Gràcies per visitar www.chinacdoe.com.La versió del navegador que utilitzeu té un suport CSS limitat.Per obtenir la millor experiència, us recomanem que utilitzeu un navegador actualitzat (o desactiveu el mode de compatibilitat a Internet Explorer).Mentrestant, per garantir un suport continuat, renderitzarem el lloc sense estils ni JavaScript.
Els sistemes Lab-on-a-chip amb capacitats in situ ofereixen el potencial per a un diagnòstic ràpid i precís i són útils en entorns amb recursos limitats on no hi ha equips biomèdics i professionals formats disponibles.Tanmateix, la creació d'un sistema de proves al punt d'atenció que tingui simultàniament totes les característiques necessàries per a la dispensació multifuncional, l'alliberament sota demanda, un rendiment fiable i l'emmagatzematge a llarg termini dels reactius segueix sent un repte important.Aquí descrivim una tecnologia de microinterruptor de viatge accionada per palanca que pot manipular fluids en qualsevol direcció, proporcionar una resposta precisa i proporcional a la pressió de l'aire aplicada i mantenir-se estable davant moviments i vibracions sobtats.A partir de la tecnologia, també descrivim el desenvolupament d'un sistema de reacció en cadena de la polimerasa que integra les funcions d'introducció de reactius, barreja i reacció en un sol procés, que aconsegueix un rendiment de "mostra en resposta" per a totes les mostres nasals clíniques de 18 pacients amb Grip i 18 controls individuals, en bona concordança de la intensitat de fluorescència amb la reacció en cadena de la polimerasa estàndard (coeficients de Pearson > 0,9).A partir de la tecnologia, també descrivim el desenvolupament d'un sistema de reacció en cadena de la polimerasa que integra les funcions d'introducció de reactius, barreja i reacció en un sol procés, que aconsegueix un rendiment de "mostra en resposta" per a totes les mostres nasals clíniques de 18 pacients. amb grip i 18 controls individuals, en bona concordança de la intensitat de fluorescència amb la reacció en cadena de la polimerasa estàndard (coeficients de Pearson > 0,9).Основываясь на этой технологии, мы также описываем разработку системы полимеразной цезной ценой цеработку единяет функции введения реагентов, смешивания и реакции в одном процессе, что обеспеч-беспеч виви ответ-выход» для всех клинических образцов из носа от 18 пациентов с Грипп и 18 отдельных контролей, в хорошем соответствии интенсивности флуоресценции со станомда простел еакцией (коэффициенты Пирсона> 0,9).A partir d'aquesta tecnologia, també descrivim el desenvolupament d'un sistema de reacció en cadena de la polimerasa que combina les funcions d'injectar, barrejar i reaccionar en un sol procés, permetent la sortida de la mostra en resposta per a totes les mostres nasals clíniques de 18 pacients amb grip.i 18 controls individuals, d'acord amb la intensitat estàndard de fluorescència de la reacció en cadena de la polimerasa (coeficients de Pearson > 0,9).A partir d'aquesta tecnologia, també es descriu el desenvolupament d'un sistema de reacció en cadena de la polimerasa que integra funcions d'injecció de reactius, barreja i reacció per analitzar totes les mostres nasals clíniques de 18 mostres de pacients nasals dins de la mostra. Grip i 18 controls individuals, intensitat de fluorescència igualada. bé amb reacció en cadena de la polimerasa estàndard (coeficient de Pearson > 0,9).La plataforma proposada garanteix una automatització fiable de l'anàlisi biomèdica i, per tant, pot accelerar la comercialització d'una sèrie de dispositius de proves al punt de cura.
Les malalties humanes emergents, com la pandèmia de la COVID-19 del 2020 que s'ha cobrat la vida de milions de persones, representen una greu amenaça per a la salut global i la civilització humana1.La detecció precoç, ràpida i precisa de les malalties és fonamental per controlar la propagació del virus i millorar els resultats del tractament.Un ecosistema de diagnòstic bàsic basat en laboratoris centralitzats on les mostres de proves s'envien a hospitals o clíniques de diagnòstic i gestionades per professionals restringeix actualment l'accés a prop de 5.800 milions de persones a tot el món, especialment aquelles que viuen en entorns amb recursos limitats.on hi ha una manca d'equips biomèdics cars i d'especialistes qualificats.metges 2. Per tant, hi ha una necessitat urgent de desenvolupar un sistema de laboratori en xip de baix cost i fàcil d'utilitzar amb capacitat de proves al punt de cura (POCT) que pugui proporcionar als metges informació de diagnòstic oportuna per prendre decisions de diagnòstic informades. .i tractament 3.
Les directrius de l'Organització Mundial de la Salut (OMS) estableixen que un POCT ideal ha de ser assequible, fàcil d'utilitzar (fàcil d'utilitzar amb una formació mínima), precís (evitar falsos negatius o falsos positius), ràpid i fiable (oferir bones propietats de repetibilitat) i lliurable (capaç d'emmagatzemar a llarg termini i disponible per als usuaris finals)4.Per complir amb aquests requisits, els sistemes POCT han de proporcionar les següents característiques: dosificació versàtil per reduir la intervenció manual, llançament sota demanda a escala de transport de reactius per obtenir resultats de prova precisos i rendiment fiable per suportar la vibració ambiental.Actualment, el dispositiu POCT més utilitzat és la tira de flux lateral5,6 formada per diverses capes de membranes poroses de nitrocel·lulosa que empenyen una quantitat molt petita de mostra cap endavant, reaccionant amb reactius preimmobilitzats per força capil·lar.Tot i que tenen l'avantatge d'un baix cost, facilitat d'ús i resultats ràpids, els dispositius POCT basats en tires de flux només es poden utilitzar per a proves biològiques (per exemple, proves de glucosa7,8 i proves d'embaràs9,10) sense requerir anàlisis en diverses etapes.reaccions (p. ex. càrrega de múltiples reactius, mescla, multiplexació).A més, les forces motrius que controlen el moviment del fluid (és a dir, les forces capil·lars) no proporcionen una bona consistència, especialment entre lots, donant lloc a una mala reproductibilitat11 i fent que les bandes de flux laterals siguin principalment útils per a una bona detecció12,13.
Les capacitats de fabricació ampliades a micro i nanoescala han creat oportunitats per al desenvolupament de dispositius POCT microfluídics per a mesures quantitatives14,15,16,17.Ajustant les propietats de la interfície 18, 19 i la geometria dels canals 20, 21, 22, es pot controlar la força capil·lar i el cabal d'aquests dispositius.Tanmateix, la seva fiabilitat, especialment per a líquids molt humits, segueix sent inacceptable a causa de les imprecisions de fabricació, els defectes del material i la sensibilitat a les vibracions ambientals.A més, com que es crea un flux capil·lar a la interfície líquid-gas, no es pot introduir cap flux addicional, especialment després d'omplir el canal microfluídic amb líquid.Per tant, per a una detecció més complexa, s'han de realitzar diversos passos d'injecció de mostra24,25.
