Þakka þér fyrir að heimsækja www.chinacdoe.com.Vafraútgáfan sem þú notar hefur takmarkaðan CSS stuðning.Til að fá bestu upplifunina mælum við með því að þú notir uppfærðan vafra (eða slökkva á eindrægnistillingu í Internet Explorer).Í millitíðinni, til að tryggja áframhaldandi stuðning, munum við gera síðuna án stíla og JavaScript.
Lab-on-a-chip kerfi með getu á staðnum bjóða upp á möguleika á hraðri og nákvæmri greiningu og eru gagnleg í auðlindaþröngum aðstæðum þar sem líflæknisbúnaður og þjálfaðir sérfræðingar eru ekki til staðar.Hins vegar er enn mikil áskorun að búa til prófunarkerfi sem hefur alla nauðsynlega eiginleika samtímis fyrir fjölvirka skömmtun, losun á eftirspurn, áreiðanlega afköst og langtímageymslu hvarfefna.Hér lýsum við handfangsstýrðri örferðarrofatækni sem getur stjórnað vökva í hvaða átt sem er, veitt nákvæm og hlutfallsleg viðbrögð við beittum loftþrýstingi og verið stöðugur gegn skyndilegum hreyfingum og titringi.Byggt á tækninni lýsum við einnig þróun pólýmerasa keðjuverkunarkerfis sem samþættir innleiðingu hvarfefna, blöndun og hvarfvirkni allt í einu ferli, sem nær fram „sýni-í-svar-út“ frammistöðu fyrir öll klínísk nefsýni frá 18 sjúklingum með Inflúensa og 18 einstakir samanburðarhópar, í góðu samræmi við styrk flúrljómunar við staðlaða pólýmerasa keðjuverkun (Pearson-stuðlar > 0,9).Byggt á tækninni lýsum við einnig þróun pólýmerasa keðjuverkunarkerfis sem samþættir innleiðingu hvarfefna, blöndun og hvarfvirkni allt í einu ferli, sem nær fram „sýni-í-svar-út“ frammistöðu fyrir öll klínísk nefsýni frá 18 sjúklingum með inflúensu og 18 einstökum samanburðarhópum, í góðu samræmi við styrk flúrljómunar við staðlaða pólýmerasa keðjuverkun (Pearson-stuðlar > 0,9).Оновываяс на эой технологии, ы таже оиываем разраб? ии ведения реагентов, сешивания и реации в оном процесе, чо оесечивает ы ыræk линичесих орразцов из носа о 18 пациентов с грип (og 18 отдельных контролей, в хорошем соответствии интенсивности флуоресценции со стандартной полимек фициенты Пирсона> 0,9).Byggt á þessari tækni lýsum við einnig þróun pólýmerasa keðjuverkunarkerfis sem sameinar aðgerðir sprautunar, blöndunar og hvarfa í einu ferli, sem gerir sýnishorn í svörun út fyrir öll klínísk nefsýni frá 18 inflúensusjúklingum.og 18 einstakar viðmiðanir, í góðu samræmi við staðlaða pólýmerasa keðjuverkun flúrljómunarstyrk (Pearson's stuðlar > 0,9).Byggt á þessari tækni lýsum við einnig þróun pólýmerasa keðjuverkunarkerfis sem samþættir hvarfefnissprautun, blöndun og hvarfaðgerðir til að greina öll klínísk nefsýni úr 18 sýnum í nefsjúklingum. Inflúensu og 18 einstök viðmiðunarefni, flúrljómunarstyrkur samsvaraði vel með venjulegu pólýmerasa keðjuverkun (Pearson stuðull > 0,9).Fyrirhugaður vettvangur tryggir áreiðanlega sjálfvirkni líflæknisfræðilegrar greiningar og getur þannig flýtt fyrir markaðssetningu úrvals prófunartækja.
Sjúkdómar í mönnum, eins og 2020 COVID-19 heimsfaraldurinn sem hefur kostað milljónir manna lífið, eru alvarleg ógn við heilsu heimsins og siðmenningu manna1.Snemma, hröð og nákvæm uppgötvun sjúkdóma er mikilvæg til að hafa hemil á útbreiðslu veirunnar og bæta árangur meðferðar.Algerlega greiningarvistkerfi sem byggir á miðlægum rannsóknarstofum þar sem prófunarsýni eru send til sjúkrahúsa eða greiningarstofnana og rekin af fagfólki takmarkar nú aðgang fyrir næstum 5,8 milljarða manna um allan heim, sérstaklega þá sem búa við takmarkaðar aðstæður.þar sem skortur er á dýrum líflækningatækjum og hæfum sérfræðingum.læknar 2. Þess vegna er brýn þörf á að þróa ódýrt og notendavænt rannsóknarstofu-á-flögukerfi með getu til að prófa vettvangspróf (POCT) sem getur veitt læknum tímanlega greiningarupplýsingar til að taka upplýstar ákvarðanir um greiningu .og meðferð 3.
