Dėkojame, kad apsilankėte www.chinacdoe.com.Naudojama naršyklės versija turi ribotą CSS palaikymą.Norėdami gauti geriausią patirtį, rekomenduojame naudoti atnaujintą naršyklę (arba išjungti suderinamumo režimą „Internet Explorer“).Tuo tarpu norėdami užtikrinti nuolatinį palaikymą, svetainę pateiksime be stilių ir „JavaScript“.
„Lab-on-a-chip“ sistemos su vietinėmis galimybėmis suteikia galimybę greitai ir tiksliai diagnozuoti ir yra naudingos ribotų išteklių sąlygomis, kur nėra biomedicininės įrangos ir apmokytų specialistų.Vis dėlto, tebėra didžiulis iššūkis sukurti patikros sistemą, kuri vienu metu turėtų visas būtinas daugiafunkciniam dozavimui, išleidimui pagal poreikį, patikimam veikimui ir ilgalaikiam reagentų saugojimui.Čia aprašome svirtimi įjungiamą mikro eigos jungiklio technologiją, kuri gali manipuliuoti skysčiais bet kuria kryptimi, tiksliai ir proporcingai reaguoti į taikomą oro slėgį ir išlikti stabili prieš staigius judesius ir vibracijas.Remdamiesi šia technologija, taip pat aprašome polimerazės grandininės reakcijos sistemos, integruojančios reagento įvedimo, maišymo ir reakcijos funkcijas viename procese, kūrimą, kuris užtikrina visų klinikinių nosies mėginių iš 18 pacientų. Gripas ir 18 atskirų kontrolinių mėginių, gerai atitinkantys fluorescencijos intensyvumą su standartine polimerazės grandinine reakcija (Pearson koeficientai > 0,9).Remdamiesi technologija, mes taip pat aprašome polimerazės grandininės reakcijos sistemos kūrimą, kuri viename procese integruoja reagento įvedimo, maišymo ir reakcijos funkcijas, o tai užtikrina visų klinikinių nosies mėginių iš 18 pacientų „sample in-answer-out“ veikimą. su gripu ir 18 atskirų kontrolinių mėginių, gerai atitinkantys fluorescencijos intensyvumą su standartine polimerazės grandinine reakcija (Pearson koeficientai > 0,9).Основываясь на этой технологии, мы также описываем разработку системы полимеразной цепной реакции ения реагентов, смешивания и реакции в одном процессе, что обеспечивает выполнение «образец-в-ответ» выполнение образцов из носа от 18 пациентов с Грипп и 18 отдельных контролей, в хорошем соответствии интенсивности флуоресценции со стандертной полимера циенты Пирсона> 0,9).Remdamiesi šia technologija, taip pat aprašome polimerazės grandininės reakcijos sistemos, kuri apjungia injekcijos, maišymo ir reakcijos funkcijas viename procese, kūrimą, leidžiantį paimti mėginius iš visų klinikinių nosies mėginių iš 18 gripu sergančių pacientų.ir 18 atskirų kontrolinių mėginių, gerai atitinkančių standartinį polimerazės grandininės reakcijos fluorescencijos intensyvumą (Pirsono koeficientai > 0,9).Remdamiesi šia technologija, mes taip pat aprašome polimerazės grandininės reakcijos sistemos, integruojančios reagento įpurškimo, maišymo ir reakcijos funkcijas, kūrimą, kad būtų galima analizuoti visus klinikinius nosies mėginius iš 18 nosies pacientų mėginių. Gripas ir 18 individualių kontrolinių mėginių, suderintas fluorescencijos intensyvumas gerai su standartine polimerazės grandinine reakcija (Pearson koeficientas > 0,9).Siūloma platforma garantuoja patikimą biomedicininės analizės automatizavimą ir taip gali paspartinti įvairių slaugos tyrimų prietaisų komercializavimą.
Naujos žmonių ligos, pvz., 2020 m. COVID-19 pandemija, nusinešusi milijonų žmonių gyvybes, kelia rimtą grėsmę pasaulinei sveikatai ir žmonių civilizacijai1.Ankstyvas, greitas ir tikslus ligų nustatymas yra labai svarbus siekiant kontroliuoti viruso plitimą ir pagerinti gydymo rezultatus.Pagrindinė diagnostikos ekosistema, pagrįsta centralizuotomis laboratorijomis, kuriose tiriamieji mėginiai siunčiami į ligonines ar diagnostikos klinikas ir kuriuos valdo profesionalai, šiuo metu riboja prieigą prie beveik 5,8 milijardo žmonių visame pasaulyje, ypač gyvenantiems ribotų išteklių aplinkoje.kur trūksta brangios biomedicininės įrangos ir kvalifikuotų specialistų.gydytojai 2. Taigi, skubiai reikia sukurti nebrangią ir patogią naudoti lusto laboratorijoje sistemą su priežiūros taško tyrimo (POCT) galimybe, kuri galėtų laiku suteikti gydytojams diagnostinę informaciją, kad jie galėtų priimti pagrįstus diagnozės sprendimus. .ir gydymas 3.
Pasaulio sveikatos organizacijos (PSO) gairėse teigiama, kad idealus POCT turėtų būti įperkamas, patogus naudoti (lengva naudoti su minimaliu mokymu), tikslus (vengti klaidingų neigiamų ar klaidingų teigiamų rezultatų), greitas ir patikimas (suteikti geras pakartojamumo savybes) ir pristatomas (galintis saugoti ilgą laiką ir lengvai prieinamas galutiniams vartotojams)4.Kad atitiktų šiuos reikalavimus, POCT sistemos turi turėti šias funkcijas: universalų dozavimą, kad būtų sumažintas rankinis įsikišimas, reagento išleidimas pagal poreikį, kad būtų tikslūs bandymų rezultatai, ir patikimas veikimas, atlaikantis aplinkos vibraciją.Šiuo metu plačiausiai naudojamas POCT prietaisas yra šoninio srauto juostelė5,6, susidedanti iš kelių porėtos nitroceliuliozės membranų sluoksnių, kurios stumia labai nedidelį mėginio kiekį į priekį, kapiliarine jėga reaguodamos su iš anksto imobilizuotais reagentais.Nors jų pranašumas yra maža kaina, paprastas naudojimas ir greiti rezultatai, srauto juostelės pagrindu pagaminti POCT prietaisai gali būti naudojami tik biologiniams tyrimams (pvz., gliukozės tyrimams7,8 ir nėštumo testams9,10) nereikalaujant kelių etapų analizės.reakcijos (pvz., kelių reagentų įkėlimas, maišymas, multipleksavimas).Be to, varomosios jėgos, kontroliuojančios skysčio judėjimą (ty kapiliarinės jėgos), neužtikrina gero nuoseklumo, ypač tarp partijų, todėl blogas atkuriamumas11, o šoninės srauto juostos pirmiausia naudingos norint gerai aptikti12,13.
Išplėstos gamybos galimybės mikro ir nano mastu suteikė galimybių kurti mikrofluidinius POCT prietaisus, skirtus kiekybiniams matavimams 14, 15, 16, 17.Reguliuojant sąsajos 18, 19 savybes ir kanalų 20, 21, 22 geometriją, galima valdyti šių įrenginių kapiliarinę jėgą ir srautą.Tačiau jų patikimumas, ypač esant labai drėgniems skysčiams, išlieka nepriimtinas dėl gamybos netikslumų, medžiagų defektų ir jautrumo aplinkos vibracijai.Be to, kadangi skysčio ir dujų sąsajoje susidaro kapiliarinis srautas, negalima įvesti papildomo srauto, ypač užpildžius mikroskysčių kanalą skysčiu.Todėl sudėtingesniam aptikimui reikia atlikti kelis mėginio įpurškimo etapus24,25.