Entre els dispositius microfluídics, els dispositius microfluídics centrífugs són actualment una de les millors solucions per a POCT26,27.El seu mecanisme d'accionament és avantatjós perquè la força motriu es pot controlar ajustant la velocitat de rotació.Tanmateix, el desavantatge és que la força centrífuga sempre es dirigeix cap a la vora exterior del dispositiu, cosa que dificulta la implementació de les reaccions de diversos passos necessàries per a anàlisis més complexes.Encara que s'introdueixen forces motrius addicionals (per exemple, capil·lars 28, 29 i molts altres 30, 31, 32, 33, 34, 35) a més de la força centrífuga per a la dosificació multifuncional, encara es pot produir una transferència de líquid imprevista perquè aquestes forces addicionals són generalment ordres. de magnitud inferior a la força centrífuga, fent-los efectius només en intervals de funcionament reduïts o no disponibles a demanda amb alliberament líquid.La incorporació de manipulacions pneumàtiques a la microfluídica centrífuga com els mètodes cinètics centrífugs 36, 37, 38, els mètodes termopneumàtics 39 i els mètodes pneumàtics actius 40 ha demostrat ser una alternativa atractiva.Amb l'enfocament contrafugodinàmic, una cavitat addicional i microcanals de connexió s'integren al dispositiu per a l'acció tant externa com interna, tot i que la seva eficiència de bombeig (entre el 75% i el 90%) depèn molt del nombre de cicles de bombeig i de la viscositat. del líquid.En el mètode termopneumàtic, la membrana de làtex i la cambra de transferència de fluids estan dissenyades específicament per segellar o reobrir l'entrada quan el volum d'aire atrapat s'escalfa o es refreda.Tanmateix, la configuració de calefacció/refrigeració introdueix problemes de resposta lenta i limita el seu ús en assajos termosensibles (per exemple, amplificació de la reacció en cadena de la polimerasa (PCR)).Amb un enfocament pneumàtic actiu, l'alliberament a demanda i el moviment cap a l'interior s'aconsegueixen mitjançant l'aplicació simultània de pressió positiva i velocitats de rotació ajustades amb precisió mitjançant motors d'alta velocitat.Hi ha altres enfocaments reeixits que utilitzen només actuadors pneumàtics (pressió positiva 41, 42 o pressió negativa 43) i dissenys de vàlvules normalment tancades.Aplicant pressió successivament a la cambra pneumàtica, el líquid es bombeja peristàlticament cap endavant i la vàlvula normalment tancada evita el reflux de líquid a causa del peristaltisme, realitzant així operacions líquides complexes.No obstant això, actualment només hi ha un nombre limitat de tecnologies microfluídiques que poden realitzar operacions líquides complexes en un únic dispositiu POCT, inclosa la dispensació multifuncional, l'alliberament a demanda, un rendiment fiable, emmagatzematge a llarg termini, manipulació de líquids d'alta viscositat, i fabricació rendible.Tot alhora.La manca d'una operació funcional de diversos passos també pot ser una de les raons per les quals només uns pocs productes comercials POCT com Cepheid, Binx, Visby, Cobas Liat i Rhonda s'han introduït amb èxit al mercat obert fins ara.
En aquest article, proposem un actuador microfluídic pneumàtic basat en la tecnologia de microinterruptor d'anell verd (FAST).FAST combina totes les propietats necessàries alhora per a una àmplia gamma de reactius des de microlitres fins a mil·lilitres.FAST està format per membranes elàstiques, palanques i blocs.Sense l'aplicació de pressió d'aire, les membranes, palanques i blocs es poden tancar hermèticament i el líquid a l'interior es pot emmagatzemar durant molt de temps.Quan s'aplica la pressió adequada i s'ajusta a la longitud de la palanca, el diafragma s'expandeix i empeny la palanca a la posició oberta, permetent que el fluid passi.Això permet la mesura multifuncional de líquids en cascada, de manera simultània, seqüencial o selectiva.
Hem desenvolupat un sistema de PCR amb FAST per generar resultats de resposta a la mostra per a la detecció de virus de la grip A i B (IAV i IBV).Vam aconseguir un límit inferior de detecció (LOD) de 102 còpies/ml, el nostre assaig multiplex va mostrar especificitat per a IAV i IBV i va permetre la patotipació del virus de la grip.Els resultats de les proves clíniques utilitzant la mostra de hisop nasal de 18 pacients i 18 individus sans mostren una bona concordança en la intensitat de fluorescència amb la RT-PCR estàndard (coeficients de Pearson > 0,9).Els resultats de les proves clíniques utilitzant la mostra de hisop nasal de 18 pacients i 18 individus sans mostren una bona concordança en la intensitat de fluorescència amb la RT-PCR estàndard (coeficients de Pearson > 0,9).Результаты клинических испытаний с использованием образца мазка из носа от 18 патоцид 18 паца изца показывают хорошее соответствие интенсивности флуоресценции стандартной ОТ-ПЦРетни ценции ОТ-ПЦРетни фи 0.Els resultats dels assaigs clínics que utilitzen una mostra de hisop nasal de 18 pacients i 18 individus sans mostren un bon acord entre la intensitat de fluorescència de la RT-PCR estàndard (coeficients de Pearson > 0,9).0.9) Результаты клинических испытаний с использованием образцов назальных мазков от 18 пытов 18 поцов лиц показали хорошее соответствие между интенсивностью флуоресценции и стандартствие (ОЦТной ОТной ОО ирсона > 0,9).Els resultats dels assaigs clínics amb mostres de hisop nasal de 18 pacients i 18 individus sans van mostrar un bon acord entre la intensitat de la fluorescència i la RT-PCR estàndard (coeficient de Pearson > 0, 9).El cost de material estimat d'un dispositiu FAST-POCT és d'aproximadament 1 $ EUA (taula suplementària 1) i es pot reduir encara més utilitzant mètodes de fabricació a gran escala (per exemple, emmotllament per injecció).De fet, els dispositius POCT basats en FAST tenen totes les característiques necessàries ordenades per l'OMS i són compatibles amb nous mètodes de prova bioquímica com ara el cicle tèrmic del plasma44, els immunoassaigs sense amplificació45 i les proves de funcionalització de nanobody46 que són la columna vertebral dels sistemes POCT.possibilitat.
A la fig.La figura 1a mostra l'estructura de la plataforma FAST-POCT, que consta de quatre cambres líquides: una cambra de preemmagatzematge, una cambra de mescla, una cambra de reacció i una cambra de residus.La clau per al control del flux de fluids és el disseny FAST (constituït per membranes elàstiques, palanques i blocs) situat a la cambra de preemmagatzematge i la cambra de mescla.Com a mètode accionat pneumàticament, el disseny FAST proporciona un control precís del flux de fluids, incloent commutació tancada/oberta, dosificació versàtil, alliberament de fluids sota demanda, funcionament fiable (per exemple, insensibilitat a la vibració ambiental) i emmagatzematge a llarg termini.La plataforma FAST-POCT consta de quatre capes: una capa de suport, una capa de pel·lícula elàstica, una capa de pel·lícula de plàstic i una capa de coberta, tal com es mostra en una vista ampliada a la figura 1b (també es mostra en detall a les figures complementàries S1 i S2). ).Tots els canals i les cambres de transport de fluids (com les cambres de preemmagatzematge i de reacció) estan incrustades en substrats PLA (àcid polilàctic) que van des de 0,2 mm (part més fina) fins a 5 mm de gruix.El material de pel·lícula elàstica és un PDMS de 300 µm de gruix que s'expandeix fàcilment quan s'aplica pressió d'aire a causa del seu "gruix prim" i el seu baix mòdul d'elasticitat (uns 2,25 MPa47).La capa de pel·lícula de polietilè està feta de tereftalat de polietilè (PET) amb un gruix de 100 µm per protegir la pel·lícula elàstica d'una deformació excessiva a causa de la pressió de l'aire.Corresponent a les cambres, la capa de substrat té palanques connectades a la capa de coberta (fet de PLA) mitjançant frontisses per controlar el flux de líquid.La pel·lícula elàstica es va enganxar a la capa de suport mitjançant una cinta adhesiva de doble cara (ARseal 90880) i es va cobrir amb una pel·lícula de plàstic.Es van muntar tres capes sobre un substrat mitjançant un disseny de clip en T a la capa de coberta.La pinça en T té un buit entre dues potes.Quan el clip es va inserir a la ranura, les dues cames es van doblegar lleugerament, després van tornar al seu estat original i van lligar fortament la tapa i el suport mentre passaven per la ranura (figura suplementària S1).A continuació, les quatre capes es munten mitjançant connectors.