Leiðbeiningar Alþjóðaheilbrigðismálastofnunarinnar (WHO) segja að hugsjón POCT ætti að vera á viðráðanlegu verði, notendavænt (auðvelt í notkun með lágmarks þjálfun), nákvæmt (forðastu rangar neikvæðar eða rangar jákvæðar), hratt og áreiðanlegt (veita góða endurtekningareiginleika) og afhendanleg (fær um langtímageymslu og aðgengileg fyrir notendur)4.Til að uppfylla þessar kröfur verða POCT kerfi að bjóða upp á eftirfarandi eiginleika: Fjölhæfa skömmtun til að draga úr handvirkum inngripum, losun eftir beiðni í mælikvarða flutnings hvarfefna fyrir nákvæmar prófunarniðurstöður og áreiðanlega frammistöðu til að standast umhverfis titring.Sem stendur er mest notaða POCT tækið hliðflæðisræman5,6 sem samanstendur af nokkrum lögum af gljúpum nítrósellulósahimnum sem ýta mjög litlu magni af sýni áfram, hvarfast við forstillt hvarfefni með háræðakrafti.Þrátt fyrir að þau hafi þann kost að vera með litlum tilkostnaði, auðveldri notkun og skjótum árangri, þá er aðeins hægt að nota POCT tæki sem byggjast á flæðisstrimlum fyrir líffræðilegar prófanir (td glúkósapróf 7,8 og þungunarpróf 9,10) án þess að þurfa fjölþrepa greiningar.viðbrögð (td hleðsla margra hvarfefna, blöndun, margföldun).Að auki veita drifkraftarnir sem stjórna hreyfingu vökva (þ.e. háræðakraftar) ekki góða samkvæmni, sérstaklega á milli lota, sem leiðir til lélegrar endurgerðanleika11 og gerir hliðarflæðisbönd fyrst og fremst gagnleg fyrir góða greiningu12,13.
Aukin framleiðslugeta á ör- og nanóskala hefur skapað tækifæri til þróunar á örfljótandi POCT tækjum fyrir magnmælingar14,15,16,17.Með því að stilla eiginleika viðmótsins 18, 19 og rúmfræði rásanna 20, 21, 22 er hægt að stjórna háræðskrafti og flæðishraða þessara tækja.Hins vegar er áreiðanleiki þeirra, sérstaklega fyrir mjög blauta vökva, óviðunandi vegna ónákvæmni í framleiðslu, efnisgalla og næmi fyrir titringi í umhverfinu.Þar að auki, þar sem háræðarennsli myndast við vökva-gas tengið, er ekki hægt að koma á viðbótarflæði, sérstaklega eftir að örflæðisrásin hefur verið fyllt með vökva.Þess vegna, fyrir flóknari uppgötvun, verður að framkvæma nokkur skref sýnissprautunar24,25.