Tarp mikrofluidinių prietaisų išcentriniai mikrofluidiniai prietaisai šiuo metu yra vienas geriausių sprendimų POCT26,27.Jo pavaros mechanizmas pranašesnis tuo, kad varomąją jėgą galima valdyti reguliuojant sukimosi greitį.Tačiau trūkumas yra tas, kad išcentrinė jėga visada nukreipta į išorinį prietaiso kraštą, todėl sudėtingesnėms analizėms reikalingų kelių pakopų reakcijas sunku įgyvendinti.Nors daugiafunkciniam dozavimui, be išcentrinės jėgos, įvedamos papildomos varomosios jėgos (pvz., kapiliarai 28, 29 ir daugelis kitų 30, 31, 32, 33, 34, 35), vis tiek gali įvykti nenumatytas skysčio perkėlimas, nes šios papildomos jėgos paprastai yra užsakomos. mažesnės už išcentrinę jėgą, todėl jos veiksmingos tik nedideliuose veikimo diapazonuose arba nėra prieinamos pagal poreikį su skysčio išleidimu.Pneumatinių manipuliacijų įtraukimas į išcentrinę mikrofluidiką, pvz., išcentrinius kinetinius metodus 36, 37, 38, termopneumatinius metodus 39 ir aktyvius pneumatinius metodus 40, pasirodė esanti patraukli alternatyva.Taikant kontrafugodinaminį metodą, į prietaisą integruota papildoma ertmė ir jungiamieji mikrokanalai išoriniam ir vidiniam veikimui, nors jo siurbimo efektyvumas (nuo 75% iki 90%) labai priklauso nuo siurbimo ciklų skaičiaus ir klampos. skysčio.Taikant termopneumatinį metodą, latekso membrana ir skysčio perdavimo kamera yra specialiai suprojektuotos taip, kad uždarytų arba vėl atidarytų įleidimo angą, kai įstrigęs oro tūris šildomas arba vėsinamas.Tačiau šildymo / vėsinimo sąranka sukelia lėto atsako problemų ir riboja jos naudojimą termojautriuose tyrimuose (pvz., polimerazės grandininės reakcijos (PCR) amplifikacija).Naudojant aktyvų pneumatinį metodą, greitaeigiams varikliams vienu metu veikiant teigiamam slėgiui ir tiksliai suderintam sukimosi greičiui pasiekiamas atleidimas pagal poreikį ir judėjimas į vidų.Yra ir kitų sėkmingų būdų, naudojant tik pneumatines pavaras (teigiamas slėgis 41, 42 arba neigiamas slėgis 43) ir įprastai uždarų vožtuvų konstrukcija.Paeiliui taikant slėgį pneumatinėje kameroje, skystis peristaltiškai pumpuojamas į priekį, o įprastai uždarytas vožtuvas neleidžia skysčiui tekėti atgal dėl peristaltikos, taip įgyvendinant sudėtingas skysčio operacijas.Tačiau šiuo metu yra tik ribotas skaičius mikroskysčių technologijų, kurios gali atlikti sudėtingas skysčių operacijas viename POCT įrenginyje, įskaitant daugiafunkcinį dozavimą, išleidimą pagal pareikalavimą, patikimą veikimą, ilgalaikį saugojimą, didelio klampumo skysčių tvarkymą, ir ekonomiška gamyba.Visi vienu metu.Daugiapakopės funkcinės operacijos nebuvimas taip pat gali būti viena iš priežasčių, kodėl iki šiol atviroje rinkoje buvo sėkmingai pristatyti tik keli komerciniai POCT produktai, tokie kaip Cepheid, Binx, Visby, Cobas Liat ir Rhonda.
Šiame darbe siūlome pneumatinę mikrofluidinę pavarą, pagrįstą žaliojo žiedo mikrojungiklio technologija (FAST).FAST sujungia visas būtinas savybes tuo pačiu metu įvairiems reagentams nuo mikrolitrų iki mililitrų.FAST susideda iš elastingų membranų, svirčių ir blokų.Nenaudojant oro slėgio, membranos, svirtys ir blokai gali būti sandariai uždaryti, o viduje esantis skystis gali būti laikomas ilgą laiką.Kai taikomas tinkamas slėgis ir sureguliuojamas pagal svirties ilgį, diafragma išsiplečia ir stumia svirtį į atvirą padėtį, leisdama skysčiui praeiti.Tai leidžia daugiafunkciškai kaskadiškai, vienu metu, nuosekliai arba pasirinktinai matuoti skysčius.
Sukūrėme PGR sistemą, naudodami FAST, kad gautume atsako mėginio rezultatus, skirtus gripo A ir B virusų (IAV ir IBV) aptikimui.Pasiekėme apatinę aptikimo ribą (LOD) – 102 kopijų/ml, mūsų multipleksinis tyrimas parodė specifiškumą IAV ir IBV ir leido nustatyti gripo viruso patotipavimą.Klinikinių tyrimų rezultatai, naudojant 18 pacientų ir 18 sveikų asmenų nosies tamponų mėginį, rodo gerą fluorescencijos intensyvumo atitikimą standartinei RT-PGR (Pearson koeficientai > 0,9).Klinikinių tyrimų rezultatai, naudojant 18 pacientų ir 18 sveikų asmenų nosies tamponų mėginį, rodo gerą fluorescencijos intensyvumo atitikimą standartinei RT-PGR (Pearson koeficientai > 0,9).Результаты клинических испытаний с использованием образца мазка из носа от 18 пациентов от 18 пациентов ответствие интенсивности флуоресценции стандартной ОТ-ПЦР (коэффициенты Пирсона > 0,9).Klinikinių tyrimų, naudojant 18 pacientų ir 18 sveikų asmenų nosies tamponų mėginį, rezultatai rodo gerą standartinio RT-PGR fluorescencijos intensyvumo sutapimą (Pearson koeficientai > 0,9).0,9……………………………………………. Результаты клинических испытаний с использованием образцов назальных мазков от 18 пациентов и 18 пациентов и 18 здоциентов соответствие между интенсивностью флуоресценции и стандартной ОТ-ПЦР (коэффициент Пирсона) > 0,9).Klinikinių tyrimų, kuriuose dalyvavo 18 pacientų ir 18 sveikų asmenų nosies tamponų mėginiai, rezultatai parodė gerą sutapimą tarp fluorescencijos intensyvumo ir standartinės RT-PGR (Pearson koeficientas > 0,9).Apskaičiuota FAST-POCT įrenginio medžiagų kaina yra maždaug 1 USD (1 papildoma lentelė) ir gali būti dar labiau sumažinta naudojant didelio masto gamybos metodus (pvz., liejimą įpurškimu).Tiesą sakant, FAST pagrįsti POCT įrenginiai turi visas būtinas funkcijas, kurias įpareigojo PSO, ir yra suderinami su naujais biocheminiais tyrimo metodais, tokiais kaip plazmos terminis ciklas44, imunologiniai tyrimai be amplifikacijos45 ir nanokūnų funkcionalizacijos testai46, kurie yra POCT sistemų pagrindas.galimybė.
Ant pav.1a parodyta FAST-POCT platformos struktūra, kurią sudaro keturios skysčių kameros: išankstinio saugojimo kamera, maišymo kamera, reakcijos kamera ir atliekų kamera.Skysčio srauto valdymo raktas yra FAST konstrukcija (sudaryta iš elastingų membranų, svirčių ir blokų), esanti išankstinio laikymo kameroje ir maišymo kameroje.Kaip pneumatiniu būdu valdomas metodas, FAST konstrukcija užtikrina tikslų skysčio srauto valdymą, įskaitant uždarą / atvirą perjungimą, universalų dozavimą, skysčio išleidimą pagal poreikį, patikimą veikimą (pvz., nejautrumą aplinkos vibracijai) ir ilgalaikį saugojimą.FAST-POCT platforma susideda iš keturių sluoksnių: pagrindinio sluoksnio, elastinės plėvelės sluoksnio, plastikinės plėvelės sluoksnio ir dengiamojo sluoksnio, kaip parodyta padidintame vaizde 1b pav. (taip pat išsamiai parodyta papildomuose S1 ir S2 paveiksluose). ).Visi kanalai ir skysčių transportavimo kameros (pvz., išankstinio saugojimo ir reakcijos kameros) yra įterptos į PLA (polipieno rūgšties) substratus, kurių storis svyruoja nuo 0,2 mm (ploniausia dalis) iki 5 mm.Elastinė plėvelė yra 300 µm storio PDMS, kuri dėl „plono storio“ ir mažo elastingumo modulio (apie 2,25 MPa47) lengvai plečiasi veikiant oro slėgiui.Polietileno plėvelės sluoksnis pagamintas iš 100 µm storio polietileno tereftalato (PET), kad apsaugotų elastingą plėvelę nuo per didelės deformacijos dėl oro slėgio.Atitinkamai kameras, substrato sluoksnis turi vyriais sujungtas su dengiamuoju sluoksniu (pagamintu iš PLA) skysčio srautui valdyti.Elastinė plėvelė buvo priklijuota prie pagrindinio sluoksnio naudojant dvipusę lipnią juostą (ARseal 90880) ir uždengta plastikine plėvele.Trys sluoksniai buvo surinkti ant pagrindo, naudojant T formos spaustuką dangtelio sluoksnyje.T formos spaustukas turi tarpą tarp dviejų kojų.Kai spaustukas buvo įkištas į griovelį, abi kojos šiek tiek sulenktos, tada grįžo į pradinę būseną ir tvirtai surišo dangtį bei pagrindą, kai praėjo per griovelį (papildomas S1 pav.).Tada keturi sluoksniai surenkami naudojant jungtis.
Scheminė platformos schema, iliustruojanti įvairius FAST funkcinius skyrius ir funkcijas.b Padidinta FAST-POCT platformos schema.c Platformos nuotrauka šalia ketvirčio JAV dolerio monetos.
FAST-POCT platformos veikimo mechanizmas parodytas 2 paveiksle. Pagrindiniai komponentai yra blokai ant pagrindinio sluoksnio ir vyriai ant dengiamojo sluoksnio, todėl susidaro trukdžių konstrukcija, kai keturi sluoksniai surenkami naudojant T formą. .Kai netaikomas oro slėgis (2a pav.), vyris sulinksta ir deformuojasi, o per svirtį veikiama sandarinimo jėga, kuri prispaudžia elastinę plėvelę prie bloko, o skystis sandariklio ertmėje yra apibrėžtas. kaip sandarią būseną.Reikėtų pažymėti, kad šioje būsenoje svirtis yra išlenkta į išorę, kaip parodyta 2a pav.Kai tiekiamas oras (2b pav.), elastinė membrana išsiplečia į išorę link dangčio ir stumia svirtį aukštyn, taip atidarydama tarpą tarp svirties ir bloko, kad skystis galėtų tekėti į kitą kamerą, kuri apibrėžiama kaip atvira būsena. .Atleidus oro slėgį, svirtis gali grįžti į pradinę padėtį ir išlikti sandari dėl lanksto elastingumo.Svirties judesių vaizdo įrašai pateikiami papildomame filme S1.