Diagrama esquemàtic de la plataforma que il·lustra els diferents compartiments funcionals i característiques de FAST.b Esquema ampliat de la plataforma FAST-POCT.c Foto de la plataforma al costat d'una moneda d'un quart de dòlar dels EUA.
El mecanisme de funcionament de la plataforma FAST-POCT es mostra a la figura 2. Els components clau són els blocs de la capa base i les frontisses de la capa de coberta, el que resulta en un disseny d'interferència quan les quatre capes s'acoblen amb una forma de T. .Quan no s'aplica pressió d'aire (fig. 2a), l'ajust d'interferència fa que la frontissa es doblegui i deformi, i s'aplica una força de segellat a través de la palanca per pressionar la pel·lícula elàstica contra el bloc, i es defineix el líquid de la cavitat del segell. com un estat segellat.Cal tenir en compte que en aquest estat, la palanca està doblegada cap a fora, tal com es mostra a la vista lateral de la figura 2a.Quan es subministra aire (Fig. 2b), la membrana elàstica s'expandeix cap a fora cap a la coberta i empeny la palanca cap amunt, obrint així un buit entre la palanca i el bloc perquè el fluid flueixi a la següent cambra, que es defineix com un estat obert. .Després de l'alliberament de la pressió de l'aire, la palanca pot tornar a la seva posició original i romandre ajustada a causa de l'elasticitat de la frontissa.Els vídeos dels moviments de la palanca es presenten a la pel·lícula complementària S1.
A. Esquema i fotografies tancats.En absència de pressió, la palanca pressiona la membrana contra el bloc i el líquid queda segellat.b En bon estat.Quan s'aplica pressió, la membrana s'expandeix i empeny la palanca cap amunt, de manera que el canal s'obre i el fluid pot fluir.c Determineu la mida característica de la pressió crítica.Les dimensions característiques inclouen la longitud de la palanca (L), la distància entre el control lliscant i la frontissa (l) i el gruix del ressalt de la palanca (t).Fs és la força de compactació al punt d'acceleració B. q és la càrrega uniformement distribuïda a la palanca.Tx* representa el parell desenvolupat per la palanca articulada.La pressió crítica és la pressió necessària per aixecar la palanca i fer fluir el fluid.d Resultats teòrics i experimentals de la relació entre la pressió crítica i la mida de l'element.Es van realitzar n = 6 experiments independents i les dades es mostren com a ± desviació estàndard.Les dades en brut es presenten com a fitxers de dades en brut.
S'ha desenvolupat un model analític basat en la teoria del feix per analitzar la dependència de la pressió crítica Pc a la qual s'obre el buit dels paràmetres geomètrics (per exemple, L és la longitud de la palanca, l és la distància entre el bloc i el frontissa, S és la palanca L'àrea de contacte amb el líquid t és el gruix de la protuberància de la palanca, tal com es mostra a la figura 2c).Tal com es detalla a les notes complementàries i a la figura suplementària S3, el buit s'obre quan \({P}_{c}\ge \frac{2{F}_{s}l}{SL}\), on Fs és el parell \ ({T}_{x}^{\ast}(={F}_{s}l)\) per eliminar les forces associades a un ajustament per interferència i fer que la frontissa es doblegui.La resposta experimental i el model analític mostren un bon acord (Fig. 2d), mostrant que la pressió crítica Pc augmenta amb l'augment de t/l i la disminució de L, la qual cosa s'explica fàcilment pel model de feix clàssic, és a dir, el parell augmenta amb t/Lift. .Així, la nostra anàlisi teòrica mostra clarament que la pressió crítica es pot controlar eficaçment ajustant la longitud de la palanca L i la relació t/l, que proporciona una base important per al disseny de la plataforma FAST-POCT.
La plataforma FAST-POCT proporciona una dispensació multifuncional (que es mostra a la figura 3a amb inserció i experiment), que és la característica més important d'un POCT reeixit, on els fluids poden fluir en qualsevol direcció i en qualsevol ordre (en cascada, simultània, seqüencial) o multicanal selectiu. dispensació.- Funció de dosificació.A la fig.La figura 3a (i) mostra un mode de dosificació en cascada en què dues o més cambres es col·loquen en cascada mitjançant blocs per separar els diferents reactius i una palanca per controlar els estats obert i tancat.Quan s'aplica pressió, el líquid flueix de la cambra superior a la inferior en cascada.Cal tenir en compte que les cambres de cascada es poden omplir amb productes químics humits o secs, com ara pols liofilitzades.A l'experiment de la figura 3a (i), la tinta vermella de la cambra superior flueix juntament amb la pols de colorant blau (sulfat de coure) a la segona cambra i es torna blau fosc quan arriba a la cambra inferior.També mostra la pressió de control del fluid que es bomba.De la mateixa manera, quan una palanca està connectada a dues cambres, es converteix en el mode d'injecció simultània, tal com es mostra a la fig.3a(ii), en què el líquid es pot distribuir uniformement en dues o més cambres quan s'aplica pressió.Com que la pressió crítica depèn de la longitud de la palanca, la longitud de la palanca es pot ajustar per aconseguir un patró d'injecció seqüencial com es mostra a la fig.3a(iii).Es va connectar una palanca llarga (amb pressió crítica Pc_long) a la cambra B i una palanca curta (amb pressió crítica Pc_short > Pc_long) a la cambra A. Com que s'aplicava la pressió P1 (Pc_long < P1 < Pc_short), només el líquid en vermell pot fluir a la cambra B i quan la pressió es va augmentar a P2 (> Pc_short), el líquid blau pot fluir a la cambra A. Aquest mode d'injecció seqüencial s'aplica a diferents líquids que es transfereixen a les seves cambres relacionades en seqüència, la qual cosa és fonamental per a un POCT reeixit. dispositiu.Es va connectar una palanca llarga (amb pressió crítica Pc_long) a la cambra B i una palanca curta (amb pressió crítica Pc_short > Pc_long) a la cambra A. Com que s'aplicava la pressió P1 (Pc_long < P1 < Pc_short), només el líquid en vermell pot fluir a la cambra B i quan la pressió es va augmentar a P2 (> Pc_short), el líquid blau pot fluir a la cambra A. Aquest mode d'injecció seqüencial s'aplica a diferents líquids que es transfereixen a les seves cambres relacionades en seqüència, la qual cosa és fonamental per a un POCT reeixit. dispositiu.Д Laper оединен с к ерой A. при приложении давления p1 (pc_long
a Il·lustració de l'assignació multifuncional, és a dir (i) en cascada, (ii) simultània, (iii) seqüencial i (iv) assignació selectiva.Les corbes representen el flux de treball i els paràmetres d'aquests quatre modes de distribució.b Resultats de les proves d'emmagatzematge a llarg termini en aigua desionitzada i etanol.Es van realitzar n = 5 experiments independents i les dades es mostren com a ± sd c.Demostracions de proves d'estabilitat quan el dispositiu FAST i el dispositiu de vàlvula capil·lar (CV) estaven en estat (i) estàtic i (ii) vibrant.(iii) Volum vs. temps per a dispositius FAST i CV a diverses freqüències angulars.d Publicació dels resultats de les proves a demanda per a (i) dispositiu FAST i (ii) dispositiu CV.(iii) Relació entre volum i temps per a dispositius FAST i CV que utilitzen el mode de pressió intermitent.Totes les barres d'escala, 1 cm.Les dades en brut es proporcionen com a fitxers de dades en brut.