Meðal örvökvatækja eru miðflótta örflæðistæki eins og er ein besta lausnin fyrir POCT26,27.Drifbúnaður hans er hagstæður að því leyti að hægt er að stjórna drifkraftinum með því að stilla snúningshraðann.Hins vegar er ókosturinn sá að miðflóttakrafturinn beinist alltaf að ytri brún tækisins, sem gerir það að verkum að erfitt er að útfæra fjölþrepa viðbrögðin sem þarf fyrir flóknari greiningar.Þó að viðbótardrifkraftar (td háræðar 28, 29 og margir aðrir 30, 31, 32, 33, 34, 35) til viðbótar við miðflóttakraftinn séu teknir upp fyrir fjölvirka skömmtun, getur ófyrirséður vökvaflutningur samt átt sér stað vegna þess að þessir viðbótarkraftar eru almennt skipanir af stærðargráðu sem er lægri en miðflóttakrafturinn, sem gerir þær aðeins virkar á litlum rekstrarsviðum eða ekki fáanlegar ef óskað er eftir vökvalosun.Það hefur reynst aðlaðandi valkostur að fella inn pneumatic manipulations í miðflótta örvökva eins og miðflótta hreyfiaðferðir 36, 37, 38, hitaloftsaðferðir 39 og virkar pneumatic aðferðir 40.Með mótefnaflæðisaðferðinni eru viðbótarhola og tengdar örrásir samþættar í tækið fyrir bæði ytri og innri virkni, þó að dæluvirkni þess (á bilinu 75% til 90%) sé mjög háð fjölda dælulota og seigju. af vökvanum.Í hitaloftsaðferðinni eru latexhimnan og vökvaflutningshólfið sérstaklega hönnuð til að innsigla eða opna inntakið aftur þegar loftrúmmálið sem er innilokað er hitað eða kælt.Hins vegar kynnir upphitunar-/kælingaruppsetningin hæg svörunarvandamál og takmarkar notkun þess í hitanæmum mælingum (td fjölliðunarkeðjuverkun (PCR) mögnun).Með virkri pneumatic nálgun næst losun eftir þörfum og hreyfingu inn á við með samtímis beitingu jákvæðs þrýstings og nákvæmlega samstilltum snúningshraða með háhraðamótorum.Það eru aðrar farsælar aðferðir með því að nota aðeins pneumatic hreyfla (jákvæður þrýstingur 41, 42 eða neikvæður þrýstingur 43) og venjulega lokaðar ventilhönnun.Með því að beita þrýstingi í röð í pneumatic hólfinu er vökvanum dælt áfram peristaltically og venjulega lokaði lokinn kemur í veg fyrir bakflæði vökva vegna peristalsis og gerir þannig flóknar vökvaaðgerðir.Hins vegar er sem stendur aðeins takmarkaður fjöldi örvökvatækni sem getur framkvæmt flóknar vökvaaðgerðir í einu POCT tæki, þar á meðal fjölnota afgreiðslu, losun á eftirspurn, áreiðanlega afköst, langtíma geymslu, meðhöndlun á vökva með mikilli seigju, og hagkvæm framleiðsla.Allt á sama tíma.Skortur á fjölþrepa hagnýtri aðgerð getur einnig verið ein af ástæðunum fyrir því að aðeins fáeinar POCT vörur í atvinnuskyni eins og Cepheid, Binx, Visby, Cobas Liat og Rhonda hafa verið kynntar með góðum árangri á opnum markaði hingað til.
Í þessari grein leggjum við til pneumatic microfluidic actuator byggt á grænum hring örrofa tækni (FAST).FAST sameinar alla nauðsynlega eiginleika á sama tíma fyrir fjölbreytt úrval hvarfefna frá míkrólítra til millilítra.FAST samanstendur af teygjanlegum himnum, stöngum og kubbum.Án þess að beita loftþrýstingi er hægt að loka himnunum, stöngunum og kubbunum vel og geyma vökvann inni í langan tíma.Þegar viðeigandi þrýstingur er beitt og stilltur að lengd stöngarinnar stækkar þindið og ýtir stönginni í opna stöðu, sem gerir vökva kleift að fara í gegnum.Þetta gerir fjölvirka mælingu á vökva í hlaupi, samtímis, í röð eða sértækum hætti.
