Хвала вам што сте посетили ввв.цхинацдое.цом.Верзија претраживача коју користите има ограничену подршку за ЦСС.За најбоље искуство препоручујемо да користите ажурирани прегледач (или онемогућите режим компатибилности у Интернет Екплорер-у).У међувремену, да бисмо обезбедили сталну подршку, приказаћемо сајт без стилова и ЈаваСцрипт-а.
Лаб-он-а-цхип системи са могућностима на лицу места нуде потенцијал за брзу и тачну дијагнозу и корисни су у окружењима са ограниченим ресурсима где биомедицинска опрема и обучени стручњаци нису доступни.Међутим, стварање система за тестирање на месту неге који истовремено има све неопходне карактеристике за мултифункционално дозирање, ослобађање на захтев, поуздане перформансе и дуготрајно складиштење реагенса остаје велики изазов.Овде описујемо технологију микро покретних прекидача са полугом која може да манипулише течностима у било ком смеру, да обезбеди прецизан и пропорционалан одговор на примењени ваздушни притисак и остане стабилна против наглих покрета и вибрација.На основу технологије, описујемо и развој система ланчане реакције полимеразе који интегрише функције увођења реагенса, мешања и реакције у једном процесу, чиме се постиже учинак „узорак-у-одговор” за све клиничке назалне узорке од 18 пацијената са Инфлуенца и 18 појединачних контрола, у доброј сагласности интензитета флуоресценције са стандардном ланчаном реакцијом полимеразе (Пеарсонови коефицијенти > 0,9).Засновано на технологији, описујемо и развој система ланчане реакције полимеразе који интегрише функције увођења реагенса, мешања и реакције у једном процесу, чиме се постиже учинак „узорак-у-одговор” за све клиничке назалне узорке од 18 пацијената. са Инфлуенцом и 18 појединачних контрола, у доброј сагласности интензитета флуоресценције са стандардном ланчаном реакцијом полимеразе (Пеарсонови коефицијенти > 0,9).Основиваась на овој технологији, ми такође описује разраду система полиразној цепној реакцији, која объединает функции введениа реагентов, смешиваниа и реакции в једном процесу, что обезбедует виполнение «образец-в-ответ-виход» за все клинические образование из носа 18 пацијената с Грипп и 18 отдельних контрол, в хорошем соглашениу интензивности флуоресценции со стандартној полимеразној цепној реакцији (коефицијент Пирсона> 0,9).На основу ове технологије, такође описујемо развој система ланчане реакције полимеразе који комбинује функције убризгавања, мешања и реаговања у једном процесу, омогућавајући „узорак-ин-респонсе-оут“ за све клиничке назалне узорке од 18 пацијената са грипом.и 18 појединачних контрола, у доброј сагласности са стандардним интензитетом флуоресценције ланчане реакције полимеразе (Пеарсонови коефицијенти > 0,9).Засновано на овој технологији, такође описујемо развој система ланчане реакције полимеразе који интегрише функције убризгавања реагенса, мешања и реакције за анализу свих клиничких назалних узорака од 18 узорака носа пацијената у узорку. Грипа и 18 појединачних контрола, интензитет флуоресценције усклађен бунар са стандардном ланчаном реакцијом полимеразе (Пеарсонов коефицијент > 0,9).Предложена платформа гарантује поуздану аутоматизацију биомедицинске анализе и на тај начин може убрзати комерцијализацију низа уређаја за тестирање на месту неге.
Нове људске болести, као што је пандемија ЦОВИД-19 2020. која је однела животе милиона људи, представљају озбиљну претњу глобалном здрављу и људској цивилизацији1.Рано, брзо и тачно откривање болести је кључно за контролу ширења вируса и побољшање исхода лечења.Основни дијагностички екосистем заснован на централизованим лабораторијама у којима се узорци за тестирање шаљу у болнице или дијагностичке клинике и воде их професионалци тренутно ограничава приступ за скоро 5,8 милијарди људи широм света, посебно оних који живе у окружењима са ограниченим ресурсима.где недостаје скупа биомедицинска опрема и квалификовани специјалисти.клиничари 2. Стога, постоји хитна потреба да се развије јефтин и лак за коришћење система лабораторија на чипу са могућношћу тестирања на месту неге (ПОЦТ) који може пружити клиничарима правовремене дијагностичке информације како би донели одлуке о дијагнози на основу информација .и третман 3.
Смернице Светске здравствене организације (СЗО) наводе да идеална ПОЦТ треба да буде приступачна, лака за коришћење (једноставна за коришћење уз минималну обуку), тачна (избегавајте лажне негативне или лажне позитивне резултате), брза и поуздана (обезбеђује добра својства поновљивости) и испоручиво (способно за дуготрајно складиштење и лако доступно крајњим корисницима)4.Да би испунили ове захтеве, ПОЦТ системи морају да обезбеде следеће карактеристике: свестрано дозирање за смањење ручне интервенције, ослобађање на захтев да би се транспорт реагенса повећао за прецизне резултате теста и поуздане перформансе да издрже вибрације околине.Тренутно, најчешће коришћени ПОЦТ уређај је трака за бочни проток 5,6 која се састоји од неколико слојева порозних нитроцелулозних мембрана које потискују веома малу количину узорка напред, реагујући са претходно имобилизованим реагенсима капиларном силом.Иако имају предност ниске цене, лакоће употребе и брзих резултата, ПОЦТ уређаји засновани на проточним тракама могу се користити само за биолошке тестове (нпр. тестови глукозе7,8 и тестови трудноће9,10) без потребе за вишестепеним анализама.реакције (нпр. пуњење више реагенаса, мешање, мултиплексирање).Поред тога, покретачке силе које контролишу кретање течности (тј. капиларне силе) не обезбеђују добру конзистентност, посебно између серија, што резултира лошом поновљивошћу11 и чини траке бочног протока првенствено корисним за добру детекцију12,13.
Проширене производне могућности на микро и наноразмери створиле су могућности за развој микрофлуидних ПОЦТ уређаја за квантитативна мерења14,15,16,17.Подешавањем својстава интерфејса 18, 19 и геометрије канала 20, 21, 22 може се контролисати капиларна сила и брзина протока ових уређаја.Међутим, њихова поузданост, посебно за јако влажне течности, остаје неприхватљива због производних нетачности, недостатака материјала и осетљивости на вибрације околине.Поред тога, пошто се капиларни проток ствара на интерфејсу течност-гас, не може се увести додатни проток, посебно након пуњења микрофлуидног канала течношћу.Због тога, за сложенију детекцију, потребно је извршити неколико корака убризгавања узорка24,25.
Међу микрофлуидним уређајима, центрифугални микрофлуидни уређаји су тренутно једно од најбољих решења за ПОЦТ26,27.Његов погонски механизам је повољан у томе што се погонска сила може контролисати подешавањем брзине ротације.Међутим, недостатак је што је центрифугална сила увек усмерена ка спољној ивици уређаја, што отежава спровођење вишестепених реакција потребних за сложеније анализе.Иако су додатне покретачке силе (нпр. капиларе 28, 29 и многе друге 30, 31, 32, 33, 34, 35) поред центрифугалне силе уведене за мултифункционално дозирање, ипак може доћи до непредвиђеног преноса течности јер су ове додатне силе углавном наређења. величине ниже од центрифугалне силе, што их чини ефикасним само у малим радним опсезима или нису доступни на захтев са ослобађањем течности.Укључивање пнеуматских манипулација у центрифугалне микрофлуидике, као што су центрифугалне кинетичке методе 36, 37, 38, термопнеуматске методе 39 и активне пнеуматске методе 40, показало се као атрактивна алтернатива.Са контрафугодинамичким приступом, додатна шупљина и спојни микроканали су интегрисани у уређај за спољашње и унутрашње деловање, иако његова ефикасност пумпања (у распону од 75% до 90%) у великој мери зависи од броја циклуса пумпања и вискозитета. течности.У термопнеуматској методи, мембрана од латекса и комора за пренос течности су посебно дизајнирани да заптиве или поново отворе улаз када се заробљени ваздух загреје или охлади.Међутим, подешавање грејања/хлађења доводи до проблема са спорим одговором и ограничава његову употребу у термосензитивним тестовима (нпр. амплификација ланчане реакције полимеразом (ПЦР).Са активним пнеуматским приступом, ослобађање на захтев и кретање према унутра се постижу истовременом применом позитивног притиска и прецизно усклађених брзина ротације од стране мотора велике брзине.Постоје и други успешни приступи који користе само пнеуматске актуаторе (позитивни притисак 41, 42 или негативан притисак 43) и дизајн нормално затворених вентила.Узастопним притиском у пнеуматској комори течност се пумпа напред перисталтички, а нормално затворени вентил спречава повратни ток течности услед перисталтике, чиме се остварују сложене операције течности.Међутим, тренутно постоји само ограничен број микрофлуидних технологија које могу да изводе сложене течне операције у једном ПОЦТ уређају, укључујући мултифункционално дозирање, ослобађање на захтев, поуздане перформансе, дуготрајно складиштење, руковање течностима високог вискозитета, и исплатива производња.Све у исто време.Недостатак функционалне операције у више корака такође може бити један од разлога зашто је само неколико комерцијалних ПОЦТ производа као што су Цепхеид, Бинк, Висби, Цобас Лиат и Рхонда до данас успешно представљено на отвореном тржишту.