L'emmagatzematge a llarg termini dels reactius és una altra característica important d'un dispositiu POCT d'èxit que permetrà al personal no format manejar múltiples reactius.Tot i que moltes tecnologies han demostrat el seu potencial per a l'emmagatzematge a llarg termini (per exemple, 35 microdispensadors, 48 paquets de blíster i 49 paquets de pals), es requereix un compartiment de recepció dedicat per acollir el paquet, cosa que augmenta el cost i la complexitat;a més, aquests mecanismes d'emmagatzematge no permeten la dispensació sota demanda i provoquen un malbaratament de reactius a causa de les restes de l'envàs.La capacitat d'emmagatzematge a llarg termini es va verificar realitzant una prova de vida accelerada utilitzant material PMMA mecanitzat per CNC a causa de la seva lleugera rugositat i resistència a la penetració de gas (figura suplementària S5).L'aparell de prova es va omplir amb aigua desionitzada (aigua desionitzada) i etanol al 70% (simulant reactius volàtils) a 65 ° C durant 9 dies.Tant l'aigua desionitzada com l'etanol es van emmagatzemar amb paper d'alumini per bloquejar l'accés des de dalt.Per calcular l'equivalent en temps real es van utilitzar l'equació d'Arrhenius i l'energia d'activació de penetració informada a la literatura50,51.A la fig.La figura 3b mostra els resultats mitjans de pèrdua de pes per a 5 mostres emmagatzemades a 65 °C durant 9 dies, equivalent a un 0,30% per a aigua desionitzada i un 0,72% per a etanol al 70% durant 2 anys a 23 °C.
A la fig.La figura 3c mostra la prova de vibració.Com que la vàlvula capil·lar (CV) és el mètode de manipulació de fluids més popular entre els dispositius POCT28,29 existents, es va utilitzar un dispositiu CV de 300 µm d'ample i 200 µm de profunditat per a la comparació.Es pot veure que quan els dos dispositius romanen estacionaris, el fluid de la plataforma FAST-POCT segella i el fluid del dispositiu CV es bloqueja a causa de l'expansió sobtada del canal, la qual cosa redueix les forces capil·lars.Tanmateix, a mesura que augmenta la freqüència angular del vibrador orbital, el fluid de la plataforma FAST-POCT roman tancat, però el fluid del dispositiu CV flueix a la cambra inferior (vegeu també la pel·lícula suplementària S3).Això suggereix que les frontisses deformables de la plataforma FAST-POCT poden aplicar una força mecànica forta al mòdul per tancar bé el líquid a la cambra.Tanmateix, en els dispositius CV, el líquid es reté a causa de l'equilibri entre les fases sòlida, aire i líquida, creant inestabilitat i les vibracions poden alterar l'equilibri i provocar un comportament de flux inesperat.L'avantatge de la plataforma FAST-POCT és que proporciona una funcionalitat fiable i evita fallades en presència de vibracions que solen produir-se durant el lliurament i el funcionament.
Una altra característica important de la plataforma FAST-POCT és el seu llançament sota demanda, que és un requisit clau per a l'anàlisi quantitativa.A la fig.3d compara el llançament sota demanda de la plataforma FAST-POCT i el dispositiu CV.De la fig.3d(iii) veiem que el dispositiu FAST respon ràpidament al senyal de pressió.Quan s'aplicava pressió a la plataforma FAST-POCT, el fluid va fluir, quan es va alliberar la pressió, el flux es va aturar immediatament (Fig. 3d(i)).Aquesta acció es pot explicar pel retorn elàstic ràpid de la frontissa, que pressiona la palanca cap enrere contra el bloc, tancant la cambra.Tot i això, el fluid va continuar fluint al dispositiu CV, donant lloc a un volum de fluid inesperat d'aproximadament 100 µl després que s'alliberés la pressió (figura 3d (ii) i pel·lícula suplementària S4).Això es pot explicar per la desaparició de l'efecte de fixació capil·lar després de la humectació completa del CV després de la primera injecció.
La capacitat de manejar líquids de humectabilitat i viscositat variables en el mateix dispositiu segueix sent un repte per a les aplicacions POCT.La mala humectació pot provocar fuites o altres comportaments de flux inesperats als canals, i sovint es requereixen equips auxiliars com mescladors de vòrtex, centrífugues i filtres per preparar líquids altament viscosos 52 .Hem provat la relació entre la pressió crítica i les propietats del fluid (amb una àmplia gamma de humectabilitat i viscositat).Els resultats es mostren a la taula 1 i al vídeo S5.Es pot veure que es poden segellar líquids de diferent humectabilitat i viscositat a la cambra, i quan s'aplica pressió, fins i tot líquids amb una viscositat de fins a 5500 cP es poden transferir a la cambra adjacent, cosa que permet detectar mostres amb alts nivells. viscositat (és a dir, l'esput, una mostra molt viscosa que s'utilitza per al diagnòstic de malalties respiratòries).
Combinant els dispositius de dispensació multifuncionals anteriors, es pot desenvolupar una àmplia gamma de dispositius POCT basats en FAST.A la figura 1 es mostra un exemple. La planta conté una cambra de preemmagatzematge, una cambra de mescla, una cambra de reacció i una cambra de residus.Els reactius es poden emmagatzemar a la cambra de preemmagatzematge durant períodes de temps prolongats i després es descarreguen a la cambra de mescla.Amb la pressió adequada, els reactius barrejats es poden transferir selectivament a una cambra de residus o una cambra de reacció.
Com que la detecció de PCR és l'estàndard d'or per detectar patògens com H1N1 i COVID-19 i implica múltiples passos de reacció, hem utilitzat la plataforma FAST-POCT per a la detecció de PCR com a aplicació.A la fig.La figura 4 mostra el procés de prova de PCR mitjançant la plataforma FAST-POCT.En primer lloc, es van pipetejar el reactiu d'elució, el reactiu de microperles magnètiques, la solució de rentat A i la solució de rentat W a les cambres de preemmagatzematge E, M, W1 i W2, respectivament.Les etapes de l'adsorció de l'ARN es mostren a la fig.4a i són els següents: (1) quan s'aplica la pressió P1 (=0,26 bar), la mostra es mou a la cambra M i es descarrega a la cambra de mescla.(2) La pressió d'aire P2 (= 0,12 bar) es subministra a través del port A connectat a la part inferior de la cambra de mescla.Tot i que diversos mètodes de mescla han demostrat el seu potencial en la barreja de líquids a plataformes POCT (per exemple, la barreja en serpentina 53, la barreja aleatòria 54 i la barreja per lots 55), la seva eficiència i eficàcia de mescla encara no són satisfactòries.Adopta el mètode de barreja de bombolles, en què s'introdueix aire a la part inferior de la cambra de mescla per crear bombolles al líquid, després de la qual cosa el potent vòrtex pot aconseguir una barreja completa en qüestió de segons.Es van realitzar experiments de barreja de bombolles i els resultats es presenten a la figura complementària S6.Es pot veure que quan s'aplica una pressió de 0,10 bar, la barreja completa triga uns 8 segons.Augmentant la pressió a 0,20 bar, s'aconsegueix una barreja completa en uns 2 segons.Els mètodes per calcular l'eficiència de la mescla es presenten a la secció Mètodes.(3) Utilitzeu un imant de rubidi per extreure les perles i, a continuació, pressuritzeu P3 (= 0,17 bar) a través del port P per moure els reactius a la cambra de residus.A la fig.La figura 4b,c mostra els passos de rentat per eliminar les impureses de la mostra de la següent manera: (1) La solució de rentat A de la cambra W1 es descarrega a la cambra de mescla a pressió P1.(2) A continuació, feu el procés de barreja de bombolles.(3) La solució de rentat A es transfereix a la cambra de líquid residual i l'imant extreu les microperles de la cambra de mescla.El rentat W (Fig. 4c) era similar al rentat A (Fig. 4b).Cal tenir en compte que cada pas de rentat A i W es va realitzar dues vegades.La figura 4d mostra els passos d'elució per eluir l'ARN de les perles;els passos d'elució i introducció de la barreja són els mateixos que els passos d'adsorció i rentat d'ARN descrits anteriorment.A mesura que els reactius d'elució es transfereixen a la cambra de reacció de PCR a pressions P3 i P4 (= 0, 23 bar), s'assoleix la pressió crítica per segellar el braç de la cambra de reacció de PCR.De la mateixa manera, la pressió P4 també ajuda a segellar el pas a la cambra de residus.Així, tots els reactius d'elució es van distribuir uniformement entre les quatre cambres de reacció de PCR per iniciar les reaccions de PCR multiplex.El procediment anterior es presenta a la pel·lícula suplementària S6.