Við höfum þróað PCR kerfi sem notar FAST til að búa til svörun-í-sýnisniðurstöður til að greina inflúensu A og B vírusa (IAV og IBV).Við náðum lægri greiningarmörkum (LOD) upp á 102 eintök/ml, margfeldisgreiningin okkar sýndi sérhæfni fyrir IAV og IBV og leyfði meingerð inflúensuveiru.Niðurstöður klínískra prófana með því að nota nefþurrkunarsýni frá 18 sjúklingum og 18 heilbrigðum einstaklingum sýna góða samræmi í styrk flúrljómunar við staðlaða RT-PCR (Pearson-stuðlar > 0,9).Niðurstöður klínískra prófana með því að nota nefþurrkunarsýni frá 18 sjúklingum og 18 heilbrigðum einstaklingum sýna góða samræmi í styrk flúrljómunar við staðlaða RT-PCR (Pearson-stuðlar > 0,9).Результаты клинических испытаний с использованием образца мазка из носа от 18 пациентов и 18 пациентов и 18 доковых оответствие интенсивности флуоресценции стандартной ОТ-ПЦР (коэффициенты Пирсона > 0,9).Niðurstöður klínískra rannsókna þar sem nefþurrkusýni úr 18 sjúklingum og 18 heilbrigðum einstaklingum var notað sýna gott samræmi á milli flúrljómunarstyrks staðlaðs RT-PCR (Pearson-stuðlar > 0,9).0,9）。。... Результаты клинических испытаний с использованием образцов назальных мазков от 18 пациентов и 18 пациентов и 18 росос тветствие между интенсивностью флуоресценции и стандартной ОТ-ПЦР (коэффициент Пирсона > 0,9).Niðurstöður klínískra rannsókna þar sem notaðar voru sýni úr nefþurrku frá 18 sjúklingum og 18 heilbrigðum einstaklingum sýndu gott samræmi milli styrkleika flúrljómunar og staðlaðs RT-PCR (Pearson's stuðull > 0,9).Áætlaður efniskostnaður FAST-POCT tækis er um það bil 1 Bandaríkjadalur (viðbótartafla 1) og hægt er að lækka hann enn frekar með því að nota stórar framleiðsluaðferðir (td sprautumótun).Reyndar hafa FAST-undirstaða POCT tæki alla nauðsynlega eiginleika sem WHO býður upp á og eru samhæf við nýjar lífefnafræðilegar prófunaraðferðir eins og hitauppstreymi í plasma44, mögnunarlausar ónæmisprófanir45 og nanókroppavirkniprófanir46 sem eru burðarás í POCT kerfum.möguleika.
Á mynd.Mynd 1a sýnir uppbyggingu FAST-POCT pallsins, sem samanstendur af fjórum vökvahólfum: forgeymsluhólf, blöndunarhólf, hvarfhólf og úrgangshólf.Lykillinn að vökvaflæðistýringu er FAST hönnunin (sem samanstendur af teygjanlegum himnum, stöngum og kubbum) sem staðsett er í forgeymsluhólfinu og blöndunarhólfinu.Sem pneumatically virkjuð aðferð, veitir FAST hönnunin nákvæma vökvaflæðisstýringu, þar á meðal lokað/opið rofi, fjölhæfur skömmtun, vökvalosun á eftirspurn, áreiðanlega notkun (td ónæmi fyrir titringi í umhverfinu) og langtíma geymslu.FAST-POCT pallurinn samanstendur af fjórum lögum: baklagi, teygjanlegu filmulagi, plastfilmulagi og hlífðarlagi, eins og sýnt er í stækkaðri mynd á mynd 1b (einnig sýnd í smáatriðum á aukamyndum S1 og S2 ).Allar rásir og vökvaflutningshólf (svo sem forgeymslu- og hvarfhólf) eru felldar inn í PLA (fjölmjólkursýru) hvarfefni á bilinu 0,2 mm (þynnsti hluti) til 5 mm þykkt.Teygjufilmuefnið er 300 µm þykkt PDMS sem stækkar auðveldlega þegar loftþrýstingur er beitt vegna „þunnrar þykktar“ þess og lágs mýktarstuðuls (um 2,25 MPa47).Pólýetýlenfilmulagið er gert úr pólýetýlentereftalati (PET) með þykkt 100 µm til að vernda teygjufilmuna gegn of mikilli aflögun vegna loftþrýstings.Samsvarandi hólfunum er undirlagslagið með stöngum tengdum hlífðarlaginu (úr PLA) með lömum til að stjórna flæði vökva.Teygjufilman var lím á baklagið með tvíhliða límbandi (ARseal 90880) og þakið plastfilmu.Þrjú lög voru sett saman á undirlag með T-klemmuhönnun í hlífðarlagið.T-klemma er með bil á milli tveggja fóta.Þegar klemmunni var stungið inn í raufina, beygðust tveir fæturnir örlítið, fóru síðan aftur í upprunalegt ástand og bundu lokið og bakhliðina þétt saman þegar þeir fóru í gegnum raufina (aukamynd S1).Lögin fjögur eru síðan sett saman með tengjum.
Skýringarmynd af pallinum sem sýnir hin ýmsu hagnýtu hólf og eiginleika FAST.b Stækkuð skýringarmynd af FAST-POCT pallinum.c Mynd af pallinum við hlið bandaríska fjórðungsdollarmynts.