A. Scheminė schema ir nuotraukos uždarius.Jei nėra slėgio, svirtis prispaudžia membraną prie bloko, o skystis užsandarinamas.b Geros būklės.Kai veikiamas slėgis, membrana išsiplečia ir stumia svirtį aukštyn, todėl kanalas atsidaro ir skystis gali tekėti.c Nustatykite būdingą kritinio slėgio dydį.Būdingi matmenys apima svirties ilgį (L), atstumą tarp slankiklio ir vyrio (l) ir svirties išsikišimo storį (t).Fs – sutankinimo jėga droselio taške B. q – tolygiai paskirstyta svirties apkrova.Tx* reiškia atverčiamos svirties sukuriamą sukimo momentą.Kritinis slėgis yra slėgis, reikalingas svirties pakėlimui ir skysčio tekėjimui.d Teoriniai ir eksperimentiniai kritinio slėgio ir elemento dydžio ryšio rezultatai.n = 6 nepriklausomi eksperimentai buvo atlikti ir duomenys rodomi kaip ± standartinis nuokrypis.Neapdoroti duomenys pateikiami kaip neapdorotų duomenų failai.
Sijos teorijos pagrindu sukurtas analitinis modelis, skirtas analizuoti kritinio slėgio Pc, kuriam esant atsidaro tarpas, priklausomybę nuo geometrinių parametrų (pavyzdžiui, L yra svirties ilgis, l yra atstumas tarp bloko ir vyris, S yra svirtis. Sąlyčio su skysčiu plotas t yra svirties išsikišimo storis, kaip parodyta 2c pav.).Kaip išsamiai aprašyta papildomose pastabose ir papildomame S3 paveiksle, tarpas atsidaro, kai \({P}_{c}\ge \frac{2{F}_{s}l}{SL}\), kur Fs yra sukimo momentas \ ({T}_{x}^{\ast}(={F}_{s}l)\), kad pašalintumėte jėgas, susijusias su trukdžių deriniu, ir sulenktų vyrį.Eksperimentinis atsakas ir analitinis modelis rodo gerą sutapimą (2d pav.), parodydami, kad kritinis slėgis Pc didėja didėjant t/l ir mažėjant L, o tai lengvai paaiškinama klasikiniu pluošto modeliu, ty sukimo momentas didėja didėjant t/Lift. .Taigi, mūsų teorinė analizė aiškiai parodo, kad kritinį slėgį galima efektyviai valdyti reguliuojant svirties ilgį L ir t/l santykį, o tai yra svarbus pagrindas kuriant FAST-POCT platformą.
FAST-POCT platforma suteikia daugiafunkcinį dozavimą (parodyta 3a pav. su įdėklu ir eksperimentu), kuris yra svarbiausia sėkmingo POCT savybė, kai skysčiai gali tekėti bet kuria kryptimi ir bet kokia tvarka (kaskados, vienu metu, nuosekliai) arba pasirinktinai daugiakanaliu. išdavimas .– dozavimo funkcija.Ant pav.3a (i) parodytas kaskadinis dozavimo režimas, kai dvi ar daugiau kamerų yra kaskados, naudojant blokus, skirtus atskirti įvairius reagentus, ir svirtį, skirtą valdyti atvirą ir uždarą būseną.Kai veikiamas slėgis, skystis kaskadiniu būdu teka iš viršutinės į apatinę kamerą.Reikėtų pažymėti, kad kaskados kameros gali būti užpildytos drėgnomis cheminėmis medžiagomis arba sausais chemikalais, pavyzdžiui, liofilizuotais milteliais.Eksperimente 3a pav. (i) raudonas rašalas iš viršutinės kameros teka kartu su mėlynų dažų milteliais (vario sulfatu) į antrąją kamerą ir pasiekęs apatinę kamerą pasidaro tamsiai mėlynas.Taip pat rodomas siurbiamo skysčio valdymo slėgis.Panašiai, kai viena svirtis yra prijungta prie dviejų kamerų, ji tampa vienu metu veikiančiu įpurškimo režimu, kaip parodyta fig.3a(ii), kuriame esant slėgiui skystis gali būti tolygiai paskirstytas dviejose ar daugiau kamerų.Kadangi kritinis slėgis priklauso nuo svirties ilgio, svirties ilgį galima reguliuoti, kad būtų pasiektas nuoseklus įpurškimo modelis, kaip parodyta Fig.3a (iii).Ilga svirtis (su kritiniu slėgiu Pc_long) buvo prijungta prie kameros B, o trumpa svirtis (su kritiniu slėgiu Pc_short > Pc_long) buvo prijungta prie kameros A. Kadangi buvo taikomas slėgis P1 (Pc_long < P1 < Pc_short), tik skystis buvo raudonas. gali tekėti į kamerą B, o kai slėgis buvo padidintas iki P2 (> Pc_short), mėlynas skystis gali tekėti į kamerą A. Šis nuoseklus įpurškimo režimas taikomas skirtingiems skysčiams, nuosekliai pereinantiems į susijusias kameras, o tai labai svarbu sėkmingam POCT. prietaisas.Ilga svirtis (su kritiniu slėgiu Pc_long) buvo prijungta prie kameros B, o trumpa svirtis (su kritiniu slėgiu Pc_short > Pc_long) buvo prijungta prie kameros A. Kadangi buvo taikomas slėgis P1 (Pc_long < P1 < Pc_short), tik skystis buvo raudonas. gali tekėti į kamerą B, o kai slėgis buvo padidintas iki P2 (> Pc_short), mėlynas skystis gali tekėti į kamerą A. Šis nuoseklus įpurškimo režimas taikomas skirtingiems skysčiams, nuosekliai pereinantiems į susijusias kameras, o tai labai svarbu sėkmingam POCT. prietaisas.Длинный рычаг (с критическим давлением Pc_long) был соединен с камерой B, а короткий рычаг (с критическим_long) соединен с камерой A. При приложении давления P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) только жидкость, выделенная красным может камеру b, и когдд давление ыло увеличено до P2 (> PC_Short), синя живвоть можетеч ваеверу эжот режотечв веверу эот режоinta ск применяется к р рличны жидкосsis, посоватек priemonę перещаеыаеыаеыаеыщы в езен reakty усешной poct.Ilga svirtis (su kritiniu slėgiu Pc_long) buvo prijungta prie kameros B, o trumpa svirtis (su kritiniu slėgiu Pc_short > Pc_long) buvo prijungta prie kameros A. Kai taikomas slėgis P1 (Pc_long < P1 < Pc_short), paryškinamas tik skystis. raudona spalva gali tekėti į kamerą B, o kai slėgis padidintas iki P2 (> Pc_short), mėlynas skystis gali tekėti į kamerą A. Šis nuoseklus įpurškimo režimas taikomas skirtingiems skysčiams, nuosekliai perduodamiems į atitinkamas kameras, o tai yra labai svarbu. už sėkmingą POCT.prietaisas. Длинный рычаг (критическое давление Pc_long) соединен с камерой B, а короткий рычаг (критическое давлеское давлеское давлесройсе Pc A.Ilgoji rankena (kritinis slėgis Pc_long) yra prijungta prie kameros B, o trumpoji (kritinis slėgis Pc_short > Pc_long) yra prijungta prie kameros A.При приложении давления P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) в камеру B может поступать только красная жидкость, а при увениячвдочts> в камеру A может поступать синяя жидкость.Kai taikomas slėgis P1 (Pc_long < P1 < Pc_short), į kamerą B gali patekti tik raudonas skystis, o padidinus slėgį iki P2 (> Pc_short), į kamerą A gali patekti mėlynas skystis. Šis nuoseklaus įpurškimo režimas tinka nuosekliam įvairių skysčių į atitinkamas kameras, o tai labai svarbu sėkmingam POCT įrenginio veikimui.3a(iv) paveiksle parodytas selektyvus įpurškimo režimas, kai pagrindinė kamera turėjo trumpą (su kritiniu slėgiu Pc_short) ir ilgą svirtį (su kritiniu slėgiu Pc_long < Pc_short), kurios buvo prijungtos atitinkamai prie kameros A ir kameros B. į kitą oro kanalą, prijungtą prie kameros B. Kad skystis būtų perkeltas į kamerą A, pirmiausia prietaisui buvo taikomas slėgis P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) ir P2 (P2 > P1) su P1 + P2 > Pc_short.3a(iv) paveiksle parodytas selektyvus įpurškimo režimas, kai pagrindinė kamera turėjo trumpą (su kritiniu slėgiu Pc_short) ir ilgą svirtį (su kritiniu slėgiu Pc_long < Pc_short), kurios buvo prijungtos atitinkamai prie kameros A ir kameros B. į kitą oro kanalą, prijungtą prie kameros B. Kad skystis būtų perkeltas į kamerą A, pirmiausia prietaisui buvo taikomas slėgis P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) ir P2 (P2 > P1) su P1 + P2 > Pc_short.Ant pav.3а(iv) показан режим селективного впрыска, при котором основная камера имела короткий (с критическим давлерским давлерским давлерским Pc ритическим давлением Pc_long < Pc_short), которые дополнительно соединялись с камерой A и камерой B соответственно.3a (iv) parodytas selektyvus įpurškimo režimas, kuriame pagrindinė kamera turėjo trumpą (su kritiniu slėgiu Pc_short) ir ilgą svirtį (su kritiniu slėgiu Pc_long < Pc_short), kurios buvo atitinkamai prijungtos prie kameros A ir kameros B.