En l'etapa d'adsorció d'ARN, la mostra s'introdueix a l'entrada M i s'injecta a la cambra de mescla juntament amb la solució de perles emmagatzemada prèviament.Després de barrejar i eliminar els grànuls, els reactius es distribueixen a la cambra de residus.passos de rentat b i c, introduïu diversos reactius de rentat preemmagatzemats a la cambra de mescla i, després de barrejar i treure les perles, transferiu els reactius a la cambra de líquid residual.d Pas d'elució: després d'introduir els reactius d'elució, barrejar i extraure perles, els reactius es transfereixen a la cambra de reacció de PCR.Les corbes mostren el flux de treball i els paràmetres relacionats de les diferents etapes.La pressió és la pressió exercida a través de les cambres individuals.El volum és el volum de líquid a la cambra de mescla.Totes les barres d'escala són d'1 cm.Les dades en brut es proporcionen com a fitxers de dades en brut.
Es va realitzar un procediment de prova de PCR i la figura suplementària S7 presenta perfils tèrmics que inclouen 20 minuts de temps de transcripció inversa i 60 minuts de temps de cicle tèrmic (95 i 60 ° C), amb un cicle tèrmic de 90 s (pel·lícula suplementària S7)..FAST-POCT requereix menys temps per completar un cicle tèrmic (90 segons) que la RT-PCR convencional (180 segons per a un cicle tèrmic).Això es pot explicar per l'alta relació entre superfície i volum i la baixa inèrcia tèrmica de la cambra de reacció de micro-PCR.La superfície de la cambra és de 96,6 mm2 i el volum de la cambra és de 25 mm3, fent que la relació superfície/volum sigui aproximadament 3,86.Com es veu a la figura suplementària S10, l'àrea de prova de PCR de la nostra plataforma té una ranura al panell posterior, fent que la part inferior de la cambra de PCR tingui un gruix de 200 µm.Un coixinet elàstic conductor tèrmicament s'adjunta a la superfície de calefacció del controlador de temperatura, assegurant un contacte estret amb la part posterior de la caixa de prova.Això redueix la inèrcia tèrmica de la plataforma i millora l'eficiència de calefacció/refrigeració.Durant el cicle tèrmic, la parafina incrustada a la plataforma es fon i flueix a la cambra de reacció de PCR, actuant com a segellador per evitar l'evaporació dels reactius i la contaminació ambiental (vegeu la pel·lícula suplementària S8).
Tots els processos de detecció de PCR descrits anteriorment es van automatitzar completament mitjançant un instrument FAST-POCT fet a mida, que consta d'una unitat de control de pressió programada, una unitat d'extracció magnètica, una unitat de control de temperatura i una unitat de captura i processament de senyal fluorescent.Cal destacar que hem utilitzat la plataforma FAST-POCT per a l'aïllament d'ARN i després hem utilitzat les mostres d'ARN extretes per a reaccions de PCR mitjançant el sistema FAST-POCT i el sistema de PCR d'escriptori per a la comparació.Els resultats van ser gairebé els mateixos que es mostra a la figura suplementària S8.L'operador realitza una tasca senzilla: introdueix la mostra a la cambra M i introdueix la plataforma a l'instrument.Els resultats de les proves quantitatives estan disponibles en uns 82 minuts.Podeu trobar informació detallada sobre les eines FAST-POCT a la figura suplementària.C9, C10 i C11.
La grip causada pels virus de la grip A (IAV), B (IBV), C (ICV) i D (IDV) és un fenomen global comú.D'aquests, IAV i IBV són els responsables dels casos més greus i de les epidèmies estacionals, infectant entre el 5 i el 15% de la població mundial, causant entre 3 i 5 milions de casos greus i causant entre 290.000 i 650.000 morts anuals.Malalties respiratòries56,57.El diagnòstic precoç d'IAV i IB és essencial per reduir la morbiditat i la càrrega econòmica associada.Entre les tècniques de diagnòstic disponibles, la reacció en cadena de la polimerasa de la transcriptasa inversa (RT-PCR) es considera la més sensible, específica i precisa (>99%)58,59.Entre les tècniques de diagnòstic disponibles, la reacció en cadena de la polimerasa de la transcriptasa inversa (RT-PCR) es considera la més sensible, específica i precisa (>99%)58,59.Среди доступных диагностических методов полимеразная цепная реакция с обратной тратной транскрой Птазная ется наиболее чувствительной, специфичной и точной (> 99%)58,59.Entre els mètodes de diagnòstic disponibles, la reacció en cadena de la polimerasa de la transcriptasa inversa (RT-PCR) es considera la més sensible, específica i precisa (> 99%)58,59. Из доступных диагностических методов полимеразная цепная реакция с обратной транских (Из доступных с обратной транских) ся наиболее чувствительной, специфичной и точной (>99%)58,59.Dels mètodes de diagnòstic disponibles, la reacció en cadena de la polimerasa de la transcriptasa inversa (RT-PCR) es considera la més sensible, específica i precisa (>99%)58,59.Tanmateix, els mètodes tradicionals de RT-PCR requereixen pipetes repetides, mescla, dispensació i transferència de fluids, limitant el seu ús per part dels professionals en entorns amb recursos limitats.Aquí, es va utilitzar la plataforma FAST-POCT per a la detecció de PCR d'IAV i IBV, respectivament, per obtenir el seu límit inferior de detecció (LOD).A més, IAV i IBV s'han multiplexat per discriminar entre diferents patotips entre espècies, proporcionant una plataforma prometedora per a l'anàlisi genètica i la capacitat de tractar amb precisió la malaltia.