У овом раду предлажемо пнеуматски микрофлуидни актуатор заснован на технологији микро прекидача са зеленим прстеном (ФАСТ).ФАСТ комбинује сва неопходна својства у исто време за широк спектар реагенса од микролитара до милилитара.ФАСТ се састоји од еластичних мембрана, полуга и блокова.Без примене ваздушног притиска, мембране, полуге и блокови могу бити чврсто затворени, а течност унутра може се чувати дуго времена.Када се примени одговарајући притисак и подеси на дужину полуге, дијафрагма се шири и гура полугу у отворени положај, омогућавајући течности да прође.Ово омогућава мултифункционално дозирање течности каскадно, истовремено, секвенцијално или селективно.
Развили смо ПЦР систем који користи ФАСТ за генерисање резултата одговора у узорку за детекцију вируса грипа А и Б (ИАВ и ИБВ).Постигли смо доњу границу детекције (ЛОД) од 102 копије/мЛ, наш мултиплекс тест је показао специфичност за ИАВ и ИБВ и омогућио патотипизацију вируса грипа.Резултати клиничког испитивања узорка назалног бриса од 18 пацијената и 18 здравих особа показују добру подударност у интензитету флуоресценције са стандардним РТ-ПЦР (Пеарсонови коефицијенти > 0,9).Резултати клиничког испитивања узорка назалног бриса од 18 пацијената и 18 здравих особа показују добру подударност у интензитету флуоресценције са стандардним РТ-ПЦР (Пеарсонови коефицијенти > 0,9).Результати клиничких испитаниа с использованием образца мазка из носа од 18 пацијената и 18 здравих људи показују доброе соответствие интензивности флуоресценције стандардног ОТ-ПЦР (коефицијенти Пирсона > 0,9).Резултати клиничких испитивања са узорком назалног бриса од 18 пацијената и 18 здравих особа показују добро слагање интензитета флуоресценције стандардног РТ-ПЦР (Пеарсонови коефицијенти > 0,9).0,9）。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。. Результати клиничких испитаниа с использованием образов назалних мазков од 18 пацијената и 18 здравих особа показали су добро соответствие између интензивности флуоресценције и стандардне ОТ-ПЦР (коефицијент Пирсона > 0,9).Резултати клиничких испитивања назалних брисева од 18 пацијената и 18 здравих особа показали су добру сагласност између интензитета флуоресценције и стандардне РТ-ПЦР (Пеарсонов коефицијент > 0,9).Процењена цена материјала за ФАСТ-ПОЦТ уређај је приближно 1 УСД (додатна табела 1) и може се додатно смањити коришћењем метода производње великих размера (нпр. бризгање).У ствари, ПОЦТ уређаји засновани на ФАСТ-у имају све неопходне карактеристике које је прописала СЗО и компатибилни су са новим методама биохемијског тестирања као што су термални циклус плазме44, имуноесеји без амплификације45 и тестови функционализације нанотела46 који су окосница ПОЦТ система.могућност.
На сл.1а приказује структуру ФАСТ-ПОЦТ платформе, која се састоји од четири течне коморе: коморе за претходно складиштење, коморе за мешање, реакционе коморе и коморе за отпад.Кључ за контролу протока течности је ФАСТ дизајн (који се састоји од еластичних мембрана, полуга и блокова) који се налази у комори за претходно складиштење и комори за мешање.Као метода са пнеуматским активирањем, ФАСТ дизајн обезбеђује прецизну контролу протока течности, укључујући затворено/отворено пребацивање, разноврсно дозирање, отпуштање течности на захтев, поуздан рад (нпр. неосетљивост на вибрације околине) и дуготрајно складиштење.ФАСТ-ПОЦТ платформа се састоји од четири слоја: позадинског слоја, слоја еластичног филма, слоја пластичне фолије и покривног слоја, као што је приказано у увећаном приказу на слици 1б (такође је детаљно приказано на додатним сликама С1 и С2 ).Сви канали и коморе за транспорт течности (као што су коморе за претходно складиштење и реакционе коморе) су уграђене у ПЛА (полимлечна киселина) супстрате дебљине од 0,2 мм (најтањи део) до 5 мм.Еластични филмски материјал је ПДМС дебљине 300 µм који се лако шири када се примени ваздушни притисак због своје „танке дебљине“ и ниског модула еластичности (око 2,25 МПа47).Слој полиетиленског филма је направљен од полиетилен терефталата (ПЕТ) дебљине 100 µм ради заштите еластичне фолије од прекомерне деформације услед притиска ваздуха.У складу са коморама, слој супстрата има полуге повезане са покривним слојем (направљеним од ПЛА) шаркама за контролу протока течности.Еластична фолија је залепљена на позадински слој помоћу двостране лепљиве траке (АРсеал 90880) и прекривена пластичном фолијом.Три слоја су састављена на подлози коришћењем Т-спојног дизајна у слоју поклопца.Т-стезаљка има размак између две ноге.Када је штипаљка уметнута у жлеб, две ноге су се лагано савијале, а затим су се вратиле у првобитно стање и чврсто повезале поклопац и подлогу док су пролазиле кроз жлеб (додатна слика С1).Четири слоја се затим склапају помоћу конектора.
Шематски дијаграм платформе који илуструје различите функционалне одељке и карактеристике ФАСТ-а.б Увећани дијаграм ФАСТ-ПОЦТ платформе.ц Фотографија платформе поред новчића од четврт долара.
Радни механизам ФАСТ-ПОЦТ платформе приказан је на слици 2. Кључне компоненте су блокови на основном слоју и шарке на слоју поклопца, што резултира дизајном интерференције када се четири слоја склапају помоћу Т-облика. .Када се не примењује притисак ваздуха (слика 2а), спој са сметњом изазива савијање и деформацију шарке, а сила заптивке се примењује кроз полугу да притисне еластични филм на блок, а течност у шупљини заптивке се дефинише. као запечаћено стање.Треба напоменути да је у овом стању полуга савијена ка споља, као што је приказано у бочном погледу на слици 2а.Када се доведе ваздух (слика 2б), еластична мембрана се шири ка поклопцу и гура полугу нагоре, отварајући тако размак између полуге и блока да течност тече у следећу комору, која се дефинише као отворено стање. .Након ослобађања ваздушног притиска, полуга се може вратити у првобитни положај и остати затегнута због еластичности шарке.Видео снимци кретања полуге су представљени у додатном филму С1.