к другому воздушному каналу, соединенному с камерой B. Чтобы сначала передать жидкость в камеру A., к устрой вление P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) ir P2 (P2 > P1), где P1 + P2 > Pc_short.į kitą oro kanalą, prijungtą prie kameros B. Norint iš pradžių skystį perkelti į kamerą A, įrenginiui vienu metu buvo taikomi slėgiai P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) ir P2 (P2 > P1), kur P1 + P2 > Pc_short. 3 (iv) показан режим секективantuką врыска, когда оновная кache) кA</s> (и spcort) (сера иееsak “ ' ззшном каналу, подключенному к комнате B.3a(iv) parodytas selektyvus įpurškimo režimas, kai pagrindinėje kameroje yra trumpas kotas (kritinis slėgis Pc_short) ir ilgas stiebas (kritinis slėgis Pc_long < Pc_short), prijungtas atitinkamai prie kameros A ir kameros B, ir be kito oro kanalo, prijungtas prie kambario B.Taigi P2 neleidžia skysčiui patekti į kamerą B;tuo tarpu bendras slėgis P1 + P2 viršijo kritinį slėgį, kad būtų įjungta trumpesnė svirtis, prijungta prie kameros A, kad skystis tekėtų į kamerą A. Tada, kai reikėjo užpildyti kamerą B, tereikia pritaikyti P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) pagrindinėje kameroje, kad suaktyvintų ilgą svirtį ir leistų skysčiui tekėti į kamerą B. Galima aiškiai pastebėti nuo laiko t = 3 s iki 9 s, kad skystis kameroje A išliko pastovus, o kameroje padidėjo. B, kai buvo taikomas slėgis P1.tuo tarpu bendras slėgis P1 + P2 viršijo kritinį slėgį, kad būtų įjungta trumpesnė svirtis, prijungta prie kameros A, kad skystis tekėtų į kamerą A. Tada, kai reikėjo užpildyti kamerą B, tereikia pritaikyti P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) pagrindinėje kameroje, kad suaktyvintų ilgą svirtį ir leistų skysčiui tekėti į kamerą B. Galima aiškiai pastebėti nuo laiko t = 3 s iki 9 s, kad skystis kameroje A išliko pastovus, o kameroje padidėjo. B, kai buvo taikomas slėgis P1.Между тем, общее давление P1 + P2 превысило критическое давление, чтобы активировать более короткий, рымагеий, короткий рычоны чтобы позволить жидкости течь в камеру A. Затем, когда требуется заполнить камеру B, нам нужно
a Daugiafunkcinio priskyrimo iliustracija, ty (i) pakopinis, (ii) vienalaikis, (iii) nuoseklus ir (iv) atrankinis priskyrimas.Kreivės parodo šių keturių paskirstymo režimų darbo eigą ir parametrus.b Ilgalaikio laikymo dejonizuotame vandenyje ir etanolyje bandymų rezultatai.n = 5 nepriklausomi eksperimentai buvo atlikti ir duomenys rodomi kaip ± sd c.Stabilumo bandymo demonstravimas, kai FAST įrenginys ir kapiliarinio vožtuvo (CV) įtaisas buvo (i) statinėje ir (ii) vibruojančioje būsenose.(iii) FAST ir CV įrenginių garsumo ir laiko santykis įvairiais kampiniais dažniais.d Testo rezultatų paskelbimas pagal poreikį (i) FAST įrenginiui ir (ii) CV įrenginiui.iii) Tūrio ir laiko santykis FAST ir CV įtaisuose, naudojant pertraukiamo slėgio režimą.Visos mastelio juostos, 1 cm.Neapdoroti duomenys pateikiami kaip neapdorotų duomenų failai.
Ilgalaikis reagentų laikymas yra dar viena svarbi sėkmingo POCT įrenginio savybė, kuri leis neapmokytiems darbuotojams tvarkyti kelis reagentus.Nors daugelis technologijų parodė savo ilgalaikio saugojimo galimybes (pvz., 35 mikrodalytuvai, 48 lizdinės plokštelės ir 49 pakuotės su lazdelėmis), pakuotei sutalpinti reikalingas specialus priėmimo skyrius, o tai padidina išlaidas ir sudėtingumą;be to, šie saugojimo mechanizmai neleidžia išpilstyti pagal poreikį ir dėl to išleidžiami reagentai dėl pakuotėje esančių likučių.Ilgalaikio saugojimo galimybė buvo patikrinta atliekant pagreitinto eksploatavimo laikotarpio bandymą, naudojant CNC apdirbtą PMMA medžiagą dėl nedidelio šiurkštumo ir atsparumo dujų prasiskverbimui (papildomas S5 paveikslas).Bandymo aparatas buvo pripildytas dejonizuoto vandens (dejonizuotas vanduo) ir 70% etanolio (modeliuojantis lakiuosius reagentus) 65 °C temperatūroje 9 dienas.Tiek dejonizuotas vanduo, tiek etanolis buvo laikomi naudojant aliuminio foliją, kad būtų užblokuota prieiga iš viršaus.Realaus laiko ekvivalentui apskaičiuoti buvo panaudota Arrhenius lygtis ir įsiskverbimo aktyvacijos energija, aprašyta literatūroje50,51.Ant pav.3b parodytas vidutinis svorio netekimas 5 mėginiams, laikomiems 65 °C temperatūroje 9 dienas, atitinkančius 0,30% dejonizuoto vandens ir 0,72% 70% etanolio per 2 metus 23 °C temperatūroje.
Ant pav.3c parodytas vibracijos bandymas.Kadangi kapiliarinis vožtuvas (CV) yra populiariausias skysčių tvarkymo būdas tarp esamų POCT28,29 prietaisų, palyginimui buvo naudojamas 300 µm pločio ir 200 µm gylio CV įrenginys.Matyti, kad abiem įrenginiams nejudant, FAST-POCT platformoje esantis skystis užsisandarina, o skystis CV įrenginyje užsiblokuoja dėl staigaus kanalo išsiplėtimo, o tai sumažina kapiliarines jėgas.Tačiau didėjant orbitinio vibratoriaus kampiniam dažniui, skystis FAST-POCT platformoje lieka sandarus, tačiau skystis CV įrenginyje teka į apatinę kamerą (taip pat žr. papildomą filmą S3).Tai rodo, kad FAST-POCT platformos deformuojami vyriai gali pritaikyti moduliui stiprią mechaninę jėgą, kad būtų sandariai uždarytas skystis kameroje.Tačiau CV įrenginiuose skystis išlaikomas dėl pusiausvyros tarp kietos, oro ir skystos fazės, todėl susidaro nestabilumas, o vibracijos gali sutrikdyti pusiausvyrą ir sukelti netikėtą srauto elgesį.FAST-POCT platformos pranašumas yra tas, kad ji užtikrina patikimą funkcionalumą ir išvengia gedimų esant vibracijai, kuri dažniausiai atsiranda pristatymo ir eksploatacijos metu.
Kita svarbi FAST-POCT platformos savybė yra jos išleidimas pagal pareikalavimą, kuris yra pagrindinis kiekybinės analizės reikalavimas.Ant pav.3d palygina FAST-POCT platformos ir CV įrenginio pagal poreikį leidimą.Iš pav.3d(iii) matome, kad FAST įrenginys greitai reaguoja į slėgio signalą.Paspaudus FAST-POCT platformą, skystis tekėjo, slėgį atleidus, srautas iš karto sustojo (3d(i) pav.).Šį veiksmą galima paaiškinti greitu elastingu vyrio grįžimu, kuris prispaudžia svirtį atgal prie bloko ir uždaro kamerą.Tačiau skystis ir toliau tekėjo CV įrenginyje, todėl po slėgio išleidimo netikėtas skysčio tūris buvo maždaug 100 µl (3d paveikslas (ii) ir papildomas filmas S4).Tai galima paaiškinti tuo, kad visiškai sušlapus CV po pirmosios injekcijos išnyksta kapiliarų suspaudimo efektas.