A la fig.La figura 5a mostra els resultats de les proves de PCR HAV utilitzant 150 µl d'ARN viral purificat com a mostra.A la fig.La figura 5a(i) mostra que a una concentració de VHA de 106 còpies/ml, la intensitat de fluorescència (ΔRn) pot arribar a 0,830, i quan la concentració es redueix a 102 còpies/ml, ΔRn encara pot arribar a 0,365, que correspon a una quantitat superior a aquesta. del grup control negatiu buit (0,002), unes 100 vegades més gran.Per a la quantificació basada en sis experiments independents, es va generar una corba de calibratge lineal entre la concentració logarítmica i el llindar del cicle (Ct) de l'IAV (Fig. 5a (ii)), R2 = 0, 993, que oscil·la entre 102 i 106 còpies/ml.els resultats estan d'acord amb els mètodes convencionals de RT-PCR.A la fig.La figura 5a (iii) mostra imatges fluorescents dels resultats de les proves després de 40 cicles de la plataforma FAST-POCT.Hem trobat que la plataforma FAST-POCT pot detectar HAV fins a 102 còpies/ml.No obstant això, el mètode tradicional no té un valor Ct de 102 còpies/ml, el que fa que sigui un LOD d'unes 103 còpies/ml.Vam plantejar la hipòtesi que això podria ser degut a l'alta eficiència de la barreja de bombolles.Es van realitzar experiments de prova de PCR amb ARN IAV purificat per avaluar diversos mètodes de mescla, inclosa la barreja de sacsejada (mateix mètode de barreja que en l'operació RT-PCR convencional), la mescla de vials (aquest mètode, 3 s a 0,12 bar) i sense barreja com a grup control. ..Els resultats es poden trobar a la figura suplementària S12.Es pot veure que a una concentració d'ARN més alta (106 còpies/ml), els valors de Ct dels diferents mètodes de mescla són gairebé els mateixos que per a la barreja de bombolles.Quan la concentració d'ARN va baixar a 102 còpies/ml, la barreja de sacsejada i els controls no tenien valors de Ct, mentre que el mètode de barreja de bombolles encara donava un valor de Ct de 36,9, que estava per sota del llindar de Ct de 38. Els resultats mostren una característica de mescla dominant. vesícules, que també s'ha demostrat en altra literatura, cosa que també pot explicar per què la sensibilitat de la plataforma FAST-POCT és lleugerament superior a la RT-PCR convencional.A la fig.La figura 5b mostra els resultats de l'anàlisi per PCR de mostres d'ARN d'IBV purificades que van des de 101 a 106 còpies/ml.Els resultats van ser similars a la prova IAV, aconseguint un R2 = 0,994 i un LOD de 102 còpies/ml.
una anàlisi PCR del virus de la grip A (IAV) amb concentracions de IAV que oscil·len entre 106 i 101 còpies/ml utilitzant tampó TE com a control negatiu (NC).(i) Corba de fluorescència en temps real.(ii) Corba de calibratge lineal entre la concentració logarítmica d'ARN IAV i el llindar de cicle (Ct) per a mètodes de prova FAST i convencionals.(iii) Imatge fluorescent IAV FAST-POCT després de 40 cicles.b, detecció per PCR del virus de la grip B (IBV) amb (i) espectre de fluorescència en temps real.(ii) Corba de calibratge lineal i (iii) Imatge de fluorescència FAST-POCT IBV després de 40 cicles.El límit inferior de detecció (LOD) per a IAV i IBV utilitzant la plataforma FAST-POCT va ser de 102 còpies/ml, que és inferior als mètodes convencionals (103 còpies/ml).c Resultats de les proves multiplexades per a IAV i IBV.Es va utilitzar GAPDH com a control positiu i el tampó TE com a control negatiu per evitar una possible contaminació i amplificació de fons.Es poden distingir quatre tipus de mostres diferents: (1) mostres negatives només de GAPDH (“IAV-/IBV-”);(2) Infecció per IAV (“IAV+/IBV-”) amb IAV i GAPDH;(3) Infecció per IBV (“IAV-/IBV+”) amb IBV i GAPDH;(4) Infecció per IAV/IBV (“IAV+/IBV+”) amb IAV, IBV i GAPDH.La línia de punts representa la línia de llindar.Es van realitzar n = 6 experiments biològicament independents, les dades es mostren com a ± desviació estàndard.Les dades en brut es presenten com a fitxers de dades en brut.
A la fig.La figura 5c mostra els resultats de la prova de multiplexació per a IAV/IBV.Aquí, es va utilitzar el lisat de virus com a solució de mostra en lloc de l'ARN purificat i es van afegir quatre cebadors per a IAV, IBV, GAPDH (control positiu) i tampó TE (control negatiu) a quatre cambres de reacció diferents de la plataforma FAST-POCT.Aquí s'utilitzen controls positius i negatius per evitar possibles contaminacions i millora de fons.Les proves es van dividir en quatre grups: (1) mostres GAPDH negatives (“IAV-/IBV-”);(2) Infectats per IAV ("IAV+/IBV-") versus IAV i GAPDH;(3) IBV-.infectats (“IAV-”) -/IBV+”) IBV i GAPDH;(4) Infecció per IAV/IBV (“IAV+/IBV+”) amb IAV, IBV i GAPDH.A la fig.La figura 5c mostra que quan es van aplicar mostres negatives, la intensitat de fluorescència ΔRn de la cambra de control positiu era de 0, 860 i el ΔRn d'IAV i IBV era similar al control negatiu (0, 002).Per als grups IAV+/IBV-, IAV-/IBV+ i IAV+/IBV+, les càmeres IAV/GAPDH, IBV/GAPDH i IAV/IBV/GAPDH van mostrar una intensitat de fluorescència significativa, respectivament, mentre que les altres càmeres fins i tot van mostrar intensitat de fluorescència en un fons. nivell de 40 després del cicle tèrmic.A partir de les proves anteriors, la plataforma FAST-POCT va mostrar una especificitat excepcional i ens va permetre patotipar simultàniament diferents virus de la grip.
Per validar l'aplicabilitat clínica de FAST-POCT, vam provar 36 mostres clíniques (mostres d'hisop nasal) de pacients amb IB (n = 18) i controls no IB (n = 18) (figura 6a).La informació del pacient es presenta a la taula complementària 3. L'estat d'infecció de l'IB es va confirmar de manera independent i el protocol d'estudi va ser aprovat pel primer hospital afiliat de la Universitat de Zhejiang (Hangzhou, Zhejiang).Cada mostra de pacients es va dividir en dues categories.Un es va processar mitjançant FAST-POCT i l'altre es va processar mitjançant un sistema PCR d'escriptori (SLAN-96P, Xina).Tots dos assajos utilitzen els mateixos kits de purificació i detecció.A la fig.La figura 6b mostra els resultats de FAST-POCT i PCR de transcripció inversa convencional (RT-PCR).Hem comparat la intensitat de fluorescència (FAST-POCT) amb -log2 (Ct), on Ct és el llindar del cicle per a la RT-PCR convencional.Hi va haver un bon acord entre els dos mètodes.FAST-POCT i RT-PCR van mostrar una forta correlació positiva amb un valor de la relació de Pearson (r) de 0, 90 (figura 6b).A continuació, vam avaluar la precisió diagnòstica de FAST-POCT.Les distribucions d'intensitat de fluorescència (FL) per a mostres positives i negatives es van proporcionar com a mesura analítica independent (Fig. 6c).Els valors de FL eren significativament més alts en pacients amb IB que en controls (****P = 3,31 × 10-19; prova t de dues cues) (Fig. 6d).A continuació, es van representar les corbes de les característiques operatives del receptor IBV (ROC).Vam trobar que la precisió diagnòstica era molt bona, amb una àrea sota la corba d'1 (Fig. 6e).Tingueu en compte que a causa de la comanda obligatòria de màscares a la Xina a causa de la COVID-19 a partir del 2020, no hem identificat pacients amb IBD, de manera que totes les mostres clíniques positives (és a dir, mostres d'hisop nasal) només eren per a IBV.