А. Шематски дијаграм и фотографије када су затворене.У одсуству притиска, полуга притиска мембрану на блок, а течност је запечаћена.б У добром стању.Када се примени притисак, мембрана се шири и гура полугу према горе, тако да се канал отвара и течност може да тече.ц Одредити карактеристичну величину критичног притиска.Карактеристичне димензије обухватају дужину полуге (Л), растојање између клизача и шарке (л) и дебљину избочине полуге (т).Фс је сила збијања у тачки гаса Б. к је равномерно распоређено оптерећење полуге.Тк* представља обртни момент који развија зглобна полуга.Критични притисак је притисак потребан за подизање полуге и стварање протока течности.д Теоријски и експериментални резултати односа критичног притиска и величине елемента.Изведено је н = 6 независних експеримената и подаци су приказани као ± стандардна девијација.Необрађени подаци су представљени као датотеке необрађених података.
Развијен је аналитички модел заснован на теорији греда за анализу зависности критичног притиска Пц при којем се отвара јаз од геометријских параметара (на пример, Л је дужина полуге, л је растојање између блока и шарка, С је полуга. Површина контакта са течношћу т је дебљина избочине полуге, као што је приказано на слици 2ц).Као што је детаљно описано у Додатним напоменама и Додатној слици С3, јаз се отвара када \({П}_{ц}\ге \фрац{2{Ф}_{с}л}{СЛ}\), где је Фс обртни момент \ ({Т}_{к}^{\аст}(={Ф}_{с}л)\) да би се елиминисале силе повезане са сметњама и изазвале савијање шарке.Експериментални одговор и аналитички модел показују добро слагање (слика 2д), показујући да критични притисак Пц расте са повећањем т/л и смањењем Л, што се лако објашњава класичним моделом греде, односно обртни момент расте са т /Лифт .Дакле, наша теоријска анализа јасно показује да се критични притисак може ефикасно контролисати подешавањем дужине полуге Л и односа т/л, што представља важну основу за дизајн ФАСТ-ПОЦТ платформе.
ФАСТ-ПОЦТ платформа обезбеђује мултифункционално дозирање (приказано на слици 3а са уметком и експериментом), што је најважнија карактеристика успешног ПОЦТ, где течности могу да тече у било ком правцу и било којим редоследом (каскадно, истовремено, секвенцијално) или селективно вишеканално издавање .– функција дозирања.На сл.3а(и) приказује каскадни режим дозирања у коме су две или више комора каскадно распоређене помоћу блокова за одвајање различитих реактаната и полуге за контролу отвореног и затвореног стања.Када се примени притисак, течност тече из горње у доњу комору каскадно.Треба напоменути да се каскадне коморе могу напунити влажним хемикалијама или сувим хемикалијама као што су лиофилизовани прахови.У експерименту на слици 3а(и), црвено мастило из горње коморе тече заједно са плавим прахом боје (бакар сулфат) у другу комору и постаје тамноплаво када стигне до доње коморе.Такође показује контролни притисак за течност која се пумпа.Слично томе, када је једна полуга повезана са две коморе, она постаје режим истовременог убризгавања, као што је приказано на сл.3а(ии), у којој течност може бити равномерно распоређена у две или више комора када се примени притисак.Пошто критични притисак зависи од дужине полуге, дужина полуге се може подесити да би се постигао секвенцијални образац убризгавања као што је приказано на сл.3а(иии).Дуга полуга (са критичним притиском Пц_лонг) је спојена на комору Б, а кратка полуга (са критичним притиском Пц_схорт > Пц_лонг) је спојена на комору А. Како је притисак П1 (Пц_лонг < П1 < Пц_схорт) примењен, само течност у црвеној боји може да тече у комору Б и када је притисак повећан на П2 (> Пц_схорт), плава течност може да тече у комору А. Овај режим секвенцијалног убризгавања примењује се на различите течности које се преносе у своје повезане коморе у низу, што је кључно за успешан ПОЦТ уређај.Дуга полуга (са критичним притиском Пц_лонг) је спојена на комору Б, а кратка полуга (са критичним притиском Пц_схорт > Пц_лонг) је спојена на комору А. Како је притисак П1 (Пц_лонг < П1 < Пц_схорт) примењен, само течност у црвеној боји може да тече у комору Б и када је притисак повећан на П2 (> Пц_схорт), плава течност може да тече у комору А. Овај режим секвенцијалног убризгавања примењује се на различите течности које се преносе у своје повезане коморе у низу, што је кључно за успешан ПОЦТ уређај.Длинниј ричаг (с критичким давлењем Пц_лонг) је спојен са камером Б, а кратак ричаг (с критичким давлењем Пц_схорт > Пц_лонг) је био повезан са камером А. При приложени давлениа П1 (Пц_лонг < П1 < Пц_схорт) только жидкост, вибраннаа краснаа може течь в камеру Б, и когда давление било увеличано до П2 (> Пц_схорт), синаа жидкость может течь в камеру А. Етот режим последовательного вприска применуетса к различним жидкостам, последовательно перемесаемим в соответствуусих камерах, что има решеное значение дла успешного ПОЦТ.Дуга полуга (са критичним притиском Пц_лонг) је била спојена на комору Б, а кратка полуга (са критичним притиском Пц_схорт > Пц_лонг) је спојена на комору А. Када се примени притисак П1 (Пц_лонг < П1 < Пц_схорт), само течност је истакнута у црвено може да тече у комору Б, а када је притисак повећан на П2 (> Пц_схорт), плава течност може да тече у комору А. Овај режим секвенцијалног убризгавања примењује се на различите флуиде који се секвенцијално преносе у одговарајуће коморе, што је критично за успешан ПОЦТ.уређај. Длинниј ричаг (критично давление Пц_лонг) спојен с камером Б, а кратак ричаг (критично давление Пц_схорт > Пц_лонг) повезан с камерој А.Дуга рука (критични притисак Пц_лонг) је повезана са комором Б, а кратка рука (критични притисак Пц_схорт > Пц_лонг) је повезана са комором А.При приложении давлениа П1 (Пц_лонг < П1 < Пц_схорт) в камеру Б може поступити только краснаа жидкость, а приложении давлениа до П2 (> Пц_схорт) в камеру А може поступити синаа жидкость.Када се примени притисак П1 (Пц_лонг < П1 < Пц_схорт), само црвена течност може да уђе у комору Б, а када се притисак повећа на П2 (> Пц_схорт), плава течност може да уђе у комору А. Овај режим секвенцијалног убризгавања је погодан за секвенцијални пренос разне течности у одговарајуће коморе, што је кључно за успешан рад ПОЦТ уређаја.Слика 3а(ив) показује селективни режим убризгавања, где је главна комора имала кратку (са критичним притиском Пц_схорт) и дугу полугу (са критичним притиском Пц_лонг < Пц_схорт) које су додатно повезане са комором А и комором Б, респективно. у други ваздушни канал повезан са комором Б. Да би се течност прво пребацила у комору А, на уређај су истовремено примењени притисак П1 (Пц_лонг < П1 < Пц_схорт) и П2 (П2 > П1) са П1 + П2 > Пц_схорт.Слика 3а(ив) показује селективни режим убризгавања, где је главна комора имала кратку (са критичним притиском Пц_схорт) и дугу полугу (са критичним притиском Пц_лонг < Пц_схорт) које су додатно повезане са комором А и комором Б, респективно. у други ваздушни канал повезан са комором Б. Да би се течност прво пребацила у комору А, на уређај су истовремено примењени притисак П1 (Пц_лонг < П1 < Пц_схорт) и П2 (П2 > П1) са П1 + П2 > Пц_схорт.На сл.3а(ив) показао режим селективног вприска, при которој основној камери имела кратак (критички давление Пц_схорт) и длинниј ричаг (с критичком давление Пц_лонг < Пц_схорт), которие дополнительно соединались с камерој А и камерој Б, соответственно.3а(ив) приказан је режим селективног убризгавања, у коме је главна комора имала кратку (са критичним притиском Пц_схорт) и дугу полугу (са критичним притиском Пц_лонг < Пц_схорт), које су додатно повезане са комором А и комором Б, респективно.