Grazas por visitar www.chinacdoe.com.A versión do navegador que estás a usar ten soporte CSS limitado.Para obter a mellor experiencia, recomendámosche que utilices un navegador actualizado (ou que desactives o modo de compatibilidade en Internet Explorer).Mentres tanto, para garantir a asistencia continua, renderizaremos o sitio sen estilos e JavaScript.
Os sistemas Lab-on-a-chip con capacidades in situ ofrecen o potencial para un diagnóstico rápido e preciso e son útiles en entornos con recursos limitados onde non se dispón de equipos biomédicos e profesionais adestrados.Non obstante, a creación dun sistema de probas no punto de atención que teña simultaneamente todas as funcións necesarias para a dispensación multifuncional, a liberación baixo demanda, o rendemento fiable e o almacenamento a longo prazo dos reactivos segue sendo un gran desafío.Aquí describimos unha tecnoloxía de microinterruptor de viaxe accionada por panca que pode manipular fluídos en calquera dirección, proporcionar unha resposta precisa e proporcional á presión de aire aplicada e permanecer estable contra movementos e vibracións bruscos.Baseándonos na tecnoloxía, tamén describimos o desenvolvemento dun sistema de reacción en cadea da polimerase que integra as funcións de introdución de reactivos, mestura e reacción nun só proceso, que logra un rendemento de "mostra en resposta" para todas as mostras nasais clínicas de 18 pacientes con Gripe e 18 controis individuais, en boa concordancia de intensidade de fluorescencia coa reacción en cadea da polimerase estándar (coeficientes de Pearson > 0,9).Baseándonos na tecnoloxía, tamén describimos o desenvolvemento dun sistema de reacción en cadea da polimerase que integra as funcións de introdución de reactivos, mestura e reacción nun só proceso, que logra un rendemento de "mostra-in-resposta-out" para todas as mostras nasais clínicas de 18 pacientes. con Gripe e 18 controis individuais, en boa concordancia de intensidade de fluorescencia coa reacción en cadea da polimerase estándar (coeficientes de Pearson > 0,9).Основываясь на этой технологии, мы также описываем разработку системы полимеразной цезной цеработку системы полимеразной церазной церологии единяет функции ведения реагентов, смешивания и реакции в одном процессе, что обеспеч-беспеч виви ответ-выход» для всех клинических образцов из носа от 18 пациентов с Грипп и 18 отдельных контролей, в хорошем соответствии интенсивности флуоресценции со станондаропй соответствии еакцией (коэффициенты Пирсона> 0,9).Baseándonos nesta tecnoloxía, tamén describimos o desenvolvemento dun sistema de reacción en cadea da polimerase que combina as funcións de inxectar, mesturar e reaccionar nun único proceso, permitindo a mostra en resposta para todas as mostras nasais clínicas de 18 pacientes con gripe.e 18 controis individuais, en boa concordancia coa intensidade estándar de fluorescencia da reacción en cadea da polimerase (coeficientes de Pearson > 0,9).Con base nesta tecnoloxía, tamén describimos o desenvolvemento dun sistema de reacción en cadea da polimerase que integra funcións de inxección de reactivos, mestura e reacción para analizar todas as mostras nasais clínicas de 18 mostras de pacientes nasais na mostra. Influenza e 18 controis individuais, intensidade de fluorescencia igualada. ben con reacción en cadea da polimerase estándar (coeficiente de Pearson > 0,9).A plataforma proposta garante unha automatización fiable da análise biomédica e, polo tanto, pode acelerar a comercialización dunha serie de dispositivos de proba no punto de atención.
As enfermidades humanas emerxentes, como a pandemia de COVID-19 de 2020 que se cobrou a vida de millóns de persoas, representan unha grave ameaza para a saúde mundial e a civilización humana1.A detección precoz, rápida e precisa das enfermidades é fundamental para controlar a propagación do virus e mellorar os resultados do tratamento.Un ecosistema de diagnóstico básico baseado en laboratorios centralizados onde as mostras de proba se envían a hospitais ou clínicas de diagnóstico e son dirixidas por profesionais está actualmente restrinxindo o acceso a case 5.800 millóns de persoas en todo o mundo, especialmente as que viven en entornos con recursos limitados.onde faltan equipos biomédicos caros e especialistas cualificados.médicos 2. Así, hai unha necesidade urxente de desenvolver un sistema lab-on-a-chip barato e fácil de usar con capacidade de probas no punto de atención (POCT) que poida proporcionar aos médicos información de diagnóstico oportuna para tomar decisións de diagnóstico informadas. .e tratamento 3.
As directrices da Organización Mundial da Saúde (OMS) establecen que un POCT ideal debe ser accesible, fácil de usar (fácil de usar cunha formación mínima), preciso (evita falsos negativos ou falsos positivos), rápido e fiable (proporciona boas propiedades de repetibilidade) e entregable (capaz de almacenar a longo prazo e facilmente dispoñible para os usuarios finais)4.Para cumprir estes requisitos, os sistemas POCT deben proporcionar as seguintes características: dosificación versátil para reducir a intervención manual, liberación baixo demanda para o transporte de reactivos a escala para obter resultados de probas precisos e un rendemento fiable para soportar vibracións ambientais.Actualmente, o dispositivo POCT máis utilizado é a banda de fluxo lateral5,6 formada por varias capas de membranas porosas de nitrocelulosa que empuxan unha cantidade moi pequena de mostra cara adiante, reaccionando con reactivos previamente inmobilizados por forza capilar.Aínda que teñen a vantaxe de ser baixo custo, facilidade de uso e resultados rápidos, os dispositivos POCT baseados en tiras de fluxo só se poden utilizar para probas biolóxicas (por exemplo, probas de glicosa7,8 e probas de embarazo9,10) sen requirir análises en varias etapas.reaccións (por exemplo, carga de múltiples reactivos, mestura, multiplexación).Ademais, as forzas impulsoras que controlan o movemento do fluído (é dicir, as forzas capilares) non proporcionan unha boa consistencia, especialmente entre lotes, o que resulta nunha mala reproducibilidade11 e facendo que as bandas de fluxo laterais sexan principalmente útiles para unha boa detección12,13.
As capacidades de fabricación ampliadas a micro e nanoescala crearon oportunidades para o desenvolvemento de dispositivos POCT microfluídicos para medicións cuantitativas14,15,16,17.Axustando as propiedades da interface 18, 19 e a xeometría das canles 20, 21, 22, pódese controlar a forza capilar e o caudal destes dispositivos.Non obstante, a súa fiabilidade, especialmente para líquidos moi mollados, segue sendo inaceptable debido a imprecisións de fabricación, defectos materiais e sensibilidade ás vibracións ambientais.Ademais, dado que se crea un fluxo capilar na interface líquido-gas, non se pode introducir ningún fluxo adicional, especialmente despois de encher a canle microfluídica con líquido.Polo tanto, para unha detección máis complexa, débense realizar varios pasos de inxección da mostra24,25.