Galimybė tvarkyti įvairaus drėgnumo ir klampumo skysčius tame pačiame įrenginyje išlieka iššūkiu POCT taikymams.Dėl prasto drėkinimo kanaluose gali atsirasti nuotėkių arba atsirasti kitoks netikėtas srautas, o labai klampiems skysčiams paruošti dažnai reikia papildomos įrangos, pvz., sūkurinių maišytuvų, centrifugų ir filtrų52.Išbandėme ryšį tarp kritinio slėgio ir skysčio savybių (su plačiu drėgnumo ir klampumo diapazonu).Rezultatai parodyti 1 lentelėje ir vaizdo įraše S5.Matyti, kad kameroje gali būti sandarinami skirtingo drėgnumo ir klampumo skysčiai, o veikiant slėgiui net iki 5500 cP klampos skysčiai gali būti perkelti į gretimą kamerą, todėl galima aptikti mėginius su dideliu kiekiu. klampumas (ty skrepliai, labai klampus mėginys, naudojamas kvėpavimo takų ligoms diagnozuoti).
Sujungus aukščiau minėtus daugiafunkcius dozavimo įrenginius, galima sukurti platų FAST pagrindu veikiančių POCT prietaisų asortimentą.Pavyzdys parodytas 1 paveiksle. Įrenginyje yra išankstinio saugojimo kamera, maišymo kamera, reakcijos kamera ir atliekų kamera.Reagentai gali būti laikomi išankstinio laikymo kameroje ilgą laiką, o tada išleidžiami į maišymo kamerą.Esant tinkamam slėgiui, sumaišytus reagentus galima pasirinktinai perkelti į atliekų kamerą arba reakcijos kamerą.
Kadangi PGR aptikimas yra auksinis standartas aptikti patogenus, tokius kaip H1N1 ir COVID-19, ir apima kelis reakcijos etapus, PGR aptikimui naudojome FAST-POCT platformą kaip programą.Ant pav.4 parodytas PGR testavimo procesas naudojant FAST-POCT platformą.Pirma, eliuavimo reagentas, magnetinių mikrogranulių reagentas, plovimo tirpalas A ir plovimo tirpalas W buvo pipete atitinkamai įpilami į išankstinio laikymo kameras E, M, W1 ir W2.RNR adsorbcijos etapai parodyti fig.4a ir yra tokie: (1) kai taikomas slėgis P1 (=0,26 baro), mėginys juda į kamerą M ir išleidžiamas į maišymo kamerą.(2) Oro slėgis P2 (= 0,12 baro) tiekiamas per angą A, prijungtą prie maišymo kameros dugno.Nors kai kurie maišymo metodai parodė savo potencialą maišant skysčius ant POCT platformų (pvz., maišymas serpentinu 53, atsitiktinis maišymas 54 ir paketinis maišymas 55), jų maišymo efektyvumas ir efektyvumas vis dar nėra patenkinami.Jame naudojamas burbulinio maišymo metodas, kai į maišymo kameros dugną įleidžiamas oras, kad skystyje susidarytų burbuliukai, po kurių galingas sūkurys gali visiškai susimaišyti per kelias sekundes.Buvo atlikti burbulų maišymo eksperimentai, o rezultatai pateikti papildomame S6 paveiksle.Matyti, kad esant 0,10 baro slėgiui, pilnas maišymas trunka apie 8 sekundes.Padidinus slėgį iki 0,20 baro, pilnas sumaišymas pasiekiamas maždaug per 2 sekundes.Maišymo efektyvumo skaičiavimo metodai pateikiami skyriuje Metodai.(3) Naudokite rubidžio magnetą, kad ištrauktumėte granules, tada padidinkite slėgį P3 (= 0,17 baro) per angą P, kad reagentai būtų perkelti į atliekų kamerą.Ant pav.4b, c pavaizduoti plovimo etapai, siekiant pašalinti priemaišas iš mėginio: (1) plovimo tirpalas A iš kameros W1 išleidžiamas į slėgio maišymo kamerą P1.(2) Tada atlikite burbulų maišymo procesą.(3) Skalbimo tirpalas A perkeliamas į atliekų skysčio kamerą, o maišymo kameroje esantys mikrokaroliukai ištraukiami magnetu.Skalbimas W (4c pav.) buvo panašus į plovimą A (4b pav.).Reikėtų pažymėti, kad kiekvienas plovimo etapas A ir W buvo atliktas du kartus.4d paveiksle pavaizduoti eliuavimo etapai, skirti RNR eliuuoti iš granulių;eliuavimo ir maišymo įvedimo etapai yra tokie patys kaip aukščiau aprašyti RNR adsorbcijos ir plovimo etapai.Kai eliuavimo reagentai perkeliami į PGR reakcijos kamerą esant slėgiui P3 ir P4 (=0,23 baro), pasiekiamas kritinis slėgis, kad būtų užsandarinta PGR reakcijos kameros svirtis.Panašiai P4 slėgis taip pat padeda užsandarinti praėjimą į atliekų kamerą.Taigi, visi eliuavimo reagentai buvo tolygiai paskirstyti keturiose PGR reakcijos kamerose, kad būtų inicijuotos daugialypės PGR reakcijos.Aukščiau aprašyta procedūra pateikta papildomame S6 filme.
RNR adsorbcijos etape mėginys įvedamas į įleidimo angą M ir įšvirkščiamas į maišymo kamerą kartu su anksčiau laikomu granulių tirpalu.Sumaišius ir pašalinus granules, reagentai paskirstomi į atliekų kamerą.b ir c plovimo etapais, į maišymo kamerą įvesti įvairius iš anksto saugomus plovimo reagentus, o sumaišius ir pašalinus granules, reagentus perkelti į atliekų skysčio kamerą.d Eliuavimo etapas: įvedus eliuavimo reagentus, sumaišius ir ištraukus granules, reagentai perkeliami į PGR reakcijos kamerą.Kreivės rodo darbo eigą ir susijusius įvairių etapų parametrus.Slėgis yra slėgis, veikiamas per atskiras kameras.Tūris yra skysčio tūris maišymo kameroje.Visos mastelio juostos yra 1 cm.Neapdoroti duomenys pateikiami kaip neapdorotų duomenų failai.
Buvo atlikta PGR bandymo procedūra, o papildomame S7 paveiksle pateikiami šiluminiai profiliai, įskaitant 20 minučių atvirkštinės transkripcijos laiką ir 60 minučių terminio ciklo laiką (95 ir 60 ° C), o vienas terminis ciklas yra 90 s (papildomas filmas S7)..FAST-POCT vienam terminiam ciklui atlikti reikia mažiau laiko (90 sekundžių) nei įprastiniam RT-PGR (180 sekundžių vienam terminiam ciklui).Tai galima paaiškinti dideliu paviršiaus ploto ir tūrio santykiu ir maža mikro-PGR reakcijos kameros termine inercija.Kameros paviršius yra 96,6 mm2, o kameros tūris yra 25 mm3, todėl paviršiaus ir tūrio santykis yra maždaug 3,86.Kaip matyti papildomame S10 paveiksle, mūsų platformos PGR bandymo srityje galiniame skydelyje yra griovelis, todėl PGR kameros dugnas yra 200 µm storio.Prie temperatūros reguliatoriaus kaitinimo paviršiaus pritvirtintas šilumai laidus elastinis padas, užtikrinantis tvirtą kontaktą su bandymo dėžutės galine dalimi.Tai sumažina platformos šiluminę inerciją ir pagerina šildymo/vėsinimo efektyvumą.Šiluminio ciklo metu parafinas, įdėtas į platformą, išsilydo ir patenka į PGR reakcijos kamerą, veikdamas kaip sandariklis, apsaugantis nuo reagento išgaravimo ir aplinkos užteršimo (žr. papildomą filmą S8).
Visi aukščiau aprašyti PGR aptikimo procesai buvo visiškai automatizuoti naudojant pagal užsakymą pagamintą FAST-POCT instrumentą, kurį sudaro užprogramuotas slėgio valdymo blokas, magnetinio ištraukimo blokas, temperatūros valdymo blokas ir fluorescencinio signalo fiksavimo ir apdorojimo blokas.Pažymėtina, kad RNR išskyrimui naudojome FAST-POCT platformą, o tada panaudojome ekstrahuotus RNR mėginius PGR reakcijoms, palyginimui naudodami FAST-POCT sistemą ir darbalaukio PGR sistemą.Rezultatai buvo beveik tokie patys, kaip parodyta papildomame S8 paveiksle.Operatorius atlieka paprastą užduotį: įveda mėginį į M kamerą ir į prietaisą įdeda platformą.Kiekybiniai tyrimo rezultatai pasiekiami maždaug per 82 minutes.Išsamią informaciją apie FAST-POCT įrankius rasite papildomame paveikslėlyje.C9, C10 ir C11.