к другоме воздушному каналу, соединеному с камером Б. Чтоби наново передать жидкость в камеру А, к устројству истовремено прикладивали давление П1 (Пц_лонг < П1 < Пц_схорт) и П2 (П2 > П1), где П1 + П2 > Пц_схорт.у други ваздушни канал повезан са комором Б. Да би се течност прво пребацила у комору А, притисци П1 (Пц_лонг < П1 < Пц_схорт) и П2 (П2 > П1) су истовремено примењени на уређај, где су П1 + П2 > Пц_схорт. 3а(ив) показује режим селективног вприска, когда основна камера има кратак стержен (с критичким дављењем Пц_схорт) и дуги стержен (с критичким дављењем Пц_лонг < Пц_схорт), спојени са камером А и камером Б, према томе, и у дополњевању другом ваздушном каналу, подклученному к комнате Б.3а(ив) приказује режим селективног убризгавања када главна комора има кратку цев (критични притисак Пц_схорт) и дугачку цев (критични притисак Пц_лонг < Пц_схорт) повезана са комором А и комором Б, и поред другог пролаза за ваздух, повезан са просторијом Б.Дакле, П2 спречава течност да уђе у комору Б;у међувремену, укупан притисак П1 + П2 је премашио критични притисак да би се активирала краћа полуга повезана са комором А како би се омогућио проток течности у комору А. Затим, када је комора Б требало да се напуни, треба само да применимо П1 (Пц_лонг < П1 < Пц_схорт) у главној комори да би се активирала дуга полуга и омогућила течност да тече у комору Б. Може се јасно приметити од времена т = 3 с до 9 с да је течност у комори А остала константна док се повећавала у комори Б када је примењен притисак П1.у међувремену, укупан притисак П1 + П2 је премашио критични притисак да би се активирала краћа полуга повезана са комором А како би се омогућио проток течности у комору А. Затим, када је комора Б требало да се напуни, треба само да применимо П1 (Пц_лонг < П1 < Пц_схорт) у главној комори да би се активирала дуга полуга и омогућила течност да тече у комору Б. Може се јасно приметити од времена т = 3 с до 9 с да је течност у комори А остала константна док се повећавала у комори Б када је примењен притисак П1.Между тем, обсее давление П1 + П2 превисило критичко давление, чтоби активирать более кратак ричаг, соединенниј с камерој А, чтоби доволит жидкость течь в камеру А. Затем, когда требуетса заполнить камеру Б, нам нужно только применить П1 (Пц_лонг < П1 < Пц_схорт ) в основној камери, чтоби активирать длинниј ричаг и дать жидкости течь в камеру Б. Можно јасно наблудать, что у периоду од т = 3 с до 9 с жидкость в камери А оставалась постоанно, в то време как в камери она увеличала.У међувремену, укупан притисак П1 + П2 је премашио критични притисак да би се активирала краћа полуга повезана са комором А како би се омогућило да течност тече у комору А. Затим када је потребно напунити комору Б, треба да применимо само П1 (Пц_лонг < П1 < Пц_схорт ) у главној комори да се активира дуга полуга и пусти течност у комору Б. Јасно се може приметити да је између т = 3 с и 9 с течност у комори А остала константна, док се у комори повећала.Б када се примени притисак П1.Истовремено, укупан притисак П1 + П2 премашује критични притисак, активирајући краћу полугу која повезује комору А, омогућавајући флуиду да тече у комору А.Када дође време да се напуни комора А, једноставно применимо П1 у главну комору и П2 у секундарну комору.На овај начин, понашање протока може се селективно пребацивати између камера А и Б. Понашање протока четири мултифункционална дистрибутивна режима може се наћи у додатном филму С2.
а Илустрација мултифункционалног додељивања, тј. (и) каскадно, (ии) симултано, (иии) секвенцијално и (ив) селективно додељивање.Криве представљају ток посла и параметре ова четири начина дистрибуције.б Резултати тестова дуготрајног складиштења у дејонизованој води и етанолу.Изведено је н = 5 независних експеримената и подаци су приказани као ± сд ц.Демонстрације теста стабилности када су уређај ФАСТ и уређај капиларног вентила (ЦВ) били у (и) статичном и (ии) вибрирајућем стању.(иии) Волумен у односу на време за ФАСТ и ЦВ уређаје на различитим угаоним фреквенцијама.д Објављивање резултата испитивања на захтев за (и) ФАСТ уређај и (ии) ЦВ уређај.(иии) Однос између запремине и времена за ФАСТ и ЦВ уређаје који користе режим повременог притиска.Све скале, 1 цм.Необрађени подаци се дају као датотеке необрађених података.
Дуготрајно складиштење реагенаса је још једна важна карактеристика успешног ПОЦТ уређаја који ће омогућити необученом особљу да рукује више реагенаса.Док су многе технологије показале свој потенцијал за дуготрајно складиштење (нпр. 35 микродиспензера, 48 блистер паковања и 49 штапића), потребан је наменски пријемни одељак за смештај пакета, што повећава цену и сложеност;штавише, ови механизми складиштења не дозвољавају дозирање на захтев и резултирају расипањем реагенса због остатака у паковању.Могућност дуготрајног складиштења је верификована спровођењем убрзаног теста животног века коришћењем ЦНЦ-обрађеног ПММА материјала због његове мале храпавости и отпорности на продирање гаса (додатна слика С5).Тест апарат је напуњен дејонизованом водом (дејонизованом водом) и 70% етанолом (симулирајући испарљиве реагенсе) на 65°Ц током 9 дана.И дејонизована вода и етанол су чувани коришћењем алуминијумске фолије да би се блокирао приступ одозго.Аррхениусова једначина и енергија активације пенетрације о којима се говори у литератури50,51 коришћене су за израчунавање еквивалента у реалном времену.На сл.3б приказује просечне резултате губитка тежине за 5 узорака чуваних на 65°Ц током 9 дана, што је еквивалентно 0,30% за дејонизовану воду и 0,72% за 70% етанол током 2 године на 23°Ц.
На сл.3ц приказује тест вибрација.Пошто је капиларни вентил (ЦВ) најпопуларнија метода руковања течностима међу постојећим ПОЦТ28,29 уређајима, за поређење је коришћен ЦВ уређај ширине 300 µм и дубине 200 µм.Може се видети да када оба уређаја мирују, течност у ФАСТ-ПОЦТ платформи заптива и течност у ЦВ уређају се блокира услед наглог ширења канала, што смањује капиларне силе.Међутим, како се угаона фреквенција орбиталног вибратора повећава, течност у ФАСТ-ПОЦТ платформи остаје затворена, али течност у ЦВ уређају тече у доњу комору (погледајте и Додатни филм С3).Ово сугерише да деформабилне шарке ФАСТ-ПОЦТ платформе могу применити снажну механичку силу на модул да би се течност у комори чврсто затворила.Међутим, у ЦВ уређајима течност се задржава због равнотеже између чврсте, ваздушне и течне фазе, стварајући нестабилност, а вибрације могу пореметити равнотежу и изазвати неочекивано понашање протока.Предност ФАСТ-ПОЦТ платформе је што обезбеђује поуздану функционалност и избегава кварове у присуству вибрација које се обично јављају током испоруке и рада.
Још једна важна карактеристика ФАСТ-ПОЦТ платформе је њено издавање на захтев, што је кључни захтев за квантитативну анализу.На сл.3д упоређује издање на захтев ФАСТ-ПОЦТ платформе и ЦВ уређаја.Од сл.3д(иии) видимо да ФАСТ уређај брзо реагује на сигнал притиска.Када се примени притисак на ФАСТ-ПОЦТ платформу, течност је текла, када је притисак отпуштен, проток је одмах престао (слика 3д(и)).Ова акција се може објаснити брзим еластичним враћањем шарке, која притиска полугу назад на блок, затварајући комору.Међутим, течност је наставила да тече у ЦВ уређају, што је на крају резултирало неочекиваном запремином течности од приближно 100 µл након што је притисак отпуштен (слика 3д (ии) и додатни филм С4).Ово се може објаснити нестанком ефекта капиларног причвршћивања након потпуног влажења ЦВ-а након прве ињекције.
