектира во 20 μl од растворот за прајмер во ПЦР епрувета, потоа епруветата се става во апарат за тестирање на PCR во реално време (SLAN-96P) за да се спроведе процесот RT-PCR.Целиот процес на детекција трае приближно 140 минути (20 минути за прочистување на РНК и 120 минути за PCR детекција).
526 µl раствор на зрно, 1000 µl раствор за миење А, 1000 µl раствор за миење W, 200 µl елуат и 20 µl раствор на прајмер беа прелиминарно додадени и складирани во коморите M, W1, W2, E и PCR за откривање.Склопување на платформата.Потоа, 150 µl од примерокот беа пипетирани во комората М и платформата FAST-POCT беше вметната во инструментот за тестирање прикажан на дополнителната слика S9.По околу 82 минути, резултатите од тестот беа достапни.
Освен ако не е поинаку наведено, сите резултати од тестот се претставени како средна вредност ± SD по минимум шест повторувања користејќи ја само платформата FAST-POCT и биолошки независни примероци.Ниту еден податок не беше исклучен од анализата.Експериментите не се случајни.Истражувачите не биле слепи за групните задачи за време на експериментот.
За повеќе информации за дизајнот на студијата, видете го апстрактот на извештајот за истражување на природата поврзан со овој напис.
Податоците кои ги поддржуваат резултатите од оваа студија се достапни во Дополнителни информации.Оваа статија ги дава оригиналните податоци.
Засилувачите на Chagla, Z. & Madhukar, P. COVID-19 во богатите нации ќе ги одложат вакцините за сите.Засилувачите на Chagla, Z. & Madhukar, P. COVID-19 во богатите нации ќе ги одложат вакцините за сите.Засилувачите на Chagla, Z. и Madhukar, P. COVID-19 во богатите земји ќе ги одложат вакцините за сите.Чагла, З. и Мадукар, П. Ревакцинацијата против COVID-19 во богатите земји ќе ја одложи вакцинацијата за сите.Национална медицина.27, 1659-1665 (2021).
Фауст, Л. и сор.Тестирање SARS-CoV-2 во земји со низок и среден приход: достапност и достапност во приватниот здравствен сектор.микробна инфекција.22, 511-514 (2020).
Светска здравствена организација.Глобална преваленца и инциденца на избрани излечиви сексуално преносливи инфекции: преглед и проценки.Женева: WHO, WHO/HIV_AIDS/2 https://apps.who.int/iris/bitstream/handle/10665/66818/WHO_HIV_AIDS_2001.02.pdf (2001).
Фентон, ЕМ и сор.Повеќекратни 2D обликувани тест ленти за страничен проток.Апликација ASS.алма матер.Интер од Милано.1, 124-129 (2009).
Шилинг, КМ и сор.Целосно затворен микрофлуиден уред за анализа на хартија.анусот.Хемиски.84, 1579–1585 (2012).
Лапентер, Н. и сор.Конкурентната имунохроматографија базирана на хартија заедно со ензимски модифицирани електроди овозможува безжичен мониторинг и електрохемиско определување на уринарниот котинин.Сензори 21, 1659 (2021).
Zhu, X. et al.Квантифицирање на биомаркерите на болеста со разновидна платформа за латерална течност интегрирана во нанозим со помош на глукометар.биолошки сензор.Биоелектроника.126, 690-696 (2019).
Бу, С. и сор.Лента за тест за бременост за откривање на патогени бактерии со употреба на конканавалин А-хуман хорионски гонадотропин-Cu3(PO4)2 хибридни наноцвеќиња, магнетно одвојување и читање паметен телефон.Микрокомпјутер.Списание.185, 464 (2018).