Gripas, kurį sukelia gripo A (IAV), B (IBV), C (ICV) ir D (IDV) virusai, yra dažnas pasaulinis reiškinys.Iš jų IAV ir IBV yra atsakingi už sunkiausius atvejus ir sezonines epidemijas, užkrečia 5–15 % pasaulio gyventojų, sukelia 3–5 milijonus sunkių atvejų ir 290 000–650 000 mirčių kasmet.Kvėpavimo takų ligos56,57.Ankstyva IAV ir IB diagnozė yra labai svarbi siekiant sumažinti sergamumą ir susijusią ekonominę naštą.Iš turimų diagnostikos metodų atvirkštinės transkriptazės polimerazės grandininė reakcija (RT-PGR) laikoma jautriausia, specifiškiausia ir tiksliausia (>99%)58,59.Iš turimų diagnostikos metodų atvirkštinės transkriptazės polimerazės grandininė reakcija (RT-PGR) laikoma jautriausia, specifiškiausia ir tiksliausia (>99%)58,59.Среди доступных диагностических методов полимеразная цепная реакция с обратной транскриптазой ительной, специфичной и точной (> 99%)58,59.Iš turimų diagnostikos metodų jautriausia, specifiškiausia ir tiksliausia laikoma atvirkštinės transkriptazės polimerazės grandininė reakcija (RT-PGR) (> 99%)58,59. Из доступных диагностических методов полимеразная цепная реакция с обратной транскриптазой тельной, специфичной и точной (>99%)58,59.Iš turimų diagnostikos metodų jautriausia, specifiškiausia ir tiksliausia laikoma atvirkštinės transkriptazės polimerazės grandininė reakcija (RT-PGR) (>99%)58,59.Tačiau naudojant tradicinius RT-PGR metodus reikia pakartotinai pipetuoti, maišyti, dozuoti ir pernešti skystį, todėl profesionalai juos gali naudoti ribotuose ištekliais.Čia FAST-POCT platforma buvo naudojama atitinkamai IAV ir IBV PCR aptikimui, kad būtų gauta jų apatinė aptikimo riba (LOD).Be to, IAV ir IBV buvo suskirstyti, kad būtų galima atskirti skirtingus patotipus įvairiose rūšyse, o tai yra perspektyvi genetinės analizės platforma ir galimybė tiksliai gydyti ligą.
Ant pav.5a pavaizduoti HAV PGR tyrimo rezultatai, naudojant kaip mėginį 150 µl išgrynintos virusinės RNR.Ant pav.5a(i) parodyta, kad esant 106 kopijų/ml HAV koncentracijai, fluorescencijos intensyvumas (ΔRn) gali siekti 0,830, o sumažinus koncentraciją iki 102 kopijų/ml, ΔRn vis tiek gali siekti 0,365, o tai atitinka didesnį nei tą. tuščios neigiamos kontrolinės grupės (0,002), maždaug 100 kartų didesnis.Kiekybiniam įvertinimui remiantis šešiais nepriklausomais eksperimentais, buvo sukurta tiesinė kalibravimo kreivė tarp log koncentracijos ir IAV ciklo slenksčio (Ct) (5a pav. (ii)), R2 = 0,993, svyruojanti nuo 102 iki 106 kopijų/ml.rezultatai gerai sutampa su įprastiniais RT-PGR metodais.Ant pav.5a (iii) rodo fluorescencinius bandymo rezultatų vaizdus po 40 FAST-POCT platformos ciklų.Mes nustatėme, kad FAST-POCT platforma gali aptikti net 102 kopijas/ml HAV.Tačiau tradicinis metodas neturi 102 kopijų / ml Ct vertės, todėl jo LOD yra apie 103 kopijos / ml.Iškėlėme hipotezę, kad tai gali būti dėl didelio burbulų maišymo efektyvumo.PGR bandymo eksperimentai buvo atlikti su išgryninta IAV RNR, siekiant įvertinti įvairius maišymo būdus, įskaitant maišymą kratant (tas pats maišymo metodas kaip ir įprastoje RT-PGR operacijoje), maišymą buteliuke (šis metodas, 3 s esant 0,12 baro) ir nemaišymą kaip kontrolinę grupę. ..Rezultatus galima rasti papildomame S12 paveiksle.Galima pastebėti, kad esant didesnei RNR koncentracijai (106 kopijos/mL), skirtingų maišymo metodų Ct reikšmės yra beveik tokios pačios kaip ir maišant burbulus.Kai RNR koncentracija nukrito iki 102 kopijų/ml, purtymo mišinys ir kontrolė neturėjo Ct verčių, o burbulinio mišinio metodas vis dar davė Ct vertę 36,9, o tai buvo žemiau Ct slenksčio 38. Rezultatai rodo dominuojančią maišymosi charakteristiką. pūslelių, o tai taip pat buvo įrodyta kitoje literatūroje, o tai taip pat gali paaiškinti, kodėl FAST-POCT platformos jautrumas yra šiek tiek didesnis nei įprastos RT-PGR.Ant pav.5b rodo išgrynintų IBV RNR mėginių PGR analizės rezultatus nuo 101 iki 106 kopijų/ml.Rezultatai buvo panašūs į IAV testą, pasiekus R2 = 0,994 ir 102 kopijų/ml LOD.
A gripo viruso (IAV) PGR analizė, kai IAV koncentracija svyruoja nuo 106 iki 101 kopijos/ml, naudojant TE buferį kaip neigiamą kontrolę (NC).i) Realaus laiko fluorescencijos kreivė.ii) tiesinė kalibravimo kreivė tarp logaritminės IAV RNR koncentracijos ir ciklo slenksčio (Ct) FAST ir įprastiniams tyrimo metodams.(iii) IAV FAST-POCT fluorescencinis vaizdas po 40 ciklų.b, gripo B viruso (IBV) PGR aptikimas naudojant i) realaus laiko fluorescencijos spektrą.(ii) tiesinė kalibravimo kreivė ir (iii) FAST-POCT IBV fluorescencinis vaizdas po 40 ciklų.Apatinė IAV ir IBV aptikimo riba (LOD), naudojant FAST-POCT platformą, buvo 102 kopijos/ml, o tai yra mažesnė nei įprastiniais metodais (103 kopijos/ml).c IAV ir IBV daugkartinio tyrimo rezultatai.GAPDH buvo naudojamas kaip teigiama kontrolė, o TE buferis buvo naudojamas kaip neigiama kontrolė, kad būtų išvengta galimo užteršimo ir fono amplifikacijos.Galima išskirti keturis skirtingus mėginių tipus: (1) tik GAPDH neigiami mėginiai (IAV-/IBV-);(2) IAV infekcija („IAV+/IBV-“) su IAV ir GAPDH;(3) IBV infekcija („IAV-/IBV+“) su IBV ir GAPDH;(4) IAV/IBV infekcija („IAV+/IBV+“) su IAV, IBV ir GAPDH.Taškinė linija žymi slenksčio liniją.n = atlikti 6 biologiškai nepriklausomi eksperimentai, duomenys pateikiami kaip ± standartinis nuokrypis.Neapdoroti duomenys pateikiami kaip neapdorotų duomenų failai.
Ant pav.5c rodo IAV/IBV multipleksavimo testo rezultatus.Čia viruso lizatas buvo naudojamas kaip mėginio tirpalas vietoj išgrynintos RNR, o keturi IAV, IBV, GAPDH (teigiama kontrolė) ir TE buferio (neigiama kontrolė) pradmenys buvo pridėti į keturias skirtingas FAST-POCT platformos reakcijos kameras.Čia naudojamos teigiamos ir neigiamos kontrolės, kad būtų išvengta galimo užteršimo ir fono pagerėjimo.Tyrimai buvo suskirstyti į keturias grupes: (1) GAPDH neigiami mėginiai („IAV-/IBV-“);(2) užkrėstas IAV („IAV+/IBV-“), palyginti su IAV ir GAPDH;(3) IBV-.užkrėstas (IAV-) -/IBV+) IBV ir GAPDH;(4) IAV/IBV („IAV+/IBV+“) infekcija su IAV, IBV ir GAPDH.Ant pav.5c parodyta, kad kai buvo naudojami neigiami mėginiai, teigiamos kontrolinės kameros fluorescencijos intensyvumas ΔRn buvo 0, 860, o IAV ir IBV ΔRn buvo panašus į neigiamą kontrolę (0, 002).IAV+/IBV-, IAV-/IBV+ ir IAV+/IBV+ grupėse IAV/GAPDH, IBV/GAPDH ir IAV/IBV/GAPDH kameros atitinkamai rodė didelį fluorescencijos intensyvumą, o kitos kameros net rodė fluorescencijos intensyvumą fone. 40 lygis po terminio ciklo.Iš aukščiau pateiktų testų FAST-POCT platforma parodė išskirtinį specifiškumą ir leido mums vienu metu patotipuoti skirtingus gripo virusus.