Могућност руковања течностима различите влажности и вискозитета у истом уређају остаје изазов за ПОЦТ апликације.Слабо влажење може довести до цурења или другог неочекиваног понашања протока у каналима, а помоћна опрема као што су вртложни миксери, центрифуге и филтери често је потребна за припрему високо вискозних течности 52 .Тестирали смо однос између критичног притиска и особина течности (са широким опсегом квашења и вискозитета).Резултати су приказани у Табели 1 и Видео С5.Види се да се у комори могу затворити течности различите квашљивости и вискозитета, а када се примени притисак, чак и течности вискозитета до 5500 цП могу се пренети у суседну комору, што омогућава детекцију узорака са високим вискозитет (тј. спутум, веома вискозан узорак који се користи за дијагнозу респираторних болести).
Комбиновањем горе наведених мултифункционалних уређаја за дозирање, може се развити широк спектар ПОЦТ уређаја заснованих на ФАСТ-у.Пример је приказан на слици 1. Постројење садржи комору за претходно складиштење, комору за мешање, реакциону комору и комору за отпад.Реагенси се могу чувати у комори за претходно складиштење током дужег временског периода, а затим испуштати у комору за мешање.Са правим притиском, мешани реактанти се могу селективно пренети у комору за отпад или реакциону комору.
Пошто је ПЦР детекција златни стандард за откривање патогена као што су Х1Н1 и ЦОВИД-19 и укључује више корака реакције, користили смо ФАСТ-ПОЦТ платформу за ПЦР детекцију као апликацију.На сл.4 приказује процес ПЦР тестирања коришћењем ФАСТ-ПОЦТ платформе.Прво, реагенс за елуирање, реагенс магнетних микрозрнаца, раствор за прање А и раствор за испирање В су пипетирани у коморе за претходно складиштење Е, М, В1 и В2, респективно.Фазе адсорпције РНК приказане су на сл.4а и су следеће: (1) када се примени притисак П1 (=0,26 бара), узорак се креће у комору М и испушта се у комору за мешање.(2) Притисак ваздуха П2 (= 0,12 бара) се доводи преко прикључка А који је повезан са дном коморе за мешање.Иако су бројне методе мешања показале свој потенцијал у мешању течности на ПОЦТ платформама (нпр. серпентинско мешање 53, насумично мешање 54 и шаржно мешање 55), њихова ефикасност и ефективност мешања још увек нису задовољавајуће.Он усваја метод мешања мехурића, у којем се ваздух уводи у дно коморе за мешање да би се створили мехурићи у течности, након чега моћни вртлог може да постигне потпуно мешање у року од неколико секунди.Спроведени су експерименти мешања мехурића и резултати су представљени на додатној слици С6.Може се видети да када се примени притисак од 0,10 бара, потпуно мешање траје око 8 секунди.Повећањем притиска на 0,20 бара, потпуно мешање се постиже за око 2 секунде.Методе за израчунавање ефикасности мешања су представљене у одељку Методе.(3) Користите рубидијумски магнет да извучете перле, а затим поставите П3 под притисак (= 0,17 бара) кроз прикључак П да бисте реагенсе померили у комору за отпад.На сл.4б,ц показује кораке прања за уклањање нечистоћа из узорка на следећи начин: (1) Раствор за прање А из коморе В1 се испушта у комору за мешање под притиском П1.(2) Затим извршите процес мешања мехурића.(3) Раствор за прање А се преноси у комору за отпадну течност, а микрозрнце у комори за мешање се извлаче помоћу магнета.Прање В (слика 4ц) било је слично прању А (слика 4б).Треба напоменути да је сваки корак прања А и В изведен два пута.Слика 4д показује кораке елуирања за елуирање РНК из перлица;кораци увођења елуције и мешања су исти као и кораци адсорпције РНК и испирања описани горе.Како се реагенси за елуирање преносе у ПЦР реакциону комору под притисцима П3 и П4 (=0,23 бара), достиже се критични притисак да би се затворио крак ПЦР реакционе коморе.Слично, притисак П4 такође помаже да се затвори пролаз у комору за отпад.Дакле, сви реагенси за елуирање су равномерно распоређени између четири ПЦР реакционе коморе да би се покренуле мултиплекс ПЦР реакције.Горњи поступак је представљен у Додатном филму С6.
У кораку адсорпције РНК, узорак се уноси у улаз М и убризгава у комору за мешање заједно са претходно ускладиштеним раствором куглица.Након мешања и уклањања гранула, реагенси се дистрибуирају у комору за отпад.б и ц корака прања, увести различите унапред ускладиштене реагенсе за прање у комору за мешање, и након мешања и уклањања куглица, пребацити реагенсе у комору за отпадну течност.д Корак елуирања: Након увођења реагенаса за елуирање, мешања и екстракције зрна, реагенси се преносе у ПЦР реакциону комору.Криве показују ток посла и повезане параметре различитих фаза.Притисак је притисак који се врши кроз појединачне коморе.Запремина је запремина течности у комори за мешање.Све скале су 1 цм.Необрађени подаци се дају као датотеке необрађених података.
Извршена је процедура ПЦР тестирања и додатна слика С7 представља термичке профиле укључујући 20 минута времена реверзне транскрипције и 60 минута времена термичког циклуса (95 и 60 ° Ц), при чему је један термални циклус 90 с (додатни филм С7)..ФАСТ-ПОЦТ захтева мање времена за завршетак једног термичког циклуса (90 секунди) него конвенционални РТ-ПЦР (180 секунди за један термички циклус).Ово се може објаснити високим односом површине према запремини и ниском топлотном инерцијом микро-ПЦР реакционе коморе.Површина коморе је 96,6 мм2, а запремина коморе је 25 мм3, што чини однос површине и запремине приближно 3,86.Као што се види на додатној слици С10, област ПЦР теста наше платформе има жлеб на задњој плочи, чинећи дно ПЦР коморе дебљине 200 µм.Топлотно проводљива еластична подлога је причвршћена за грејну површину регулатора температуре, обезбеђујући чврст контакт са задњом страном кутије за тестирање.Ово смањује топлотну инерцију платформе и побољшава ефикасност грејања/хлађења.Током термичког циклуса, парафин уграђен у платформу се топи и тече у ПЦР реакциону комору, делујући као заптивач како би се спречило испаравање реагенса и контаминација животне средине (погледајте Додатни филм С8).
Сви горе описани процеси ПЦР детекције су потпуно аутоматизовани коришћењем ФАСТ-ПОЦТ инструмента направљеног по мери, који се састоји од програмиране јединице за контролу притиска, јединице за магнетну екстракцију, јединице за контролу температуре и јединице за хватање и обраду флуоресцентног сигнала.Треба напоменути да смо користили ФАСТ-ПОЦТ платформу за изолацију РНК, а затим смо користили екстраховане узорке РНК за ПЦР реакције користећи ФАСТ-ПОЦТ систем и десктоп ПЦР систем за поређење.Резултати су били скоро исти као што је приказано на додатној слици С8.Оператер обавља једноставан задатак: уводи узорак у М-комору и убацује платформу у инструмент.Резултати квантитативних тестова доступни су за око 82 минута.Детаљне информације о ФАСТ-ПОЦТ алатима могу се наћи на додатној слици.Ц9, Ц10 и Ц11.