Entre os dispositivos microfluídicos, os dispositivos microfluídicos centrífugos son actualmente unha das mellores solucións para POCT26,27.O seu mecanismo de accionamento é vantaxoso porque a forza motriz pódese controlar axustando a velocidade de rotación.Non obstante, a desvantaxe é que a forza centrífuga sempre se dirixe cara ao bordo exterior do dispositivo, o que dificulta a implementación das reaccións de varios pasos necesarias para análises máis complexas.Aínda que se introducen forzas impulsoras adicionais (por exemplo, capilares 28, 29 e moitos outros 30, 31, 32, 33, 34, 35) ademais da forza centrífuga para a dosificación multifuncional, aínda pode ocorrer transferencia imprevista de líquido porque estas forzas adicionais son xeralmente ordes. de magnitude inferior á forza centrífuga, polo que só son efectivos en intervalos de operación pequenos ou non están dispoñibles baixo demanda con liberación de líquido.A incorporación de manipulacións pneumáticas á microfluídica centrífuga como os métodos cinéticos centrífugos 36, 37, 38, os métodos termopneumáticos 39 e os métodos pneumáticos activos 40 demostrou ser unha alternativa atractiva.Co enfoque contrafugodinámico, unha cavidade adicional e microcanles de conexión están integrados no dispositivo para a acción tanto externa como interna, aínda que a súa eficiencia de bombeo (no rango do 75% ao 90%) depende moito do número de ciclos de bombeo e da viscosidade. do líquido.No método termopneumático, a membrana de látex e a cámara de transferencia de fluído están deseñadas especificamente para selar ou reabrir a entrada cando o volume de aire atrapado se quenta ou arrefría.Non obstante, a configuración de quecemento/arrefriamento introduce problemas de resposta lenta e limita o seu uso en ensaios termosensibles (por exemplo, amplificación da reacción en cadea da polimerase (PCR)).Cun enfoque pneumático activo, a liberación baixo demanda e o movemento cara a dentro conséguense mediante a aplicación simultánea de presión positiva e velocidades de rotación coincidentes con precisión por motores de alta velocidade.Hai outros enfoques exitosos que usan só actuadores pneumáticos (presión positiva 41, 42 ou presión negativa 43) e deseños de válvulas normalmente pechadas.Ao aplicar presión sucesivamente na cámara pneumática, o líquido é bombeado cara adiante de forma peristáltica, e a válvula normalmente pechada evita o refluxo do líquido debido ao peristaltismo, realizando así operacións líquidas complexas.Non obstante, actualmente só hai un número limitado de tecnoloxías microfluídicas que poden realizar operacións líquidas complexas nun único dispositivo POCT, incluíndo dispensación multifuncional, liberación baixo demanda, rendemento fiable, almacenamento a longo prazo, manipulación de líquidos de alta viscosidade, e fabricación rendible.Todo ao mesmo tempo.A falta dunha operación funcional de varios pasos tamén pode ser unha das razóns polas que só algúns produtos POCT comerciais como Cepheid, Binx, Visby, Cobas Liat e Rhonda foron introducidos con éxito no mercado aberto ata a data.
Neste artigo, propoñemos un actuador neumático microfluídico baseado na tecnoloxía de microinterruptores de anel verde (FAST).FAST combina todas as propiedades necesarias ao mesmo tempo para unha ampla gama de reactivos desde microlitros ata mililitros.FAST consta de membranas elásticas, pancas e bloques.Sen a aplicación de presión de aire, as membranas, as pancas e os bloques poden pecharse firmemente e o líquido no interior pódese almacenar durante moito tempo.Cando se aplica a presión adecuada e se axusta á lonxitude da panca, o diafragma se expande e empurra a panca á posición aberta, permitindo que o fluído pase.Isto permite a medición multifuncional de líquidos en cascada, de forma simultánea, secuencial ou selectiva.
Desenvolvemos un sistema de PCR mediante FAST para xerar resultados de resposta na mostra para a detección dos virus da gripe A e B (IAV e IBV).Conseguimos un límite inferior de detección (LOD) de 102 copias/ml, o noso ensaio múltiple mostrou especificidade para IAV e IBV e permitiu a patotipificación do virus da gripe.Os resultados das probas clínicas utilizando a mostra de cotonete nasal de 18 pacientes e 18 individuos sans mostran unha boa concordancia na intensidade de fluorescencia coa RT-PCR estándar (coeficientes de Pearson > 0,9).Os resultados das probas clínicas utilizando a mostra de cotonete nasal de 18 pacientes e 18 individuos sans mostran unha boa concordancia na intensidade de fluorescencia coa RT-PCR estándar (coeficientes de Pearson > 0,9).Результаты клинических испытаний с использованием образца мазка из носа от 18 пациди 18 паца изца показывают хорошее соответствие интенсивности флуоресценции стандартной ОТ-ПЦРетни ценции ОТ-ПЦРетни фи 0.Os resultados dos ensaios clínicos utilizando unha mostra de cotonete nasal de 18 pacientes e 18 individuos sans mostran un bo acordo entre a intensidade de fluorescencia da RT-PCR estándar (coeficientes de Pearson > 0,9).0.9) Результаты клинических испытаний с использованием образцов назальных мазков от 18 пыетов 18 поцов лиц показали хорошее соответствие между интенсивностью флуоресценции и стандартствие (ОЦТной ОТной ОП ирсона > 0,9).Os resultados dos ensaios clínicos que utilizaron mostras de cotonete nasal de 18 pacientes e 18 individuos sans mostraron un bo acordo entre a intensidade da fluorescencia e a RT-PCR estándar (coeficiente de Pearson > 0,9).O custo do material estimado dun dispositivo FAST-POCT é de aproximadamente 1 USD (táboa complementaria 1) e pódese reducir aínda máis empregando métodos de fabricación a gran escala (por exemplo, o moldeo por inxección).De feito, os dispositivos POCT baseados en FAST teñen todas as características necesarias obrigadas pola OMS e son compatibles con novos métodos de proba bioquímica como o ciclo térmico de plasma44, os inmunoensaios sen amplificación45 e as probas de funcionalización de nanocorpos46 que son a columna vertebral dos sistemas POCT.posibilidade.
Sobre a fig.A figura 1a mostra a estrutura da plataforma FAST-POCT, que consta de catro cámaras de líquido: unha cámara de prealmacenamento, unha cámara de mestura, unha cámara de reacción e unha cámara de residuos.A clave para o control do fluxo de fluídos é o deseño FAST (formado por membranas elásticas, pancas e bloques) situado na cámara de prealmacenamento e na cámara de mestura.Como método accionado pneumáticamente, o deseño FAST proporciona un control preciso do fluxo de fluído, incluíndo conmutación pechada/aberta, dosificación versátil, liberación de fluído baixo demanda, funcionamento fiable (por exemplo, insensibilidade á vibración ambiental) e almacenamento a longo prazo.A plataforma FAST-POCT consta de catro capas: unha capa de respaldo, unha capa de película elástica, unha capa de película plástica e unha capa de cobertura, como se mostra nunha vista ampliada na figura 1b (tamén se mostra en detalle nas figuras complementarias S1 e S2). ).Todas as canles e cámaras de transporte de fluídos (como as cámaras de prealmacenamento e de reacción) están incrustadas en substratos de PLA (ácido poliláctico) que van desde 0,2 mm (parte máis fina) ata 5 mm de espesor.O material da película elástica é un PDMS de 300 µm de espesor que se expande facilmente cando se aplica presión de aire debido ao seu "espesor fino" e ao seu baixo módulo de elasticidade (uns 2,25 MPa47).A capa de película de polietileno está feita de tereftalato de polietileno (PET) cun espesor de 100 µm para protexer a película elástica da deformación excesiva debido á presión do aire.Correspondente ás cámaras, a capa de substrato ten pancas conectadas á capa de cobertura (feita de PLA) mediante bisagras para controlar o fluxo de líquido.A película elástica pegouse á capa de apoio usando cinta adhesiva de dobre cara (ARseal 90880) e cubriuse cunha película plástica.Ensamblaron tres capas sobre un substrato utilizando un deseño de clip en T na capa de cobertura.A abrazadeira en T ten un espazo entre dúas patas.Cando se inseriu o clip na ranura, as dúas patas dobraron lixeiramente, despois volveron ao seu estado orixinal e uniron firmemente a tapa e o respaldo mentres pasaban pola ranura (figura complementaria S1).As catro capas son entón montadas mediante conectores.