Vinnubúnaður FAST-POCT pallsins er sýndur á mynd 2. Lykilhlutarnir eru kubbarnir á grunnlaginu og lamirnar á hlífðarlaginu, sem leiðir til truflunarhönnunar þegar lögin fjögur eru sett saman með T-formi .Þegar enginn loftþrýstingur er settur á (mynd 2a) veldur truflunarfestingin að lömin beygist og afmyndast og þéttingarkrafti er beitt í gegnum stöngina til að þrýsta teygjufilmunni á móti kubbnum og vökvinn í innsigliholinu er skilgreindur. sem innsiglað ástand.Það skal tekið fram að í þessu ástandi er stöngin beygð út, eins og sýnt er á hliðarmyndinni á mynd 2a.Þegar loft er veitt (mynd 2b) þenst teygjanlega himnan út í átt að hlífinni og ýtir lyftistönginni upp og opnar þannig bil á milli lyftistöngarinnar og blokkarinnar til að vökvi flæði inn í næsta hólf, sem er skilgreint sem opið ástand. .Eftir losun loftþrýstings getur lyftistöngin farið aftur í upprunalega stöðu og haldist þétt vegna mýktar lömarinnar.Myndbönd af handfangshreyfingum eru sýnd í aukamyndinni S1.
A. Skýringarmynd og ljósmyndir þegar þær eru lokaðar.Ef þrýstingur er ekki til staðar þrýstir lyftistöngin himnunni að blokkinni og vökvinn er lokaður.b Í góðu standi.Þegar þrýstingur er beitt stækkar himnan og ýtir stönginni upp, þannig að rásin opnast og vökvi getur flætt.c Ákvarða einkennandi stærð mikilvægs þrýstings.Einkennandi stærðir fela í sér lengd stöngarinnar (L), fjarlægðin milli rennibrautarinnar og lömsins (l) og þykkt lyftistöngsins (t).Fs er þjöppunarkrafturinn við inngjöfarpunkt B. q er jafndreift álag á stöngina.Tx* táknar togið sem framkallað er með lömstönginni.Mikilvægur þrýstingur er þrýstingurinn sem þarf til að lyfta stönginni og láta vökvann flæða.d Fræðilegar og tilraunalegar niðurstöður um sambandið milli mikilvægs þrýstings og stærð frumefna.n = 6 sjálfstæðar tilraunir voru gerðar og gögn eru sýnd sem ± staðalfrávik.Hrágögn eru sett fram sem hrágagnaskrár.
Greiningarlíkan byggt á geislakenningunni hefur verið þróað til að greina hversu háð mikilvæga þrýstingi Pc sem bilið opnast við rúmfræðilegu færibreyturnar (til dæmis L er lengd lyftistöngarinnar, l er fjarlægðin milli blokkarinnar og löm, S er lyftistöngin. Snertiflöturinn við vökvann t er þykkt lyftistöngsútskotsins, eins og sýnt er á mynd 2c).Eins og lýst er í viðbótarskýringum og viðbótarmynd S3, opnast bilið þegar \({P}_{c}\ge \frac{2{F}_{s}l}{SL}\), þar sem Fs er togið \ ({T}_{x}^{\ast}(={F}_{s}l)\) til að útrýma kröftum sem tengjast truflunum og valda því að lömin beygist.Tilraunasvörunin og greiningarlíkanið sýna gott samræmi (Mynd 2d), sem sýnir að mikilvægi þrýstingurinn Pc eykst með hækkandi t/l og minnkandi L, sem er auðvelt að útskýra með klassíska geislalíkaninu, þ.e. togið eykst með t /Lift .Þannig sýnir fræðileg greining okkar greinilega að hægt er að stjórna mikilvægum þrýstingi á áhrifaríkan hátt með því að stilla lyftistöngina L og t/l hlutfallið, sem gefur mikilvægan grunn fyrir hönnun FAST-POCT pallsins.