Грип изазван вирусима грипа А (ИАВ), Б (ИБВ), Ц (ИЦВ) и Д (ИДВ) је уобичајена глобална појава.Од тога, ИАВ и ИБВ су одговорни за најтеже случајеве и сезонске епидемије, заразе 5-15% светске популације, узрокујући 3-5 милиона тешких случајева и узрокујући 290.000-650.000 смртних случајева годишње.Болести респираторних органа56,57.Рана дијагноза ИАВ и ИБ је од суштинског значаја за смањење морбидитета и повезаног економског оптерећења.Међу доступним дијагностичким техникама, ланчана реакција полимеразе реверзне транскриптазе (РТ-ПЦР) се сматра најосетљивијом, специфичном и најтачнијом (>99%)58,59.Међу доступним дијагностичким техникама, ланчана реакција полимеразе реверзне транскриптазе (РТ-ПЦР) се сматра најосетљивијом, специфичном и најтачнијом (>99%)58,59.Среди доступних дијагностичких методов полимеразна цепнаа реакција с повратном транскриптазојом (ОТ-ПЦР) сматра се најбољом чувственом, специфичном и точном (> 99%)58,59.Међу доступним дијагностичким методама, ланчана реакција реверзне транскриптазе полимеразом (РТ-ПЦР) се сматра најосетљивијом, специфичном и најтачнијом (> 99%)58,59. Из доступних дијагностичких методов полимеразна цепнаа реакција с повратном транскриптазојом (ОТ-ПЦР) сматра се најбољом чувственом, специфичном и тачном (>99%)58,59.Од доступних дијагностичких метода, ланчана реакција полимеразе реверзне транскриптазе (РТ-ПЦР) сматра се најосетљивијом, специфичном и најпрецизнијом (>99%)58,59.Међутим, традиционалне РТ-ПЦР методе захтевају поновљено пипетирање, мешање, дозирање и трансфер течности, ограничавајући њихову употребу од стране професионалаца у окружењима са ограниченим ресурсима.Овде је ФАСТ-ПОЦТ платформа коришћена за ПЦР детекцију ИАВ и ИБВ, респективно, да би се добила њихова доња граница детекције (ЛОД).Поред тога, ИАВ и ИБВ су мултиплексирани да би разликовали различите патотипове међу врстама, пружајући обећавајућу платформу за генетску анализу и способност прецизног лечења болести.
На сл.5а приказани су резултати ХАВ ПЦР тестирања коришћењем 150 µл пречишћене вирусне РНК као узорка.На сл.5а(и) показује да при концентрацији ХАВ од 106 копија/мл, интензитет флуоресценције (ΔРн) може да достигне 0,830, а када се концентрација смањи на 102 копије/мл, ΔРн и даље може да достигне 0,365, што одговара већем празне негативне контролне групе (0,002), око 100 пута више.За квантификацију засновану на шест независних експеримената, генерисана је линеарна калибрациона крива између лог концентрације и прага циклуса (Цт) ИАВ (слика 5а(ии)), Р2 = 0,993, у распону од 102-106 копија/мЛ.резултати се добро слажу са конвенционалним РТ-ПЦР методама.На сл.5а(иии) приказује флуоресцентне слике резултата теста након 40 циклуса ФАСТ-ПОЦТ платформе.Открили смо да ФАСТ-ПОЦТ платформа може детектовати ХАВ од само 102 копије/мЛ.Међутим, традиционална метода нема Цт вредност од 102 копије/мЛ, што је чини ЛОД од око 103 копије/мЛ.Претпоставили смо да је то можда због високе ефикасности мешања мехурића.ПЦР тест експерименти су изведени на пречишћеној ИАВ РНК да би се процениле различите методе мешања, укључујући мешање у мућкању (исти метод мешања као у конвенционалној РТ-ПЦР операцији), мешање у бочици (ова метода, 3 с на 0,12 бара) и без мешања као контролна група ..Резултати се могу наћи на додатној слици С12.Може се видети да су при вишој концентрацији РНК (106 копија/мЛ), вредности Цт различитих метода мешања скоро исте као код мешања мехурића.Када је концентрација РНК пала на 102 копије/мЛ, мешавина протресања и контроле нису имале Цт вредности, док је метода мешања мехурића и даље давала Цт вредност од 36,9, што је било испод Цт прага од 38. Резултати показују доминантну карактеристику мешања везикуле, што је такође демонстрирано у другој литератури, што такође може објаснити зашто је осетљивост ФАСТ-ПОЦТ платформе нешто већа од конвенционалне РТ-ПЦР.На сл.Слика 5б приказује резултате ПЦР анализе пречишћених узорака ИБВ РНК у распону од 101 до 106 копија/мл.Резултати су били слични ИАВ тесту, постижући Р2 = 0,994 и ЛОД од 102 копије/мЛ.
ПЦР анализа вируса инфлуенце А (ИАВ) са концентрацијама ИАВ у распону од 106 до 101 копија/мЛ користећи ТЕ пуфер као негативну контролу (НЦ).(и) Крива флуоресценције у реалном времену.(ии) Линеарна калибрациона крива између логаритамске концентрације ИАВ РНК и прага циклуса (Цт) за ФАСТ и конвенционалне методе тестирања.(иии) ИАВ ФАСТ-ПОЦТ флуоресцентна слика после 40 циклуса.б, ПЦР детекција вируса инфлуенце Б (ИБВ) са (и) спектром флуоресценције у реалном времену.(ии) Линеарна калибрациона крива и (иии) ФАСТ-ПОЦТ ИБВ флуоресцентна слика после 40 циклуса.Доња граница детекције (ЛОД) за ИАВ и ИБВ коришћењем ФАСТ-ПОЦТ платформе била је 102 копије/мЛ, што је ниже од конвенционалних метода (103 копије/мЛ).ц Резултати мултиплекс теста за ИАВ и ИБВ.ГАПДХ је коришћен као позитивна контрола, а ТЕ пуфер је коришћен као негативна контрола да би се спречила могућа контаминација и позадинско појачање.Могу се разликовати четири различита типа узорака: (1) негативни узорци само за ГАПДХ (“ИАВ-/ИБВ-”);(2) ИАВ инфекција („ИАВ+/ИБВ-“) са ИАВ и ГАПДХ;(3) ИБВ инфекција (“ИАВ-/ИБВ+”) са ИБВ и ГАПДХ;(4) ИАВ/ИБВ инфекција („ИАВ+/ИБВ+”) са ИАВ, ИБВ и ГАПДХ.Испрекидана линија представља линију прага.Урађено је н = 6 биолошки независних експеримената, подаци су приказани као ± стандардна девијација.Необрађени подаци су представљени као датотеке необрађених података.
На сл.5ц приказује резултате теста мултиплексирања за ИАВ/ИБВ.Овде је коришћен вирусни лизат као раствор узорка уместо пречишћене РНК, а четири прајмера за ИАВ, ИБВ, ГАПДХ (позитивна контрола) и ТЕ пуфер (негативна контрола) су додата у четири различите реакционе коморе ФАСТ-ПОЦТ платформе.Позитивне и негативне контроле се овде користе да би се спречила могућа контаминација и позадинско побољшање.Тестови су подељени у четири групе: (1) ГАПДХ-негативни узорци (“ИАВ-/ИБВ-”);(2) ИАВ-инфицирани („ИАВ+/ИБВ-”) у односу на ИАВ и ГАПДХ;(3) ИБВ-.инфицирани (“ИАВ-”) -/ИБВ+”) ИБВ и ГАПДХ;(4) ИАВ/ИБВ („ИАВ+/ИБВ+”) инфекција са ИАВ, ИБВ и ГАПДХ.На сл.5ц показује да када су примењени негативни узорци, интензитет флуоресценције ΔРн коморе позитивне контроле био је 0,860, а ΔРн ИАВ и ИБВ је био сличан негативној контроли (0,002).За групе ИАВ+/ИБВ-, ИАВ-/ИБВ+ и ИАВ+/ИБВ+, ИАВ/ГАПДХ, ИБВ/ГАПДХ и ИАВ/ИБВ/ГАПДХ камере су показале значајан интензитет флуоресценције, респективно, док су друге камере чак показивале интензитет флуоресценције у позадини ниво од 40 након термичког циклуса.Из горњих тестова, ФАСТ-ПОЦТ платформа је показала изузетну специфичност и омогућила нам да истовремено патотипирамо различите вирусе грипа.