Diagrama esquemático da plataforma que ilustra os distintos compartimentos funcionais e características de FAST.b Diagrama ampliado da plataforma FAST-POCT.c Foto da plataforma xunto a unha moeda de un cuarto de dólar estadounidense.
O mecanismo de traballo da plataforma FAST-POCT móstrase na figura 2. Os compoñentes clave son os bloques da capa base e as bisagras da capa de cuberta, o que resulta nun deseño de interferencia cando as catro capas se ensamblan mediante unha forma de T. .Cando non se aplica presión de aire (fig. 2a), o axuste por interferencia fai que a bisagra se doble e se deforme e aplícase unha forza de selado a través da panca para presionar a película elástica contra o bloque e defínese o líquido na cavidade do selado. como estado selado.Nótese que neste estado, a panca está dobrada cara a fóra, como se mostra na vista lateral da figura 2a.Cando se subministra aire (Fig. 2b), a membrana elástica se expande cara a fóra cara á tapa e empurra a panca cara arriba, abrindo así un espazo entre a panca e o bloque para que o fluído flúe cara á cámara seguinte, que se define como un estado aberto. .Despois da liberación da presión do aire, a panca pode volver á súa posición orixinal e permanecer apertada debido á elasticidade da bisagra.Os vídeos dos movementos da panca preséntanse na película complementaria S1.
A. Diagrama esquemático e fotografías cando están pechados.En ausencia de presión, a panca presiona a membrana contra o bloque e o líquido está selado.b En bo estado.Cando se aplica presión, a membrana se expande e empurra a panca cara arriba, polo que a canle ábrese e o fluído pode fluír.c Determine o tamaño característico da presión crítica.As dimensións características inclúen a lonxitude da panca (L), a distancia entre o control deslizante e a bisagra (l) e o grosor da protuberancia da panca (t).Fs é a forza de compactación no punto de aceleración B. q é a carga uniformemente distribuída na panca.Tx* representa o par desenvolvido pola panca articulada.A presión crítica é a presión necesaria para elevar a panca e facer fluír o fluído.d Resultados teóricos e experimentais da relación entre a presión crítica e o tamaño do elemento.Realizáronse n = 6 experimentos independentes e os datos móstranse como ± desviación estándar.Os datos en bruto preséntanse como ficheiros de datos en bruto.
Desenvolveuse un modelo analítico baseado na teoría do feixe para analizar a dependencia da presión crítica Pc á que se abre a brecha dos parámetros xeométricos (por exemplo, L é a lonxitude da panca, l é a distancia entre o bloque e o bisagra, S é a panca A área de contacto co líquido t é o grosor da protuberancia da panca, como se mostra na figura 2c).Como se detalla nas notas complementarias e na figura complementaria S3, a brecha ábrese cando \({P}_{c}\ge \frac{2{F}_{s}l}{SL}\), onde Fs é o par \ ({T}_{x}^{\ast}(={F}_{s}l)\) para eliminar as forzas asociadas a un axuste de interferencia e facer que a bisagra se doble.A resposta experimental e o modelo analítico mostran unha boa concordancia (Fig. 2d), mostrando que a presión crítica Pc aumenta ao aumentar t/l e a diminuír L, o que se explica facilmente polo modelo clásico de feixe, é dicir, o par aumenta con t/Lift. .Así, a nosa análise teórica mostra claramente que a presión crítica pode controlarse eficazmente axustando a lonxitude da panca L e a relación t/l, o que proporciona unha base importante para o deseño da plataforma FAST-POCT.
A plataforma FAST-POCT proporciona dispensación multifuncional (mostrada na Figura 3a con inserción e experimento), que é a característica máis importante do POCT exitoso, onde os fluídos poden fluír en calquera dirección e en calquera orde (en cascada, simultánea, secuencial) ou multicanle selectiva. dispensación.- Función de dosificación.Sobre a fig.A figura 3a(i) mostra un modo de dosificación en cascada no que dúas ou máis cámaras están en cascada usando bloques para separar os distintos reactivos e unha panca para controlar os estados aberto e pechado.Cando se aplica presión, o líquido flúe desde a cámara superior á inferior en cascada.Nótese que as cámaras en cascada pódense encher con produtos químicos húmidos ou secos como po liofilizado.No experimento da figura 3a (i), a tinta vermella da cámara superior flúe xunto co colorante en po azul (sulfato de cobre) cara á segunda cámara e vólvese azul escuro cando chega á cámara inferior.Tamén mostra a presión de control para o fluído que se bombea.Do mesmo xeito, cando unha panca está conectada a dúas cámaras, pasa a ser o modo de inxección simultánea, como se mostra na fig.3a(ii), no que o líquido pode distribuírse uniformemente en dúas ou máis cámaras cando se aplica presión.Dado que a presión crítica depende da lonxitude da panca, a lonxitude da panca pódese axustar para conseguir un patrón de inxección secuencial como se mostra na fig.3a(iii).Conectouse unha panca longa (con presión crítica Pc_long) á cámara B e unha palanca curta (con presión crítica Pc_short > Pc_long) á cámara A. Como presión P1 (Pc_long < P1 < Pc_short), só se aplicou o líquido en vermello. pode fluír á cámara B e cando a presión aumentou a P2 (> Pc_short), o líquido azul pode fluír á cámara A. Este modo de inxección secuencial aplícase a diferentes líquidos que se transfiren ás súas cámaras relacionadas en secuencia, o que é fundamental para un POCT exitoso. dispositivo.Conectouse unha panca longa (con presión crítica Pc_long) á cámara B e unha palanca curta (con presión crítica Pc_short > Pc_long) á cámara A. Como presión P1 (Pc_long < P1 < Pc_short), só se aplicou o líquido en vermello. pode fluír á cámara B e cando a presión aumentou a P2 (> Pc_short), o líquido azul pode fluír á cámara A. Este modo de inxección secuencial aplícase a diferentes líquidos que se transfiren ás súas cámaras relacionadas en secuencia, o que é fundamental para un POCT exitoso. dispositivo.Длинный рычаг (с к итеским давлением pc_long) ыы соединеignн с керой b, аотв aí сы сы сы сы сы сы сы сы сы сы сы с р р р р р р а с оединен с камерой A. п п приожении давления p1 (pc_long
a Ilustración da asignación multifuncional, é dicir, (i) asignación en cascada, (ii) simultánea, (iii) secuencial e (iv) asignación selectiva.As curvas representan o fluxo de traballo e os parámetros destes catro modos de distribución.b Resultados das probas de almacenamento a longo prazo en auga desionizada e etanol.Realizáronse n = 5 experimentos independentes e os datos móstranse como ± sd c.Demostracións de probas de estabilidade cando o dispositivo FAST e o dispositivo de válvula capilar (CV) estaban en estado (i) estático e (ii) vibratorio.(iii) Volume contra tempo para dispositivos FAST e CV en varias frecuencias angulares.d Publicación dos resultados das probas baixo demanda para (i) dispositivo FAST e (ii) dispositivo CV.(iii) Relación entre o volume e o tempo dos dispositivos FAST e CV que utilizan o modo de presión intermitente.Todas as barras de escala, 1 cm.Os datos en bruto ofrécense como ficheiros de datos en bruto.