Norėdami patvirtinti klinikinį FAST-POCT pritaikomumą, ištyrėme 36 klinikinius mėginius (nosies tamponų mėginius) iš IB pacientų (n = 18) ir ne IB kontrolinių grupių (n = 18) (6a pav.).Informacija apie pacientą pateikta 3 papildomoje lentelėje. IB infekcijos būklė buvo nepriklausomai patvirtinta, o tyrimo protokolą patvirtino Zhejiang universiteto pirmoji susijusi ligoninė (Hangdžou, Džedziangas).Kiekvienas pacientų pavyzdys buvo suskirstytas į dvi kategorijas.Vienas buvo apdorotas naudojant FAST-POCT, o kitas buvo apdorotas naudojant darbalaukio PGR sistemą (SLAN-96P, Kinija).Abiejuose tyrimuose naudojami tie patys valymo ir aptikimo rinkiniai.Ant pav.6b parodyta FAST-POCT ir įprastinės atvirkštinės transkripcijos PGR (RT-PGR) rezultatai.Fluorescencijos intensyvumą (FAST-POCT) palyginome su -log2 (Ct), kur Ct yra įprastinės RT-PGR ciklo slenkstis.Tarp dviejų metodų buvo geras susitarimas.FAST-POCT ir RT-PGR parodė stiprią teigiamą koreliaciją su Pirsono koeficiento (r) reikšme 0,90 (6b pav.).Tada įvertinome FAST-POCT diagnostinį tikslumą.Teigiamų ir neigiamų mėginių fluorescencijos intensyvumo (FL) pasiskirstymas buvo pateiktas kaip nepriklausomas analizės matas (6c pav.).FL reikšmės buvo žymiai didesnės IB sergančių pacientų nei kontrolinių (****P = 3,31 × 10-19; dvipusis t testas) (6d pav.).Toliau buvo nubraižytos IBV imtuvo veikimo charakteristikų (ROC) kreivės.Mes nustatėme, kad diagnostikos tikslumas buvo labai geras, plotas po kreive 1 (6e pav.).Atkreipkite dėmesį, kad dėl privalomo kaukių užsakymo Kinijoje dėl COVID-19 nuo 2020 m. nenustatėme pacientų, sergančių IBD, todėl visi teigiami klinikiniai mėginiai (ty nosies tepinėlių mėginiai) buvo skirti tik IBV.
Klinikinio tyrimo planas.Iš viso 36 mėginiai, įskaitant 18 pacientų mėginių ir 18 ne gripo kontrolinių mėginių, buvo ištirti naudojant FAST-POCT platformą ir įprastą RT-PGR.b Įvertinkite FAST-POCT PGR ir įprastinės RT-PGR analitinį nuoseklumą.Rezultatai buvo teigiamai koreliuojami (Pearson r = 0,90).c Fluorescencijos intensyvumo lygiai 18 IB pacientų ir 18 kontrolinių asmenų.d IB sergančių pacientų (+) FL reikšmės buvo žymiai didesnės nei kontrolinėje grupėje (-) (****P = 3,31 × 10-19; dvipusis t testas; n = 36).Kiekvieno kvadratinio brėžinio centre esantis juodas žymeklis žymi medianą, o apatinė ir viršutinė laukelio linijos – atitinkamai 25 ir 75 procentilius.Ūsai tęsiasi iki minimalių ir didžiausių duomenų taškų, kurie nelaikomi išskirtiniais.e ROC kreivė.Taškinė linija d reiškia slenkstinę vertę, apskaičiuotą iš ROC analizės.IBV AUC yra 1. Neapdoroti duomenys pateikiami kaip neapdorotų duomenų failai.
Šiame straipsnyje pristatome FAST, kuris pasižymi idealiam POCT savybėms.Mūsų technologijos pranašumai yra šie: (1) universalus dozavimas (kaskadinis, vienalaikis, nuoseklus ir selektyvus), išleidimas pagal poreikį (greitas ir proporcingas slėgio išleidimas) ir patikimas veikimas (vibracija 150 laipsnių kampu) (2) ilgalaikis saugojimas. (2 metai pagreitinto testavimo, svorio kritimas apie 0,3%);(3) gebėjimas dirbti su skysčiais, kurių drėgnumas ir klampumas yra platus (klampumas iki 5500 cP);(4) Ekonomiškas (numatoma FAST-POCT PGR įrenginio medžiagų kaina yra maždaug 1 USD).Sujungus daugiafunkcinius dozatorius, buvo pademonstruota ir pritaikyta integruota FAST-POCT platforma, skirta A ir B gripo virusų PGR aptikimui.FAST-POCT užtrunka tik 82 minutes.Klinikiniai tyrimai su 36 nosies tamponų mėginiais parodė gerą fluorescencijos intensyvumo atitikimą standartinei RT-PGR (Pearson koeficientai > 0,9).Klinikiniai tyrimai su 36 nosies tamponų mėginiais parodė gerą fluorescencijos intensyvumo atitikimą standartinei RT-PGR (Pearson koeficientai > 0,9).Клинические тесты с 36 образцами мазков из носа показали хорошее соответствие интенсивности (коэффициенты Пирсона > 0,9).Klinikiniai tyrimai su 36 nosies tamponų mėginiais parodė gerą atitikimą standartinio RT-PGR fluorescencijos intensyvumui (Pirsono koeficientai > 0,9). RT-PGR Клинические испытания 36 образцов мазков из носа показали хорошее совпадение интенсивности Торстин флуоресц ЦР (коэффициент Пирсона > 0,9).Klinikiniai 36 nosies tamponų mėginių tyrimai parodė, kad fluorescencijos intensyvumas gerai sutampa su standartine RT-PGR (Pearson koeficientas > 0,9).Lygiagrečiai su šiuo darbu, įvairūs nauji biocheminiai metodai (pvz., plazmos terminis ciklas, imunologiniai tyrimai be amplifikacijos ir nanokūnų funkcionalizacijos tyrimai) parodė savo potencialą POCT.Tačiau dėl to, kad nėra visiškai integruotos ir tvirtos POCT platformos, šiems metodams neišvengiamai reikalingos atskiros išankstinio apdorojimo procedūros (pvz., RNR išskyrimas44, inkubavimas45 ir plovimas46), o tai dar labiau papildo dabartinį darbą šiais metodais, siekiant įgyvendinti pažangias POCT funkcijas. reikiamus parametrus.„Ftch-in-response-output“ našumas.Šiame darbe, nors oro siurblys, naudojamas FAST vožtuvui suaktyvinti, yra pakankamai mažas, kad jį būtų galima integruoti į stalinį prietaisą (S9, S10 pav.), jis vis tiek sunaudoja daug energijos ir kelia triukšmą.Iš esmės mažesnės formos pneumatinius siurblius galima pakeisti kitomis priemonėmis, pavyzdžiui, naudojant elektromagnetinę jėgą arba paspaudus pirštu.Kiti patobulinimai gali apimti, pavyzdžiui, rinkinių pritaikymą skirtingiems ir specifiniams biocheminiams tyrimams, naudojant naujus aptikimo metodus, kuriems nereikia šildymo / aušinimo sistemų, taip suteikiant POCT platformą be įrankių PGR programoms.Manome, kad atsižvelgiant į tai, kad FAST platforma suteikia galimybę manipuliuoti skysčiais, manome, kad siūloma FAST technologija suteikia galimybę sukurti bendrą platformą ne tik biomedicininiams tyrimams, bet ir aplinkos stebėjimui, maisto kokybės tyrimams, medžiagų ir vaistų sintezei. ..
Žmogaus nosies tamponų mėginių paėmimą ir naudojimą patvirtino Džedziango universiteto pirmosios dukterinės ligoninės etikos komitetas (IIT20220330B).Buvo paimti 36 nosies tamponų mėginiai, kuriuose dalyvavo 16 suaugusiųjų < 30 metų, 7 suaugusieji, vyresni nei 40 metų, ir 19 vyrų, 17 moterų.Buvo paimti 36 nosies tamponų mėginiai, kuriuose dalyvavo 16 suaugusiųjų < 30 metų, 7 suaugusieji, vyresni nei 40 metų, ir 19 vyrų, 17 moterų.Было собрано 36 образцов мазков из носа, в которых приняли участие 16 взрослых < 30 лет, 7 взрослых ста, 401 17 женщин.36 nosies tepinėlių mėginiai buvo paimti iš 16 suaugusiųjų < 30 metų amžiaus, 7 suaugusiųjų, vyresnių nei 40 metų, 19 vyrų ir 17 moterų.Demografiniai duomenys pateikti 3 papildomoje lentelėje. Iš visų dalyvių buvo gautas informuotas sutikimas.Visiems dalyviams buvo pareikšti įtarimai dėl gripo ir jie buvo pasitikrinti savanoriškai, neatlygintinai.
FAST pagrindas ir dangtelis pagaminti iš polipieno rūgšties (PLA) ir atspausdinti Ender 3 Pro 3D spausdintuvu (Shenzhen Transcend 3D Technology Co., Ltd.).Dvipusė juosta buvo įsigyta iš Adhesives Research, Inc. Modelis 90880. 100 µm storio PET plėvelė pirkta iš McMaster-Carr.Ir klijai, ir PET plėvelė buvo iškirpti naudojant Silhouette Cameo 2 pjaustytuvą iš Silhouette America, Inc. Elastinė plėvelė pagaminta iš PDMS medžiagos liejimo būdu.Pirmiausia lazerine sistema buvo nupjautas 200 µm storio PET rėmas ir priklijuotas prie 3 mm storio PMMA lakšto naudojant 100 µm dvipusę lipnią juostą.Tada į formą buvo supiltas PDMS pirmtakas (Sylgard 184; A dalis: B dalis = 10:1, Dow Corning), o PDMS pertekliui pašalinti buvo naudojamas stiklinis strypas.Po 3 valandų kietėjimo 70 °C temperatūroje 300 μm storio PDMS plėvelė gali būti nuplėšta nuo formos.