Disseny d'estudi clínic.Es van analitzar un total de 36 mostres, incloses 18 mostres de pacients i 18 controls no gripals, mitjançant la plataforma FAST-POCT i la RT-PCR convencional.b Avaluar la consistència analítica entre la FAST-POCT PCR i la RT-PCR convencional.Els resultats es van correlacionar positivament (Pearson r = 0,90).c Nivells d'intensitat de fluorescència en 18 pacients amb IB i 18 controls.d En pacients amb IB (+), els valors de FL van ser significativament més alts que en el grup control (-) (****P = 3,31 × 10-19; prova t de dues cues; n = 36).Per a cada trama quadrada, el marcador negre al centre representa la mediana, i les línies inferior i superior del quadre representen els percentils 25 i 75, respectivament.Els bigotis s'estenen als punts de dades mínims i màxims, que no es consideren atípics.e corba ROC.La línia de punts d representa el valor llindar estimat a partir de l'anàlisi ROC.L'AUC de l'IBV és 1. Les dades en brut es proporcionen com a fitxers de dades en brut.
En aquest article us presentem FAST, que té les característiques necessàries per a un POCT ideal.Els avantatges de la nostra tecnologia inclouen: (1) Dosificació versàtil (en cascada, simultània, seqüencial i selectiva), alliberament sota demanda (alliberament ràpid i proporcional de la pressió aplicada) i funcionament fiable (vibració a 150 graus) (2) emmagatzematge a llarg termini (2 anys de proves accelerades, pèrdua de pes al voltant del 0,3%);(3) la capacitat de treballar amb líquids amb una àmplia gamma de humectabilitat i viscositat (viscositat fins a 5500 cP);(4) Econòmic (el cost del material estimat del dispositiu FAST-POCT PCR és d'aproximadament 1 $ EUA).Mitjançant la combinació de dispensadors multifuncionals, es va demostrar i aplicar una plataforma integrada FAST-POCT per a la detecció per PCR de virus de la grip A i B.FAST-POCT només triga 82 minuts.Les proves clíniques amb 36 mostres de hisop nasal van mostrar una bona concordança en la intensitat de fluorescència amb RT-PCR estàndard (coeficients de Pearson > 0, 9).Les proves clíniques amb 36 mostres de hisop nasal van mostrar una bona concordança en la intensitat de fluorescència amb RT-PCR estàndard (coeficients de Pearson > 0, 9).Клинические тесты с 36 образцами мазков из носа показали хорошее соотстветствие интснотнси интестов ндартной ОТ-ПЦР (коэффициенты Пирсона > 0,9).Les proves clíniques amb 36 mostres de hisopos nasals van mostrar un bon acord amb la intensitat de fluorescència de la RT-PCR estàndard (coeficients de Pearson > 0,9). RT-PCR Клинические испытания 36 образцов мазков из носа показали хорошее совпадение интение интеницов из носа показали хорошее совпадение интеницов интеницов тандартной ОТ-ПЦР (коэффициент Пирсона > 0,9).Les proves clíniques de 36 mostres de hisop nasal van mostrar un bon acord de la intensitat de la fluorescència amb la RT-PCR estàndard (coeficient de Pearson > 0, 9).Paral·lelament a aquest treball, diversos mètodes bioquímics emergents (per exemple, el cicle tèrmic del plasma, els immunoassaigs sense amplificació i els assaigs de funcionalització de nanocos) han demostrat el seu potencial en POCT.Tanmateix, a causa de la manca d'una plataforma POCT totalment integrada i robusta, aquests mètodes requereixen inevitablement procediments de preprocessament separats (per exemple, aïllament de l'ARN44, incubació45 i rentat46), que complementen encara més el treball actual amb aquests mètodes per implementar funcions POCT avançades amb els paràmetres requerits.rendiment d'obtenció en resposta-sortida.En aquest treball, tot i que la bomba d'aire que s'utilitza per activar la vàlvula FAST és prou petita com per integrar-se en un instrument de sobretaula (Fig. S9, S10), encara consumeix una potència important i genera soroll.En principi, les bombes pneumàtiques amb un factor de forma més petit es poden substituir per altres mitjans, com ara l'ús de força electromagnètica o accionament amb els dits.Altres millores poden incloure, per exemple, l'adaptació de kits per a assaigs bioquímics diferents i específics, utilitzant nous mètodes de detecció que no requereixen sistemes de calefacció/refrigeració, proporcionant així una plataforma POCT sense eines per a aplicacions de PCR.Creiem que atès que la plataforma FAST proporciona una manera de manipular líquids, creiem que la tecnologia FAST proposada presenta el potencial de crear una plataforma comuna no només per a proves biomèdiques, sinó també per al control ambiental, proves de qualitat dels aliments, síntesi de materials i fàrmacs. ..
La recollida i l'ús d'espècimens de hisop nasal humà ha estat aprovat pel Comitè d'Ètica del primer hospital afiliat de la Universitat de Zhejiang (IIT20220330B).Es van recollir 36 mostres de hisop nasal, que van incloure 16 adults < 30 anys, 7 adults > 40 anys i 19 homes i 17 dones.Es van recollir 36 mostres de hisop nasal, que van incloure 16 adults < 30 anys, 7 adults > 40 anys i 19 homes i 17 dones.Было собрано 36 образцов мазков из носа, в которых приняли участие 16 взрослых мазков из носа, в которых приняли участие 16 взрослых < 30 лых взрослых 30 летро лет, 19 мужчин i 17 женщин.Es van recollir trenta-sis mostres de hisop nasal de 16 adults <30 anys, 7 adults majors de 40 anys, 19 homes i 17 dones..Les dades demogràfiques es presenten a la taula complementària 3. Es va obtenir el consentiment informat de tots els participants.Tots els participants van ser sospitats de tenir grip i es van fer la prova voluntàriament sense compensació.
La base i la tapa FAST estan fetes d'àcid polilàctic (PLA) i s'imprimeixen per la impressora 3D Ender 3 Pro (Shenzhen Transcend 3D Technology Co., Ltd.).La cinta de doble cara es va comprar a Adhesives Research, Inc. Model 90880. La pel·lícula PET de 100 µm de gruix es va comprar a McMaster-Carr.Tant l'adhesiu com la pel·lícula de PET es van tallar amb el tallador Silhouette Cameo 2 de Silhouette America, Inc. La pel·lícula elàstica està feta de material PDMS mitjançant emmotllament per injecció.Primer, es va tallar un marc de PET de 200 µm de gruix mitjançant un sistema làser i es va enganxar a una làmina de PMMA de 3 mm de gruix mitjançant una cinta adhesiva de doble cara de 100 µm.El precursor de PDMS (Sylgard 184; Part A: Part B = 10:1, Dow Corning) es va abocar al motlle i es va utilitzar una vareta de vidre per eliminar l'excés de PDMS.Després de curar a 70 °C durant 3 hores, la pel·lícula de PDMS de 300 μm de gruix es va poder treure del motlle.