O almacenamento a longo prazo dos reactivos é outra característica importante dun dispositivo POCT exitoso que permitirá que o persoal sen formación manipule varios reactivos.Aínda que moitas tecnoloxías demostraron o seu potencial para o almacenamento a longo prazo (por exemplo, 35 microdispensadores, 48 paquetes de blíster e 49 paquetes de varas), é necesario un compartimento de recepción dedicado para acomodar o paquete, o que aumenta o custo e a complexidade;ademais, estes mecanismos de almacenamento non permiten a dispensación baixo demanda e provocan un desperdicio de reactivos debido aos restos dos envases.Verificouse a capacidade de almacenamento a longo prazo realizando unha proba de vida acelerada utilizando material PMMA mecanizado por CNC debido á súa lixeira rugosidade e resistencia á permeación de gas (Figura complementaria S5).O aparello de proba encheuse con auga desionizada (auga desionizada) e etanol ao 70% (simulando reactivos volátiles) a 65 °C durante 9 días.Tanto a auga desionizada como o etanol almacenáronse usando papel de aluminio para bloquear o acceso desde arriba.Para calcular o equivalente en tempo real utilizáronse a ecuación de Arrhenius e a enerxía de activación da penetración descritas na literatura50,51.Sobre a fig.A figura 3b mostra os resultados medios de perda de peso de 5 mostras almacenadas a 65 °C durante 9 días, o que equivale ao 0,30 % para a auga desionizada e ao 0,72 % para o etanol ao 70 % durante 2 anos a 23 °C.
Sobre a fig.3c mostra a proba de vibración.Dado que a válvula capilar (CV) é o método de manexo de fluídos máis popular entre os dispositivos POCT28,29 existentes, utilizouse un dispositivo CV de 300 µm de ancho e 200 µm de profundidade para a comparación.Pódese ver que, cando ambos os dispositivos permanecen estacionarios, o fluído da plataforma FAST-POCT sela e o fluído do dispositivo CV se bloquea debido á expansión repentina da canle, o que reduce as forzas capilares.Non obstante, a medida que aumenta a frecuencia angular do vibrador orbital, o fluído da plataforma FAST-POCT permanece selado, pero o fluído do dispositivo CV flúe cara á cámara inferior (consulta tamén a película complementaria S3).Isto suxire que as bisagras deformables da plataforma FAST-POCT poden aplicar unha forte forza mecánica ao módulo para pechar firmemente o líquido na cámara.Non obstante, nos dispositivos CV, o líquido é retido debido ao equilibrio entre as fases sólida, aire e líquida, creando inestabilidade e as vibracións poden alterar o equilibrio e provocar un comportamento de fluxo inesperado.A vantaxe da plataforma FAST-POCT é que proporciona unha funcionalidade fiable e evita fallos ante a presenza de vibracións que adoitan producirse durante a entrega e a operación.
Outra característica importante da plataforma FAST-POCT é o seu lanzamento baixo demanda, que é un requisito fundamental para a análise cuantitativa.Sobre a fig.3d compara a versión baixo demanda da plataforma FAST-POCT e do dispositivo CV.Da fig.3d(iii) vemos que o dispositivo FAST responde rapidamente ao sinal de presión.Cando se aplicou presión á plataforma FAST-POCT, o fluído fluía, cando se soltaba a presión, o fluxo detívose inmediatamente (Fig. 3d(i)).Esta acción pódese explicar polo rápido retorno elástico da bisagra, que presiona a panca cara atrás contra o bloque, pechando a cámara.Non obstante, o fluído continuou a fluír no dispositivo CV, o que finalmente provocou un volume de fluído inesperado de aproximadamente 100 µl despois de que se liberara a presión (Figura 3d(ii) e película complementaria S4).Isto pódese explicar pola desaparición do efecto de pinning capilar tras a humectación completa do CV despois da primeira inxección.
A capacidade de manexar líquidos de humectabilidade e viscosidade variables no mesmo dispositivo segue sendo un reto para as aplicacións POCT.A mala mollabilidade pode provocar fugas ou outro comportamento de fluxo inesperado nas canles, e moitas veces son necesarios equipos auxiliares como mesturadores de vórtice, centrífugas e filtros para preparar líquidos altamente viscosos 52 .Probamos a relación entre a presión crítica e as propiedades do fluído (cunha ampla gama de humectabilidade e viscosidade).Os resultados móstranse na táboa 1 e no vídeo S5.Pódese ver que na cámara pódense selar líquidos de diferente humectabilidade e viscosidade, e cando se aplica presión, mesmo líquidos cunha viscosidade de ata 5500 cP pódense transferir á cámara adxacente, o que permite detectar mostras con viscosidade (é dicir, esputo, unha mostra moi viscosa utilizada para o diagnóstico de enfermidades respiratorias).
Ao combinar os dispositivos de dispensación multifuncionais anteriores, pódese desenvolver unha ampla gama de dispositivos POCT baseados en FAST.Un exemplo móstrase na Figura 1. A planta contén unha cámara de prealmacenamento, unha cámara de mestura, unha cámara de reacción e unha cámara de residuos.Os reactivos pódense almacenar na cámara de prealmacenamento durante períodos prolongados de tempo e despois descargarse na cámara de mestura.Coa presión adecuada, os reactivos mesturados pódense transferir selectivamente a unha cámara de residuos ou a unha cámara de reacción.