Nuotraukos, skirtos įvairiapusiškam platinimui, publikavimui pagal pareikalavimą ir patikimam veikimui, daromos naudojant didelės spartos kamerą (Sony AX700 1000 kadrų per sekundę).Patikimumo teste naudotas orbitinis kratytuvas buvo įsigytas iš SCILOGEX (SCI-O180).Oro slėgį generuoja oro kompresorius, o slėgio vertei reguliuoti naudojami keli skaitmeniniai tikslūs slėgio reguliatoriai.Srauto elgesio testavimo procesas yra toks.Į bandymo įrenginį buvo įpurškiamas iš anksto nustatytas skysčio kiekis, o srauto elgsenai užfiksuoti buvo naudojama didelės spartos kamera.Tada iš vaizdo įrašų, kuriuose užfiksuotas srauto elgesys fiksuotu laiku, buvo paimti nejudantys vaizdai, o likęs plotas buvo apskaičiuotas naudojant „Image-Pro Plus“ programinę įrangą, kuri vėliau buvo padauginta iš fotoaparato gylio, kad būtų apskaičiuotas tūris.Išsamią informaciją apie srauto elgsenos testavimo sistemą galite rasti papildomame S4 paveiksle.
Į buteliuko maišymo įrenginį įšvirkškite 50 µl mikrokaroliukų ir 100 µl dejonizuoto vandens.Mišrios našumo nuotraukos buvo daromos didelės spartos kamera kas 0,1 sekundės, esant 0,1 baro, 0,15 baro ir 0,2 baro slėgiui.Pikselių informaciją maišymo proceso metu galima gauti iš šių vaizdų naudojant nuotraukų apdorojimo programinę įrangą (Photoshop CS6).Ir maišymo efektyvumą galima pasiekti naudojant šią 53 lygtį.
kur M yra maišymo efektyvumas, N yra bendras imties pikselių skaičius, o ci ir \(\bar{c}\) yra normalizuotos ir numatomos normalizuotos koncentracijos.Maišymo efektyvumas svyruoja nuo 0 (0%, nesumaišytas) iki 1 (100%, visiškai sumaišytas).Rezultatai parodyti papildomame S6 paveiksle.
Realaus laiko RT-PGR rinkinys, skirtas IAV ir IBV, įskaitant IAV ir IBV RNR mėginius (kat. Nr. RR-0051-02/RR-0052-02, Liferiver, Kinija), Tris-EDTA buferį (TE buferio Nr. B541019) , Sangon Biotech, Kinija), Teigiamos kontrolės RNR valymo rinkinys (dalis Nr. Z-ME-0010, Liferiver, Kinija) ir GAPDH tirpalas (dalis Nr. M591101, Sangon Biotech, Kinija) yra parduodami.RNR gryninimo rinkinį sudaro surišimo buferis, plovimas A, plovimas W, eliuentas, magnetinės mikrogranulės ir akrilo nešiklis.IAV ir IBV realaus laiko RT-PGR rinkiniai apima IFVA nukleorūgščių PGR aptikimo mišinį ir RT-PGR fermentą.Į 500 µl surišimo buferio tirpalo įpilkite 6 µl AcrylCarrier ir 20 µl magnetinių granulių, gerai suplakite ir tada paruoškite granulių tirpalą.Į A ir W plovimus įpilkite 21 ml etanolio, gerai suplakite, kad gautumėte atitinkamai A ir W plovimo tirpalus.Tada 18 µl fluorescencinio PGR mišinio su IFVA nukleorūgštimi ir 1 µl RT-PGR fermento buvo įpilta į 1 µl TE tirpalo, sukratoma ir centrifuguojama keletą sekundžių, gaunant 20 µl IAV ir IBV pradmenų.
Vykdykite šią RNR gryninimo procedūrą: (1) RNR adsorbcija.Pipete įpilkite 526 µl nuosėdų tirpalo į 1,5 ml centrifugos mėgintuvėlį ir įpilkite 150 µl mėginio, tada rankiniu būdu pakratykite mėgintuvėlį aukštyn ir žemyn 10 kartų.Perkelkite 676 µl mišinio į afiniteto kolonėlę ir centrifuguokite 1,88 x 104 g 60 sekundžių.Vėliau nutekamosios nuotekos išmetamos.(2) Pirmasis plovimo etapas.Į afiniteto kolonėlę įpilkite 500 µl plovimo tirpalo A, centrifuguokite 1,88 x 104 g 40 s, o panaudotą tirpalą išmeskite.Šis plovimo procesas buvo pakartotas du kartus.(3) antrasis plovimo etapas.Į afiniteto kolonėlę įpilkite 500 µl plovimo tirpalo W, centrifuguokite 1,88 × 104 g 15 s ir išmeskite panaudotą tirpalą.Šis plovimo procesas buvo pakartotas du kartus.(4) Eliucija.Į afiniteto kolonėlę įpilkite 200 µl eliuato ir centrifuguokite 1,88 x 104 g 2 min.(5) RT-PGR: eliuatas buvo įšvirkščiamas į 20 μl pradmenų tirpalo PGR mėgintuvėlyje, tada mėgintuvėlis buvo įdėtas į realaus laiko PGR tyrimo aparatą (SLAN-96P), kad būtų atliktas RT-PGR procesas.Visas aptikimo procesas trunka maždaug 140 minučių (20 minučių RNR gryninimui ir 120 minučių PGR aptikimui).
Iš anksto buvo pridėta 526 µl granulių tirpalo, 1000 µl plovimo tirpalo A, 1000 µl plovimo tirpalo W, 200 µl eliuato ir 20 µl pradmenų tirpalo ir laikomi kamerose M, W1, W2, E ir PGR aptikimo kamerose.Platformos surinkimas.Tada 150 µl mėginio buvo pipete įpilta į kamerą M ir FAST-POCT platforma buvo įdėta į tyrimo instrumentą, parodytą papildomame S9 paveiksle.Po maždaug 82 minučių buvo gauti testo rezultatai.
Jei nenurodyta kitaip, visi tyrimo rezultatai pateikiami kaip vidurkis ± SD po mažiausiai šešių pakartojimų naudojant tik FAST-POCT platformą ir biologiškai nepriklausomus mėginius.Jokie duomenys nebuvo pašalinti iš analizės.Eksperimentai nėra atsitiktiniai.Eksperimento metu mokslininkai nebuvo akli grupinėms užduotims.
Daugiau informacijos apie studijų planavimą rasite gamtos tyrimų ataskaitos santraukoje, susietoje su šiuo straipsniu.
Duomenys, patvirtinantys šio tyrimo rezultatus, pateikiami papildomoje informacijoje.Šiame straipsnyje pateikiami pirminiai duomenys.
Chagla, Z. & Madhukar, P. COVID-19 stiprintuvai turtingose šalyse atidės vakcinas visiems.Chagla, Z. & Madhukar, P. COVID-19 stiprintuvai turtingose šalyse atidės vakcinas visiems.Chagla, Z. ir Madhukar, P. COVID-19 stiprintuvai turtingose šalyse atidės vakcinas visiems.Chagla, Z. ir Madhukar, P. revakcinacija nuo COVID-19 turtingose šalyse atidės skiepijimą visiems.Nacionalinė medicina.27, 1659–1665 (2021).
Faustas, L. ir kt.SARS-CoV-2 tyrimai mažas ir vidutines pajamas gaunančiose šalyse: prieinamumas ir įperkamumas privačiame sveikatos priežiūros sektoriuje.mikrobinė infekcija.22, 511–514 (2020).
Pasaulio Sveikatos Organizacija.Pasaulinis pasirinktų išgydomų lytiniu keliu plintančių infekcijų paplitimas ir dažnis: apžvalga ir įvertinimai.Ženeva: PSO, WHO/HIV_AIDS/2 https://apps.who.int/iris/bitstream/handle/10665/66818/WHO_HIV_AIDS_2001.02.pdf (2001).
Fenton, EM ir kt.Kelios 2D formos šoninio srauto bandymo juostelės.ASS programa.Alma Mater.Milano „Inter“.1, 124–129 (2009).
Schillingas, KM ir kt.Visiškai uždaras mikrofluidinis popieriaus analizės prietaisas.išangė.Cheminis.84, 1579–1585 (2012).
Lapenter, N. ir kt.Konkurencinga popierinė imunochromatografija kartu su fermentais modifikuotais elektrodais leidžia belaidžiu būdu stebėti ir elektrochemiškai nustatyti kotinino kiekį šlapime.Sensors 21, 1659 (2021).
Zhu, X. ir kt.Ligos biomarkerių kiekybinis įvertinimas naudojant universalią nanozimų integruotą šoninę skysčio platformą naudojant gliukometrą.biologinis jutiklis.Bioelektronika.126, 690–696 (2019).
Boo, S. ir kt.Nėštumo testo juostelė, skirta patogeninėms bakterijoms aptikti naudojant concanavalin A-žmogaus chorioninio gonadotropino-Cu3(PO4)2 hibridines nanogėles, magnetinį atskyrimą ir išmaniojo telefono nuskaitymą.Mikrokompiuteris.Žurnalas.185, 464 (2018).