Да бисмо потврдили клиничку применљивост ФАСТ-ПОЦТ-а, тестирали смо 36 клиничких узорака (узорци бриса носа) од пацијената са ИБ (н=18) и не-ИБ контрола (н=18) (Слика 6а).Информације о пацијентима су представљене у Додатној табели 3. Статус инфекције ИБ је независно потврђен, а протокол студије је одобрила прва придружена болница Универзитета Зхејианг (Хангзхоу, Зхејианг).Сваки узорак пацијената подељен је у две категорије.Један је обрађен коришћењем ФАСТ-ПОЦТ, а други је обрађен коришћењем десктоп ПЦР система (СЛАН-96П, Кина).Оба теста користе исте комплете за пречишћавање и детекцију.На сл.Слика 6б приказује резултате ФАСТ-ПОЦТ и конвенционалног ПЦР реверзне транскрипције (РТ-ПЦР).Упоредили смо интензитет флуоресценције (ФАСТ-ПОЦТ) са -лог2(Цт), где је Цт праг циклуса за конвенционални РТ-ПЦР.Постојала је добра сагласност између ове две методе.ФАСТ-ПОЦТ и РТ-ПЦР су показали снажну позитивну корелацију са вредношћу Пеарсоновог односа (р) од 0,90 (Слика 6б).Затим смо проценили дијагностичку тачност ФАСТ-ПОЦТ-а.Расподеле интензитета флуоресценције (ФЛ) за позитивне и негативне узорке дате су као независна аналитичка мера (слика 6ц).Вредности ФЛ су биле значајно веће код пацијената са ИБ него код контролне групе (****П = 3,31 × 10-19; двострани т-тест) (слика 6д).Затим су уцртане криве радних карактеристика ИБВ пријемника (РОЦ).Открили смо да је дијагностичка тачност била веома добра, са површином испод криве 1 (слика 6е).Имајте на уму да због обавезног наручивања маски у Кини због ЦОВИД-19 од 2020. године, нисмо идентификовали пацијенте са ИБД, тако да су сви позитивни клинички узорци (тј. узорци назалних брисева) били само за ИБВ.
Дизајн клиничке студије.Укупно 36 узорака, укључујући 18 узорака пацијената и 18 контрола које нису оболеле од грипа, анализирано је коришћењем ФАСТ-ПОЦТ платформе и конвенционалне РТ-ПЦР.б Процените аналитичку конзистентност између ФАСТ-ПОЦТ ПЦР и конвенционалног РТ-ПЦР.Резултати су били у позитивној корелацији (Пеарсон р = 0,90).ц Нивои интензитета флуоресценције код 18 пацијената са ИБ и 18 контрола.д Код пацијената са ИБ (+), вредности ФЛ су биле значајно веће него у контролној групи (-) (****П = 3,31 × 10-19; двострани т-тест; н = 36).За сваки квадратни графикон, црни маркер у центру представља медијану, а доња и горња линија кутије представљају 25. односно 75. перцентиле.Бркови се протежу до минималних и максималних тачака података, који се не сматрају изванредним.е РОЦ крива.Испрекидана линија д представља граничну вредност процењену из РОЦ анализе.АУЦ за ИБВ је 1. Необрађени подаци се дају као датотеке необрађених података.
У овом чланку представљамо ФАСТ, који има карактеристике потребне за идеалан ПОЦТ.Предности наше технологије укључују: (1) Свестрано дозирање (каскадно, истовремено, секвенцијално и селективно), ослобађање на захтев (брзо и пропорционално ослобађање примењеног притиска) и поуздан рад (вибрације на 150 степени) (2) дуготрајно складиштење (2 године убрзаног тестирања, губитак тежине око 0,3%);(3) способност рада са течностима са широким опсегом квашења и вискозитета (вискозитет до 5500 цП);(4) Економичан (Процењена цена материјала за ФАСТ-ПОЦТ ПЦР уређај је приближно 1 УСД).Комбинацијом мултифункционалних диспензера, демонстрирана је и примењена интегрисана ФАСТ-ПОЦТ платформа за ПЦР детекцију вируса грипа А и Б.ФАСТ-ПОЦТ траје само 82 минута.Клинички тестови са 36 узорака назалних брисева показали су добру подударност у интензитету флуоресценције са стандардним РТ-ПЦР (Пеарсонови коефицијенти > 0,9).Клинички тестови са 36 узорака назалних брисева показали су добру подударност у интензитету флуоресценције са стандардним РТ-ПЦР (Пеарсонови коефицијенти > 0,9).Клинические тести с 36 образцами мазков из носа показали су доброе соответствие интензивности флуоресценције стандардне ОТ-ПЦР (коефицијент Пирсона > 0,9).Клиничка испитивања са 36 узорака назалних брисева показала су добру сагласност са интензитетом флуоресценције стандардног РТ-ПЦР (Пеарсонови коефицијенти > 0,9).РТ-ПЦР Клинические испитаниа 36 образцов мазков из носа показали су доброе совпадение интензивности флуоресценције са стандардном ОТ-ПЦР (коефицијент Пирсона > 0,9).Клиничка испитивања 36 узорака назалних брисева показала су добру сагласност интензитета флуоресценције са стандардним РТ-ПЦР (Пеарсонов коефицијент > 0,9).Паралелно са овим радом, различите нове биохемијске методе (нпр. термални циклус плазме, имуноесеји без амплификације и тестови функционализације нанотела) показали су свој потенцијал у ПОЦТ.Међутим, због недостатка потпуно интегрисане и робусне ПОЦТ платформе, ове методе неизбежно захтевају одвојене процедуре пре обраде (нпр. изолација РНК44, инкубација45 и прање46), што додатно допуњује тренутни рад са овим методама за имплементацију напредних ПОЦТ функција са тражене параметре.перформансе дохваћања одговора-излаза.У овом раду, иако је ваздушна пумпа која се користи за активирање ФАСТ вентила довољно мала да се интегрише у стони инструмент (сл. С9, С10), она и даље троши значајну снагу и ствара буку.У принципу, пнеуматске пумпе мањег облика могу се заменити другим средствима, као што је коришћење електромагнетне силе или активирање прстом.Даља побољшања могу укључити, на пример, прилагођавање комплета за различите и специфичне биохемијске тестове, коришћењем нових метода детекције које не захтевају системе грејања/хлађења, чиме се обезбеђује ПОЦТ платформа без алата за ПЦР апликације.Верујемо да с обзиром на то да ФАСТ платформа пружа начин за манипулацију течностима, верујемо да предложена технологија ФАСТ представља потенцијал за стварање заједничке платформе не само за биомедицинско тестирање, већ и за праћење животне средине, тестирање квалитета хране, синтезу материјала и лекова ..
Сакупљање и употребу узорака назалних брисева код људи одобрио је Етички комитет прве придружене болнице Универзитета Зхејианг (ИИТ20220330Б).Прикупљено је 36 узорака брисева носа, укључујући 16 одраслих особа < 30 година, 7 одраслих > 40 година и 19 мушкараца, 17 жена.Прикупљено је 36 узорака брисева носа, укључујући 16 одраслих особа < 30 година, 7 одраслих > 40 година и 19 мушкараца, 17 жена.Било сабрано 36 образов мазков из носа, в которих принали участие 16 взрослих < 30 лет, 7 взрослих старше 40 лет, 19 мужчин и 17 женсин.Сакупљено је 36 узорака назалних брисева од 16 одраслих особа <30 година, 7 одраслих старијих од 40 година, 19 мушкараца и 17 жена.Демографски подаци су представљени у Додатној табели 3. Прибављена је информисана сагласност свих учесника.Сви учесници су били осумњичени да имају грип и добровољно су тестирани без накнаде.
ФАСТ база и поклопац су направљени од полимлечне киселине (ПЛА) и штампани су на Ендер 3 Про 3Д штампачу (Схензхен Трансценд 3Д Тецхнологи Цо., Лтд.).Двострана трака је купљена од Адхесивес Ресеарцх, Инц. Модел 90880. ПЕТ филм дебљине 100 µм је купљен од МцМастер-Царр-а.И лепак и ПЕТ филм су исечени помоћу резача Силхоуетте Цамео 2 из Силхоуетте Америца, Инц. Еластични филм је направљен од ПДМС материјала бризгањем.Прво је ПЕТ оквир дебљине 200 µм исечен помоћу ласерског система и залепљен на ПММА лим дебљине 3 мм помоћу двостране лепљиве траке од 100 µм.Прекурсор ПДМС (Силгард 184; Део А: Део Б = 10:1, Дов Цорнинг) је затим изливен у калуп и стаклена шипка је коришћена за уклањање вишка ПДМС-а.Након очвршћавања на 70°Ц током 3 сата, ПДМС филм дебљине 300 μм могао би да се ољушти са калупа.