Dado que a detección por PCR é o estándar de ouro para detectar patóxenos como H1N1 e COVID-19 e implica múltiples pasos de reacción, utilizamos a plataforma FAST-POCT para a detección por PCR como aplicación.Sobre a fig.4 mostra o proceso de proba de PCR usando a plataforma FAST-POCT.En primeiro lugar, pipetáronse o reactivo de elución, o reactivo de microperlas magnéticas, a solución de lavado A e a solución de lavado W nas cámaras de prealmacenamento E, M, W1 e W2, respectivamente.As fases da adsorción do ARN móstranse na fig.4a e son as seguintes: (1) cando se aplica a presión P1 (=0,26 bar), a mostra móvese á cámara M e é descargada á cámara de mestura.(2) A presión de aire P2 (= 0,12 bar) é subministrada a través do orificio A conectado ao fondo da cámara de mestura.Aínda que varios métodos de mestura demostraron o seu potencial na mestura de líquidos en plataformas POCT (por exemplo, a mestura en serpentina 53, a mestura aleatoria 54 e a mestura en lotes 55), a súa eficiencia e eficacia de mestura aínda non son satisfactorias.Adopta o método de mestura de burbullas, no que se introduce aire no fondo da cámara de mestura para crear burbullas no líquido, despois do cal o poderoso vórtice pode lograr a mestura completa en segundos.Realizáronse experimentos de mestura de burbullas e os resultados preséntanse na figura complementaria S6.Pódese ver que cando se aplica unha presión de 0,10 bar, a mestura completa leva uns 8 segundos.Aumentando a presión a 0,20 bar, conséguese a mestura completa en aproximadamente 2 segundos.Os métodos para calcular a eficiencia da mestura preséntanse na sección Métodos.(3) Use un imán de rubidio para extraer as perlas e, a continuación, presione P3 (= 0,17 bar) a través do porto P para mover os reactivos á cámara de residuos.Sobre a fig.4b,c mostra os pasos de lavado para eliminar as impurezas da mostra do seguinte xeito: (1) A disolución de lavado A da cámara W1 é descargada na cámara de mestura a presión P1.(2) Despois faga o proceso de mestura de burbullas.(3) A solución de lavado A transfírese á cámara de líquido residual e as microperlas da cámara de mestura son retiradas polo imán.O lavado W (Fig. 4c) foi semellante ao lavado A (Fig. 4b).Nótese que cada paso de lavado A e W realizouse dúas veces.A figura 4d mostra os pasos de elución para eluír o ARN das perlas;os pasos de elución e introdución da mestura son os mesmos que os pasos de adsorción e lavado de ARN descritos anteriormente.A medida que os reactivos de elución se transfiren á cámara de reacción de PCR baixo presións P3 e P4 (=0,23 bar), alcánzase a presión crítica para selar o brazo da cámara de reacción de PCR.Do mesmo xeito, a presión P4 tamén axuda a selar o paso á cámara de residuos.Así, todos os reactivos de elución distribuíronse uniformemente entre as catro cámaras de reacción de PCR para iniciar as reaccións de PCR múltiple.O procedemento anterior preséntase na película complementaria S6.
Na etapa de adsorción de ARN, a mostra introdúcese na entrada M e inxéctase na cámara de mestura xunto coa solución de perlas almacenada previamente.Despois de mesturar e eliminar os gránulos, os reactivos distribúense na cámara de residuos.b e c pasos de lavado, introduza varios reactivos de lavado previamente almacenados na cámara de mestura e, despois de mesturar e eliminar as perlas, transfire os reactivos á cámara de líquido residual.d Paso de elución: despois de introducir os reactivos de elución, mesturar e extraer perlas, os reactivos transfírense á cámara de reacción de PCR.As curvas mostran o fluxo de traballo e os parámetros relacionados das distintas etapas.A presión é a presión exercida a través das cámaras individuais.O volume é o volume de líquido na cámara de mestura.Todas as barras de escala miden 1 cm.Os datos en bruto ofrécense como ficheiros de datos en bruto.
Realizouse un procedemento de proba de PCR e a Figura complementaria S7 presenta perfís térmicos que inclúen 20 minutos de tempo de transcrición inversa e 60 minutos de tempo de ciclo térmico (95 e 60 ° C), cun ciclo térmico de 90 s (Película complementaria S7)..FAST-POCT require menos tempo para completar un ciclo térmico (90 segundos) que a RT-PCR convencional (180 segundos para un ciclo térmico).Isto pódese explicar pola alta relación entre superficie e volume e a baixa inercia térmica da cámara de reacción micro-PCR.A superficie da cámara é de 96,6 mm2 e o volume da cámara de 25 mm3, o que fai que a relación superficie a volume sexa de aproximadamente 3,86.Como se ve na Figura complementaria S10, a área de proba de PCR da nosa plataforma ten unha ranura no panel posterior, o que fai que a parte inferior da cámara de PCR teña un grosor de 200 µm.Unha almofada elástica condutora térmicamente está unida á superficie de calefacción do controlador de temperatura, garantindo un contacto estreito coa parte traseira da caixa de proba.Isto reduce a inercia térmica da plataforma e mellora a eficiencia de calefacción/refrixeración.Durante o ciclo térmico, a parafina incrustada na plataforma derrete e flúe na cámara de reacción da PCR, actuando como selante para evitar a evaporación dos reactivos e a contaminación ambiental (consulte a película complementaria S8).
Todos os procesos de detección de PCR descritos anteriormente foron totalmente automatizados mediante un instrumento FAST-POCT feito a medida, que consta dunha unidade de control de presión programada, unha unidade de extracción magnética, unha unidade de control de temperatura e unha unidade de captura e procesamento de sinal fluorescente.Cabe destacar que usamos a plataforma FAST-POCT para o illamento de ARN e despois usamos as mostras de ARN extraídas para as reaccións de PCR usando o sistema FAST-POCT e o sistema de PCR de escritorio para a comparación.Os resultados foron case os mesmos que se mostran na figura complementaria S8.O operador realiza unha tarefa sinxela: introduce a mostra na cámara M e introduce a plataforma no instrumento.Os resultados das probas cuantitativas están dispoñibles nuns 82 minutos.Na figura complementaria pódese atopar información detallada sobre as ferramentas FAST-POCT.C9, C10 e C11.
A gripe causada polos virus da gripe A (IAV), B (IBV), C (ICV) e D (IDV) é un fenómeno global común.Deles, o IAV e o IBV son os responsables dos casos máis graves e das epidemias estacionais, infectando entre un 5 e un 15% da poboación mundial, causando entre 3 e 5 millóns de casos graves e causando entre 290.000 e 650.000 mortes anuais.Enfermidades respiratorias56,57.O diagnóstico precoz de IAV e IB é esencial para reducir a morbilidade e a carga económica asociada.Entre as técnicas de diagnóstico dispoñibles, a reacción en cadea da polimerase transcriptase inversa (RT-PCR) considérase a máis sensible, específica e precisa (>99%)58,59.Entre as técnicas de diagnóstico dispoñibles, a reacción en cadea da polimerase transcriptase inversa (RT-PCR) considérase a máis sensible, específica e precisa (>99%)58,59.Среди доступных диагностических методов полимеразная цепная реакция с обратной тратной транскрой Птанскрия полимеразная ется наиболее чувствительной, специфичной и точной (> 99%)58,59.Entre os métodos de diagnóstico dispoñibles, a reacción en cadea da polimerase transcriptase inversa (RT-PCR) considérase o máis sensible, específico e preciso (> 99%)58,59. Из доступных диагностических методов полимеразная цепная реакция с обратной транских транстерий Птазная цепная реакция с обратной транских ся наиболее чувствительной, специфичной и точной (>99%)58,59.Dos métodos de diagnóstico dispoñibles, a reacción en cadea da polimerase transcriptase inversa (RT-PCR) considérase o máis sensible, específico e preciso (>99%)58,59.Non obstante, os métodos tradicionais de RT-PCR requiren pipeteo, mestura, dispensación e transferencia repetidas de fluído, o que limita o seu uso por parte dos profesionais en contextos de recursos limitados.Aquí, utilizouse a plataforma FAST-POCT para a detección por PCR de IAV e IBV, respectivamente, para obter o seu límite inferior de detección (LOD).Ademais, IAV e IBV foron multiplexados para discriminar entre diferentes patotipos entre especies, proporcionando unha plataforma prometedora para a análise xenética e a capacidade de tratar a enfermidade con precisión.