Les fotos per a una distribució versàtil, publicacions sota demanda i un rendiment fiable es fan amb una càmera d'alta velocitat (Sony AX700 1000 fps).L'agitador orbital utilitzat en la prova de fiabilitat es va comprar a SCILOGEX (SCI-O180).La pressió de l'aire la genera un compressor d'aire i s'utilitzen diversos reguladors de pressió digitals de precisió per ajustar el valor de pressió.El procés de prova del comportament del flux és el següent.Es va injectar una quantitat predeterminada de fluid al dispositiu de prova i es va utilitzar una càmera d'alta velocitat per registrar el comportament del flux.A continuació, es van extreure imatges fixes de vídeos del comportament del flux en moments determinats, i l'àrea restant es va calcular mitjançant el programari Image-Pro Plus, que després es va multiplicar per la profunditat de la càmera per calcular el volum.Els detalls del sistema de prova del comportament del flux es poden trobar a la figura suplementària S4.
Injecteu 50 µl de microperles i 100 µl d'aigua desionitzada al dispositiu de mescla del vial.Es van fer fotografies de rendiment mixt amb una càmera d'alta velocitat cada 0,1 segons a pressions de 0,1 bar, 0,15 bar i 0,2 bar.La informació dels píxels durant el procés de combinació es pot obtenir a partir d'aquestes imatges mitjançant un programari de processament fotogràfic (Photoshop CS6).I l'eficiència de la barreja es pot aconseguir amb la següent equació 53.
on M és l'eficiència de mescla, N és el nombre total de píxels de mostra i ci i \(\bar{c}\) són les concentracions normalitzades i esperades.L'eficiència de la mescla oscil·la entre 0 (0%, sense barrejar) a 1 (100%, totalment barrejat).Els resultats es mostren a la figura suplementària S6.
Kit de RT-PCR en temps real per a IAV i IBV, incloent mostres d'ARN IAV i IBV (núm. cat. RR-0051-02/RR-0052-02, Liferiver, Xina), tampó Tris-EDTA (tampó TE núm. B541019 , Sangon Biotech, Xina), el kit de purificació d'ARN de control positiu (núm. de peça Z-ME-0010, Liferiver, Xina) i la solució GAPDH (núm. de peça M591101, Sangon Biotech, Xina) estan disponibles comercialment.El kit de purificació d'ARN inclou un tampó d'unió, un rentat A, un rentat W, un eluent, microperles magnètiques i un portador acrílic.Els kits de RT-PCR en temps real IAV i IBV inclouen la barreja de detecció de PCR d'àcid nucleic IFVA i l'enzim RT-PCR.Afegiu 6 µl d'AcrylCarrier i 20 µl de perles magnètiques a 500 µl de solució tampó d'unió, agiteu bé i després prepareu la solució de perles.Afegiu 21 ml d'etanol als rentats A i W, agiteu bé per obtenir solucions dels rentats A i W, respectivament.A continuació, es van afegir 18 µl de barreja de PCR fluorescent amb àcid nucleic IFVA i 1 µl d'enzim RT-PCR a 1 µl de solució TE, es van sacsejar i es van centrifugar durant uns quants segons, obtenint 20 µl de primers IAV i IBV.
Seguiu el següent procediment de purificació d'ARN: (1) Adsorció d'ARN.Pipeteu 526 µl de la solució de pellets en un tub de centrífuga d'1,5 ml i afegiu 150 µl de mostra, a continuació, agiteu manualment el tub cap amunt i cap avall 10 vegades.Transferiu 676 µl de la mescla a la columna d'afinitat i centrifugueu a 1,88 x 104 g durant 60 segons.Aleshores es descarten els drenatges posteriors.(2) La primera etapa del rentat.Afegiu 500 µl de solució de rentat A a la columna d'afinitat, centrifugueu a 1,88 x 104 g durant 40 s i descarteu la solució gastada.Aquest procés de rentat es va repetir dues vegades.(3) la segona etapa de rentat.Afegiu 500 µl de solució de rentat W a la columna d'afinitat, centrifugueu a 1,88 x 104 g durant 15 s i descarteu la solució gastada.Aquest procés de rentat es va repetir dues vegades.(4) Elució.Afegiu 200 µl d'eluït a la columna d'afinitat i centrifugueu a 1,88 x 104 g durant 2 min.(5) RT-PCR: l'eluat es va injectar en 20 μl de la solució d'imprimació en un tub de PCR, després el tub es va col·locar en un aparell de prova de PCR en temps real (SLAN-96P) per dur a terme el procés RT-PCR.Tot el procés de detecció dura aproximadament 140 minuts (20 minuts per a la purificació de l'ARN i 120 minuts per a la detecció per PCR).
Es van afegir preliminarment 526 µl de solució de perles, 1000 µl de solució de rentat A, 1000 µl de solució de rentat W, 200 µl d'eluat i 20 µl de solució d'imprimació i es van emmagatzemar a les cambres de detecció M, W1, W2, E i PCR.Muntatge de la plataforma.A continuació, es van pipetejar 150 µl de la mostra a la cambra M i es va inserir la plataforma FAST-POCT a l'instrument de prova que es mostra a la figura suplementària S9.Després d'uns 82 minuts, els resultats de la prova estaven disponibles.
Tret que s'indiqui el contrari, tots els resultats de les proves es presenten com a mitjana ± SD després d'un mínim de sis rèpliques utilitzant només la plataforma FAST-POCT i mostres biològicament independents.No es va excloure cap dada de l'anàlisi.Els experiments no són aleatoris.Els investigadors no estaven cecs a les tasques de grup durant l'experiment.
Per obtenir més informació sobre el disseny de l'estudi, consulteu el resum de l'Informe de recerca sobre la natura enllaçat a aquest article.
Les dades que donen suport als resultats d'aquest estudi estan disponibles a Informació suplementària.Aquest article proporciona les dades originals.
Chagla, Z. i Madhukar, P. Els reforços de la COVID-19 als països rics retardaran les vacunes per a tothom.Chagla, Z. i Madhukar, P. Els reforços de la COVID-19 als països rics retardaran les vacunes per a tothom.Chagla, Z. i Madhukar, P. Els reforços de la COVID-19 als països rics retardaran les vacunes per a tothom.Chagla, Z. i Madhukar, P. La revacunació contra la COVID-19 als països rics retardarà la vacunació per a tothom.Medicina nacional.27, 1659–1665 (2021).
Faust, L. et al.Proves de SARS-CoV-2 als països d'ingressos baixos i mitjans: disponibilitat i assequibilitat al sector sanitari privat.infecció microbiana.22, 511–514 (2020).
Organització Mundial de la Salut.Prevalència i incidència globals d'infeccions de transmissió sexual curables seleccionades: una revisió i estimacions.Ginebra: OMS, WHO/HIV_AIDS/2 https://apps.who.int/iris/bitstream/handle/10665/66818/WHO_HIV_AIDS_2001.02.pdf (2001).
Fenton, EM et al.Múltiples tires de prova de flux lateral modelades en 2D.Aplicació ASS.Alma mater.Inter de Milà.1, 124–129 (2009).
Schilling, KM et al.Dispositiu d'anàlisi basat en paper microfluídic totalment tancat.anus.Química.84, 1579–1585 (2012).
Lapenter, N. et al.La immunocromatografia competitiva basada en paper combinada amb elèctrodes modificats amb enzims permet el control sense fil i la determinació electroquímica de la cotinina urinària.Sensors 21, 1659 (2021).
Zhu, X. et al.Quantificació de biomarcadors de malalties amb una plataforma de fluid lateral versàtil integrada amb nanozims mitjançant un glucòmetre.sensor biològic.Bioelectrònica.126, 690–696 (2019).
Boo, S. et al.Tira de prova d'embaràs per a la detecció de bacteris patògens mitjançant nanoflors híbrides concanavalina A-gonadotropina coriònica humana-Cu3(PO4)2, separació magnètica i lectura de telèfon intel·ligent.Microordinador.Revista.185, 464 (2018).