Фотографије за разноврсну дистрибуцију, објављивање на захтев и поуздане перформансе снимају се камером велике брзине (Сони АКС700 1000 фпс).Орбитални шејкер коришћен у тесту поузданости купљен је од СЦИЛОГЕКС-а (СЦИ-О180).Притисак ваздуха генерише ваздушни компресор, а неколико дигиталних прецизних регулатора притиска се користи за подешавање вредности притиска.Процес тестирања понашања протока је следећи.Унапред одређена количина течности је убризгана у уређај за тестирање и камера велике брзине је коришћена за снимање понашања протока.Фотографије су затим узете из видео записа понашања протока у фиксним временима, а преостала површина је израчуната помоћу софтвера Имаге-Про Плус, који је затим помножен са дубином камере да би се израчунала запремина.Детаљи о систему за тестирање понашања протока могу се наћи на додатној слици С4.
Убризгајте 50 µл микрозрна и 100 µл дејонизоване воде у уређај за мешање у бочици.Фотографије мешовитих перформанси су снимљене камером велике брзине сваких 0,1 секунде при притисцима од 0,1 бара, 0,15 бара и 0,2 бара.Информације о пикселима током процеса мешања могу се добити из ових слика помоћу софтвера за обраду фотографија (Пхотосхоп ЦС6).А ефикасност мешања се може постићи следећом једначином 53.
где је М ефикасност мешања, Н је укупан број узорака пиксела, а ци и \(\бар{ц}\) су нормализоване и очекиване нормализоване концентрације.Ефикасност мешања се креће од 0 (0%, непомешано) до 1 (100%, потпуно мешано).Резултати су приказани на додатној слици С6.
РТ-ПЦР комплет у реалном времену за ИАВ и ИБВ, укључујући узорке ИАВ и ИБВ РНК (кат. бр. РР-0051-02/РР-0052-02, Лиферивер, Кина), Трис-ЕДТА пуфер (ТЕ пуфер бр. Б541019 , Сангон Биотецх, Кина), комплет за пречишћавање РНК позитивне контроле (део бр. З-МЕ-0010, Лиферивер, Кина) и ГАПДХ раствор (део бр. М591101, Сангон Биотецх, Кина) су комерцијално доступни.Комплет за пречишћавање РНК укључује пуфер за везивање, испирање А, испирање В, елуент, магнетне микроперле и акрилни носач.ИАВ и ИБВ РТ-ПЦР комплети у реалном времену укључују ИФВА мешавину за ПЦР детекцију нуклеинске киселине и РТ-ПЦР ензим.Додајте 6 µл АцрилЦарриер-а и 20 µл магнетних перли у 500 µл раствора пуфера за везивање, добро промућкајте и затим припремите раствор зрна.Додати 21 мл етанола у испирања А и В, добро промућкати да би се добили раствори за испирање А и В, респективно.Затим је 18 µл флуоресцентне ПЦР смеше са ИФВА нуклеинском киселином и 1 µл РТ-ПЦР ензима додато у 1 µл ТЕ раствора, промућкано и центрифугирано неколико секунди, добијајући 20 µл ИАВ и ИБВ прајмера.
Следите следећу процедуру пречишћавања РНК: (1) РНК адсорпција.Одпипетирајте 526 µл раствора пелета у епрувету за центрифугирање од 1,5 мл и додајте 150 µл узорка, а затим ручно протресите епрувету горе-доле 10 пута.Пренесите 676 µл смеше у афинитетну колону и центрифугирајте на 1,88 к 104 г током 60 секунди.Наредни одводи се затим одбацују.(2) Прва фаза прања.Додати 500 µл раствора за испирање А у афинитетну колону, центрифугирати на 1,88 к 104 г током 40 с и бацити истрошени раствор.Овај процес прања је поновљен два пута.(3) друга фаза прања.Додати 500 µл раствора за испирање В у афинитетну колону, центрифугирати на 1,88×104 г током 15 с и одбацити истрошени раствор.Овај процес прања је поновљен два пута.(4) Елуција.Додати 200 µл елуата у афинитетну колону и центрифугирати на 1,88 к 104 г током 2 мин.(5) РТ-ПЦР: елуат је убризган у 20 μл раствора прајмера у ПЦР епрувети, затим је епрувета стављена у апарат за ПЦР тест у реалном времену (СЛАН-96П) да би се спровео РТ-ПЦР процес.Цео процес детекције траје отприлике 140 минута (20 минута за пречишћавање РНК и 120 минута за ПЦР детекцију).
Прелиминарно је додато 526 µл раствора перли, 1000 µл раствора за испирање А, 1000 µл раствора за испирање В, 200 µл елуата и 20 µл раствора прајмера и чувано у коморама М, В1, В2, Е и ПЦР детекција.Монтажа платформе.Затим је 150 µл узорка пипетирано у комору М и ФАСТ-ПОЦТ платформа је уметнута у инструмент за тестирање приказан на додатној слици С9.Након отприлике 82 минута, резултати теста су били доступни.
Осим ако није другачије назначено, сви резултати теста су представљени као средња вредност ± СД након најмање шест понављања користећи само ФАСТ-ПОЦТ платформу и биолошки независне узорке.Ниједан податак није искључен из анализе.Експерименти нису случајни.Истраживачи нису били слепи за групне задатке током експеримента.
За више информација о дизајну студије, погледајте сажетак Извештаја о истраживању природе повезан са овим чланком.
Подаци који подржавају резултате ове студије доступни су у Додатним информацијама.Овај чланак даје оригиналне податке.
Цхагла, З. & Мадхукар, П. Појачивачи ЦОВИД-19 у богатим земљама одложиће вакцине за све.Цхагла, З. & Мадхукар, П. Појачивачи ЦОВИД-19 у богатим земљама одложиће вакцине за све.Цхагла, З. и Мадхукар, П. Појачивачи ЦОВИД-19 у богатим земљама ће одложити вакцине за све.Цхагла, З. и Мадхукар, П. Ревакцинација ЦОВИД-19 у богатим земљама ће одложити вакцинацију за све.Национална медицина.27, 1659–1665 (2021).
Фауст, Л. ет ал.Тестирање на САРС-ЦоВ-2 у земљама са ниским и средњим приходима: доступност и приступачност у приватном здравственом сектору.микробна инфекција.22, 511–514 (2020).
Светска здравствена организација.Глобална преваленција и инциденција одабраних излечивих полно преносивих инфекција: преглед и процене.Женева: СЗО, ВХО/ХИВ_АИДС/2 хттпс://аппс.вхо.инт/ирис/битстреам/хандле/10665/66818/ВХО_ХИВ_АИДС_2001.02.пдф (2001).
Фентон, ЕМ ет ал.Вишеструке 2Д обликоване тест траке за бочни проток.АСС апликација.Алма Матер.Интер Милано.1, 124–129 (2009).
Сцхиллинг, КМ и др.Потпуно затворен микрофлуидни уређај за анализу на бази папира.чмар.Хемијски.84, 1579–1585 (2012).
Лапентер, Н. ет ал.Компетитивна имунохроматографија заснована на папиру у комбинацији са ензимски модификованим електродама омогућава бежично праћење и електрохемијско одређивање котинина у урину.Сензори 21, 1659 (2021).
Зху, Кс. ет ал.Квантификација биомаркера болести са свестраном платформом за течност интегрисаном у нанозиме помоћу глукометра.биолошки сензор.Биоелектроника.126, 690–696 (2019).
Боо, С. ет ал.Тест трака за трудноћу за детекцију патогених бактерија коришћењем хибридног наноцвета конкавалина А-хуманог хорионског гонадотропина-Цу3(ПО4)2, магнетне сепарације и очитавања са паметног телефона.микрорачунар.Магазине.185, 464 (2018).