Sobre a fig.A figura 5a mostra os resultados das probas de PCR de HAV usando 150 µl de ARN viral purificado como mostra.Sobre a fig.5a(i) mostra que a unha concentración de HAV de 106 copias/ml, a intensidade de fluorescencia (ΔRn) pode chegar a 0,830, e cando a concentración se reduce a 102 copias/ml, ΔRn aínda pode chegar a 0,365, o que corresponde a superior a esa. do grupo de control negativo baleiro (0,002), unhas 100 veces maior.Para a cuantificación baseada en seis experimentos independentes, xerouse unha curva de calibración lineal entre a concentración logarítmica e o limiar do ciclo (Ct) do IAV (Fig. 5a (ii)), R2 = 0,993, que varía de 102-106 copias/mL.os resultados están en boa concordancia cos métodos convencionais de RT-PCR.Sobre a fig.5a(iii) mostra imaxes fluorescentes dos resultados das probas despois de 40 ciclos da plataforma FAST-POCT.Descubrimos que a plataforma FAST-POCT pode detectar VHA tan baixo como 102 copias/ml.Non obstante, o método tradicional non ten un valor Ct de 102 copias/ml, polo que é un LOD de aproximadamente 103 copias/ml.A hipótese de que isto pode deberse á alta eficiencia da mestura de burbullas.Realizáronse experimentos de proba de PCR en ARN IAV purificado para avaliar varios métodos de mestura, incluíndo a mestura por axitación (o mesmo método de mestura que na operación RT-PCR convencional), a mestura en vial (este método, 3 s a 0,12 bar) e sen mestura como grupo control. ..Os resultados pódense atopar na figura complementaria S12.Pódese ver que a unha concentración de ARN máis alta (106 copias/ml), os valores de Ct dos diferentes métodos de mestura son case os mesmos que para a mestura de burbullas.Cando a concentración de ARN baixou a 102 copias/mL, a mestura de axitación e os controis non tiñan valores de Ct, mentres que o método de mestura de burbullas aínda daba un valor de Ct de 36,9, que estaba por debaixo do limiar de Ct de 38. Os resultados mostran unha característica de mestura dominante. vesículas, que tamén se demostrou noutra literatura, o que tamén pode explicar por que a sensibilidade da plataforma FAST-POCT é lixeiramente superior á RT-PCR convencional.Sobre a fig.A figura 5b mostra os resultados da análise por PCR de mostras de ARN de IBV purificadas que van de 101 a 106 copias/ml.Os resultados foron similares aos da proba IAV, conseguindo un R2 = 0,994 e un LOD de 102 copias/ml.
unha análise por PCR do virus da gripe A (IAV) con concentracións de IAV que van de 106 a 101 copias/ml usando tampón TE como control negativo (NC).(i) Curva de fluorescencia en tempo real.(ii) Curva de calibración lineal entre a concentración logarítmica de ARN de IAV e o limiar do ciclo (Ct) para os métodos de proba FAST e convencionais.(iii) Imaxe fluorescente IAV FAST-POCT despois de 40 ciclos.b, detección por PCR do virus da gripe B (IBV) con (i) espectro de fluorescencia en tempo real.(ii) Curva de calibración lineal e (iii) Imaxe de fluorescencia FAST-POCT IBV despois de 40 ciclos.O límite inferior de detección (LOD) para IAV e IBV usando a plataforma FAST-POCT foi de 102 copias/ml, o que é menor que os métodos convencionais (103 copias/ml).c Resultados das probas multiplexadas para IAV e IBV.Utilizouse GAPDH como control positivo e tampón TE como control negativo para evitar posibles contaminacións e amplificación de fondo.Pódense distinguir catro tipos de mostra diferentes: (1) mostras negativas só para GAPDH ("IAV-/IBV-");(2) Infección por IAV ("IAV+/IBV-") con IAV e GAPDH;(3) infección por IBV (“IAV-/IBV+”) con IBV e GAPDH;(4) Infección por IAV/IBV (“IAV+/IBV+”) con IAV, IBV e GAPDH.A liña de puntos representa a liña de limiar.Realizáronse n = 6 experimentos bioloxicamente independentes, os datos móstranse como ± desviación estándar.Os datos en bruto preséntanse como ficheiros de datos en bruto.
Sobre a fig.A 5c mostra os resultados da proba de multiplexación para IAV/IBV.Aquí, o lisado de virus utilizouse como solución de mostra en lugar de ARN purificado, e engadíronse catro cebadores para IAV, IBV, GAPDH (control positivo) e tampón TE (control negativo) a catro cámaras de reacción diferentes da plataforma FAST-POCT.Aquí utilízanse controis positivos e negativos para evitar posibles contaminacións e mellorar o fondo.As probas dividíronse en catro grupos: (1) Mostras negativas para GAPDH (“IAV-/IBV-”);(2) infectados con IAV ("IAV+/IBV-") fronte a IAV e GAPDH;(3) IBV-.infectados (“IAV-”) -/IBV+”) IBV e GAPDH;(4) Infección por IAV/IBV (“IAV+/IBV+”) con IAV, IBV e GAPDH.Sobre a fig.5c mostra que cando se aplicaron mostras negativas, a intensidade de fluorescencia ΔRn da cámara de control positivo era 0,860 e o ΔRn de IAV e IBV era similar ao control negativo (0,002).Para os grupos IAV+/IBV-, IAV-/IBV+ e IAV+/IBV+, as cámaras IAV/GAPDH, IBV/GAPDH e IAV/IBV/GAPDH mostraron unha intensidade de fluorescencia significativa, respectivamente, mentres que as outras cámaras incluso mostraron intensidade de fluorescencia nun fondo. nivel de 40 despois do ciclo térmico.A partir das probas anteriores, a plataforma FAST-POCT mostrou unha especificidade sobresaliente e permitiunos patotipar simultáneamente diferentes virus da gripe.
Para validar a aplicabilidade clínica de FAST-POCT, probamos 36 mostras clínicas (mostras de cotonete nasal) de pacientes IB (n = 18) e controis non IB (n = 18) (Figura 6a).A información do paciente preséntase na táboa complementaria 3. O estado de infección do IB confirmouse de forma independente e o protocolo de estudo foi aprobado polo Primeiro Hospital Afiliado da Universidade de Zhejiang (Hangzhou, Zhejiang).Cada mostra de pacientes dividiuse en dúas categorías.Un procesouse mediante FAST-POCT e o outro mediante un sistema PCR de escritorio (SLAN-96P, China).Ambos os ensaios usan os mesmos kits de purificación e detección.Sobre a fig.A figura 6b mostra os resultados do FAST-POCT e da PCR de transcrición inversa convencional (RT-PCR).Comparamos a intensidade de fluorescencia (FAST-POCT) con -log2 (Ct), onde Ct é o limiar do ciclo para a RT-PCR convencional.Houbo un bo acordo entre os dous métodos.FAST-POCT e RT-PCR mostraron unha forte correlación positiva cun valor da razón de Pearson (r) de 0,90 (Figura 6b).A continuación, avaliamos a precisión diagnóstica de FAST-POCT.As distribucións de intensidade de fluorescencia (FL) para mostras positivas e negativas proporcionáronse como medida analítica independente (Fig. 6c).Os valores de FL foron significativamente máis altos nos pacientes con IB que nos controis (****P = 3,31 × 10-19; proba t de dúas colas) (Fig. 6d).A continuación, trazáronse as curvas de características operativas do receptor IBV (ROC).Descubrimos que a precisión diagnóstica era moi boa, cunha área baixo a curva de 1 (Fig. 6e).Teña en conta que, debido ao pedido obrigatorio de máscaras en China debido ao COVID-19 a partir de 2020, non identificamos pacientes con IBD, polo que todas as mostras clínicas positivas (é dicir, as mostras de hisopo nasal) foron só para IBV.
Deseño do estudo clínico.Un total de 36 mostras, incluíndo 18 mostras de pacientes e 18 controis non gripais, foron analizadas mediante a plataforma FAST-POCT e a RT-PCR convencional.b Valorar a coherencia analítica entre a FAST-POCT PCR e a RT-PCR convencional.Os resultados foron correlacionados positivamente (Pearson r = 0,90).c Niveis de intensidade de fluorescencia en 18 pacientes con IB e 18 controis.d En pacientes con IB (+), os valores de FL foron significativamente máis altos que no grupo control (-) (****P = 3,31 × 10-19; proba t de dúas colas; n = 36).Para cada parcela cadrada, o marcador negro no centro representa a mediana, e as liñas inferior e superior da caixa representan os percentiles 25 e 75, respectivamente.Os bigotes esténdense ata os puntos de datos mínimo e máximo, que non se consideran valores atípicos.e curva ROC.A liña de puntos d representa o valor límite estimado a partir da análise ROC.O AUC para IBV é 1. Os datos en bruto ofrécense como ficheiros de datos en bruto.
Neste artigo, presentamos FAST, que ten as características necesarias para un POCT ideal.As vantaxes da nosa tecnoloxía inclúen: (1) Dosificación versátil (en cascada, simultánea, secuencial e selectiva), liberación baixo demanda (liberación rápida e proporcional da presión aplicada) e funcionamento fiable (vibración a 150 graos) (2) almacenamento a longo prazo (2 anos de probas aceleradas, perda de peso preto do 0,3%);(3) a capacidade de traballar con líquidos cunha ampla gama de humectabilidade e viscosidade (viscosidade de ata 5500 cP);(4) Económico (o custo do material estimado do dispositivo FAST-POCT PCR é de aproximadamente 1 USD).Mediante a combinación de dispensadores multifuncionais, demostrouse e aplicouse unha plataforma FAST-POCT integrada para a detección por PCR dos virus da gripe A e B.FAST-POCT só leva 82 minutos.As probas clínicas con 36 mostras de cotonete nasal mostraron unha boa concordancia na intensidade da fluorescencia coa RT-PCR estándar (coeficientes de Pearson > 0,9).As probas clínicas con 36 mostras de cotonete nasal mostraron unha boa concordancia na intensidade da fluorescencia coa RT-PCR estándar (coeficientes de Pearson > 0,9).Клинические тесты с 36 образцами мазков из носа показали хорошее соотстветствие интестон интестова ндартной ОТ-ПЦР (коэффициенты Пирсона > 0,9).As probas clínicas con 36 mostras de hisopos nasais mostraron un bo acordo coa intensidade de fluorescencia da RT-PCR estándar (coeficientes de Pearson > 0,9). RT-PCR Клинические испытания 36 образцов мазков из носа показали хорошее совпадение интение интенцов из носа показали хорошее совпадение интенцов интеницов из носа показали тандартной ОТ-ПЦР (коэффициент Пирсона > 0,9).As probas clínicas de 36 mostras de cotonete nasal mostraron un bo acordo da intensidade da fluorescencia coa RT-PCR estándar (coeficiente de Pearson > 0,9).Paralelamente a este traballo, varios métodos bioquímicos emerxentes (por exemplo, o ciclo térmico do plasma, os inmunoensaios sen amplificación e os ensaios de funcionalización de nanocorpos) mostraron o seu potencial en POCT.Non obstante, debido á falta dunha plataforma POCT totalmente integrada e robusta, estes métodos inevitablemente requiren procedementos de pre-procesamento separados (por exemplo, illamento de ARN44, incubación45 e lavado46), o que complementa aínda máis o traballo actual con estes métodos para implementar funcións POCT avanzadas con os parámetros necesarios.rendemento de busca-en-resposta-saída.Neste traballo, aínda que a bomba de aire utilizada para activar a válvula FAST é o suficientemente pequena como para integrarse nun instrumento de mesa (Fig. S9, S10), aínda consume enerxía importante e xera ruído.En principio, as bombas pneumáticas de menor factor de forma pódense substituír por outros medios, como o uso da forza electromagnética ou a actuación dos dedos.Outras melloras poden incluír, por exemplo, a adaptación de kits para ensaios bioquímicos diferentes e específicos, utilizando novos métodos de detección que non requiren sistemas de calefacción/refrixeración, proporcionando así unha plataforma POCT sen ferramentas para aplicacións de PCR.Cremos que, dado que a plataforma FAST ofrece unha forma de manipular líquidos, cremos que a tecnoloxía FAST proposta presenta o potencial para crear unha plataforma común non só para probas biomédicas, senón tamén para seguimento ambiental, probas de calidade dos alimentos, síntese de materiais e medicamentos. ..
A recollida e o uso de mostras de hisopos nasais humanos foi aprobado polo Comité de Ética do Primeiro Hospital Afiliado da Universidade de Zhejiang (IIT20220330B).Recolléronse 36 mostras de cotonete nasal, que inclúen 16 adultos < 30 anos, 7 adultos > 40 anos e 19 homes e 17 mulleres.Recolléronse 36 mostras de cotonete nasal, que inclúen 16 adultos < 30 anos, 7 adultos > 40 anos e 19 homes e 17 mulleres.Было собрано 36 образцов мазков из носа, в которых приняли участие 16 взрослых мазков из носа, в которых приняли участие 16 взрослых 30 летро, 37 летро лет, 19 мужчин e 17 женщин.Recolléronse trinta e seis mostras de hisopo nasal de 16 adultos < 30 anos, 7 adultos maiores de 40 anos, 19 homes e 17 mulleres..Os datos demográficos preséntanse na táboa complementaria 3. Obtívose o consentimento informado de todos os participantes.Todos os participantes foron sospeitosos de padecer gripe e foron probados voluntariamente sen compensación.
A base e a tapa FAST están feitas de ácido poliláctico (PLA) e impresas pola impresora 3D Ender 3 Pro (Shenzhen Transcend 3D Technology Co., Ltd.).A cinta adhesiva de dobre cara foi adquirida a Adhesives Research, Inc. Modelo 90880. A película de PET de 100 µm de espesor foi adquirida a McMaster-Carr.Tanto o adhesivo como a película de PET cortáronse co cortador Silhouette Cameo 2 de Silhouette America, Inc. A película elástica está feita de material PDMS mediante moldeado por inxección.En primeiro lugar, un marco de PET de 200 µm de espesor foi cortado cun sistema láser e pegado a unha folla de PMMA de 3 mm de espesor usando cinta adhesiva de dobre cara de 100 µm.O precursor de PDMS (Sylgard 184; Parte A: Parte B = 10:1, Dow Corning) vertiuse no molde e utilizouse unha varilla de vidro para eliminar o exceso de PDMS.Despois de curar a 70° C durante 3 horas, a película de PDMS de 300 μm de espesor poderíase desprender do molde.
As fotos para distribución versátil, publicación baixo demanda e rendemento fiable tómanse cunha cámara de alta velocidade (Sony AX700 1000 fps).O agitador orbital usado na proba de fiabilidade foi adquirido de SCILOGEX (SCI-O180).A presión do aire é xerada por un compresor de aire e utilízanse varios reguladores de presión dixitais de precisión para axustar o valor de presión.O proceso de proba do comportamento do fluxo é o seguinte.Inxectouse unha cantidade predeterminada de fluído no dispositivo de proba e utilizouse unha cámara de alta velocidade para rexistrar o comportamento do fluxo.Despois tomáronse imaxes fixas de vídeos do comportamento do fluxo en momentos fixos, e a área restante calculouse mediante o software Image-Pro Plus, que se multiplicou despois pola profundidade da cámara para calcular o volume.Os detalles do sistema de proba de comportamento do fluxo pódense atopar na figura complementaria S4.
Inxectar 50 µl de microperlas e 100 µl de auga desionizada no dispositivo de mestura do frasco.Tomáronse fotografías de rendemento mixto cunha cámara de alta velocidade cada 0,1 segundos a presións de 0,1 bar, 0,15 bar e 0,2 bar.A información de píxeles durante o proceso de mestura pódese obter a partir destas imaxes mediante un software de procesamento de fotografías (Photoshop CS6).E a eficacia da mestura pódese conseguir coa seguinte ecuación 53.
onde M é a eficiencia de mestura, N é o número total de píxeles da mostra e ci e \(\bar{c}\) son as concentracións normalizadas e esperadas.A eficiencia de mestura varía de 0 (0%, sen mestura) a 1 (100%, totalmente mesturado).Os resultados móstranse na figura complementaria S6.
Kit de RT-PCR en tempo real para IAV e IBV, incluíndo mostras de ARN de IAV e IBV (núm. cat. RR-0051-02/RR-0052-02, Liferiver, China), tampón Tris-EDTA (tampón TE no. B541019 , Sangon Biotech, China), o kit de purificación de ARN de control positivo (núm. de peza Z-ME-0010, Liferiver, China) e a solución GAPDH (número de peza M591101, Sangon Biotech, China) están dispoñibles comercialmente.O kit de purificación de ARN inclúe un tampón de unión, un lavado A, un lavado W, un eluyente, microperlas magnéticas e un soporte acrílico.Os kits de RT-PCR en tempo real de IAV e IBV inclúen a mestura de detección de ácidos nucleicos IFVA para PCR e o encima RT-PCR.Engade 6 µl de AcrylCarrier e 20 µl de esferas magnéticas a 500 µl de solución tampón de unión, axita ben e despois prepara a solución de perlas.Engadir 21 ml de etanol aos lavados A e W, axitar ben para obter solucións dos lavados A e W, respectivamente.A continuación, engadíronse 18 µl de mestura fluorescente de PCR con ácido nucleico IFVA e 1 µl de enzima RT-PCR a 1 µl de solución TE, axitárono e centrifugáronse durante varios segundos, obtendo 20 µl de cebadores IAV e IBV.
Siga o seguinte procedemento de purificación de ARN: (1) Adsorción de ARN.Pipetear 526 µl da solución de sedimentos nun tubo de centrífuga de 1,5 ml e engadir 150 µl de mostra, despois axitar manualmente o tubo arriba e abaixo 10 veces.Transferir 676 µl da mestura á columna de afinidade e centrifugar a 1,88 x 104 g durante 60 segundos.Despois descartanse os drenaxes posteriores.(2) A primeira fase do lavado.Engadir 500 µl de solución de lavado A á columna de afinidade, centrifugar a 1,88 x 104 g durante 40 s e descartar a solución gastada.Este proceso de lavado repetiuse dúas veces.(3) a segunda etapa de lavado.Engadir 500 µl de solución de lavado W á columna de afinidade, centrifugar a 1,88 x 104 g durante 15 s e descartar a solución gastada.Este proceso de lavado repetiuse dúas veces.(4) Elución.Engadir 200 µl de eluido á columna de afinidade e centrifugar a 1,88 x 104 g durante 2 min.(5) RT-PCR: o eluato inxectouse en 20 μl da solución de cebador nun tubo de PCR, despois colocouse o tubo nun aparello de proba de PCR en tempo real (SLAN-96P) para levar a cabo o proceso de RT-PCR.Todo o proceso de detección leva aproximadamente 140 minutos (20 minutos para a purificación de ARN e 120 minutos para a detección por PCR).
Engadíronse previamente 526 µl de solución de perlas, 1000 µl de solución de lavado A, 1000 µl de solución de lavado W, 200 µl de eluato e 20 µl de solución de cebador e almacenáronse nas cámaras de detección M, W1, W2, E e PCR.Montaxe da plataforma.A continuación, pipetáronse 150 µl da mostra na cámara M e introduciuse a plataforma FAST-POCT no instrumento de proba que se mostra na figura complementaria S9.Despois duns 82 minutos, os resultados das probas estaban dispoñibles.
A menos que se indique o contrario, todos os resultados das probas preséntanse como media ± SD despois dun mínimo de seis réplicas utilizando só a plataforma FAST-POCT e mostras bioloxicamente independentes.Non se excluíu ningún dato da análise.Os experimentos non son aleatorios.Os investigadores non estaban cegos ás tarefas de grupo durante o experimento.
Para obter máis información sobre o deseño do estudo, consulte o resumo do informe de investigación da natureza vinculado a este artigo.
Os datos que apoian os resultados deste estudo están dispoñibles en Información complementaria.Este artigo ofrece os datos orixinais.
Chagla, Z. & Madhukar, P. Os impulsores de COVID-19 nos países ricos atrasarán as vacinas para todos.Chagla, Z. & Madhukar, P. Os impulsores de COVID-19 nos países ricos atrasarán as vacinas para todos.Chagla, Z. e Madhukar, P. Os refuerzos de COVID-19 nos países ricos atrasarán as vacinas para todos.Chagla, Z. e Madhukar, P. A revacinación contra a COVID-19 nos países ricos atrasará a vacinación de todos.Medicina nacional.27, 1659–1665 (2021).
Faust, L. et al.Probas de SARS-CoV-2 en países de renda baixa e media: dispoñibilidade e accesibilidade no sector sanitario privado.infección microbiana.22, 511–514 (2020).
Organización Mundial da Saúde.Prevalencia e incidencia global de infeccións de transmisión sexual curables seleccionadas: unha revisión e estimacións.Xenebra: OMS, WHO/HIV_AIDS/2 https://apps.who.int/iris/bitstream/handle/10665/66818/WHO_HIV_AIDS_2001.02.pdf (2001).
Fenton, EM et al.Varias tiras de proba de fluxo lateral moldeadas en 2D.Aplicación ASS.alma mater.Inter de Milán.1, 124–129 (2009).
Schilling, KM et al.Dispositivo de análise baseado en papel microfluídico totalmente pechado.ano.Química.84, 1579–1585 (2012).
Lapenter, N. et al.A inmunocromatografía competitiva baseada en papel xunto con electrodos modificados por encimas permite a monitorización sen fíos e a determinación electroquímica da cotinina urinaria.Sensores 21, 1659 (2021).
Zhu, X. et al.Cuantificación de biomarcadores de enfermidades cunha plataforma de fluído lateral versátil integrada en nanozimas mediante un glucómetro.sensor biolóxico.Bioelectrónica.126, 690–696 (2019).
Boo, S. et al.Tira de proba de embarazo para a detección de bacterias patóxenas mediante nanoflores híbridas concanavalina A-gonadotropina coriónica humana-Cu3(PO4)2, separación magnética e lectura de teléfonos intelixentes.Microordenador.Revista.185, 464 (2018).