FAST-POCT pallurinn býður upp á fjölvirka skömmtun (sýnt á mynd 3a með innfellingu og tilraun), sem er mikilvægasti eiginleiki árangursríkrar POCT, þar sem vökvar geta flætt í hvaða átt sem er og í hvaða röð sem er (fall, samtímis, raðbundið) eða sértækt fjölrásarkerfi. afgreiðsla.- skammtaaðgerð.Á mynd.3a(i) sýnir skömmtun með hlaupi þar sem tvö eða fleiri hólf eru sett í hlaup með því að nota blokkir til að aðskilja hin ýmsu hvarfefni og stöng til að stjórna opnu og lokuðu ástandi.Þegar þrýstingur er beitt flæðir vökvinn frá efra til neðra hólfsins í fossandi hátt.Það skal tekið fram að hægt er að fylla fosshólfin með blautum efnum eða þurrum efnum eins og frostþurrkuðu dufti.Í tilrauninni á mynd 3a(i) flæðir rauða blekið frá efra hólfinu ásamt bláa litarduftinu (koparsúlfat) inn í annað hólfið og verður dökkblátt þegar það nær neðra hólfinu.Það sýnir einnig stjórnþrýstinginn fyrir vökvann sem verið er að dæla.Á sama hátt, þegar ein lyftistöng er tengd við tvö hólf, verður hún samtímis inndælingarhamur, eins og sýnt er á mynd.3a(ii), þar sem hægt er að dreifa vökvanum jafnt yfir tvö eða fleiri hólf þegar þrýstingur er beitt.Þar sem mikilvægi þrýstingurinn fer eftir lengd stöngarinnar er hægt að stilla lengd stöngarinnar til að ná fram raðsprautumynstri eins og sýnt er á mynd.3a(iii).Löng stöng (með mikilvægum þrýstingi Pc_long) var tengd við hólf B og stutt stöng (með gagnrýnum þrýstingi Pc_short > Pc_long) var tengd við hólf A. Þar sem þrýstingur P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) var beitt var aðeins vökvinn í rauðu getur flætt í hólf B og þegar þrýstingurinn var aukinn í P2 (> Pc_short) getur blái vökvinn flætt í hólf A. Þessi raðsprautunarhamur á við um mismunandi vökva sem flytjast í skyld hólf þeirra í röð, sem er mikilvægt fyrir árangursríka POCT tæki.Löng stöng (með mikilvægum þrýstingi Pc_long) var tengd við hólf B og stutt stöng (með gagnrýnum þrýstingi Pc_short > Pc_long) var tengd við hólf A. Þar sem þrýstingur P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) var beitt var aðeins vökvinn í rauðu getur flætt í hólf B og þegar þrýstingurinn var aukinn í P2 (> Pc_short) getur blái vökvinn flætt í hólf A. Þessi raðsprautunarhamur á við um mismunandi vökva sem flytjast í skyld hólf þeirra í röð, sem er mikilvægt fyrir árangursríka POCT tæki.Длинный рычаг (с критическим давлением Pc_long) был соединен с камерой B, а короткий рычаг (с критечечелением Pc_long) инен с камерой A. При приложении давления P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) только жидкость, выделенная красным может камеру B, и когда давление было увеличено до P2 (> Pc_short), синяя жидкость может течь в камеру A. Этолет камеру а применяется к различным жидкостям, последовательно перемещаемым в соответствующие камеры, чато имещ шной POCT.Löng stöng (með mikilvægum þrýstingi Pc_long) var tengd við hólf B og stutt stöng (með gagnrýnum þrýstingi Pc_short > Pc_long) var tengd við hólf A. Þegar þrýstingi P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) er beitt er aðeins vökvinn auðkenndur í rauðu getur flætt inn í hólf B, og þegar þrýstingurinn hefur verið aukinn í P2 (> Pc_short), getur blái vökvinn flætt inn í hólf A. Þessi raðsprautunarhamur er beitt á mismunandi vökva sem eru fluttir í röð í viðkomandi hólf, sem er mikilvægt fyrir árangursríka POCT.tæki. Диный ычение pc_long) соединен с к к к к к к к к к к с с с с с с с д дshort> д с с дshort> рой A.Langi armurinn (mikill þrýstingur Pc_long) er tengdur við hólf B og stutti handleggurinn (mikill þrýstingur Pc_short > Pc_long) er tengdur við hólf A.При приложении давления P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) в камеру B может поступать только красная жидкость, а_Pc_short в камеру ort) в камеру A может поступать синяя жидкость.Þegar þrýstingur P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) er beitt getur aðeins rauður vökvi farið inn í hólf B og þegar þrýstingur er aukinn í P2 (> Pc_short) getur blár vökvi farið inn í hólf A. Þessi raðbundna inndælingarhamur er hentugur fyrir raðflutning á ýmsa vökva inn í viðkomandi hólf, sem er mikilvægt fyrir árangursríka notkun POCT tækisins.Mynd 3a(iv) sýnir sértæka inndælingarhaminn, þar sem aðalhólfið var með stuttri (með mikilvægum þrýstingi Pc_short) og langri stöng (með mikilvægum þrýstingi Pc_long < Pc_short) sem voru tengd við hólf A og hólf B, í sömu röð, í sömu röð. í aðra loftrás sem tengd er við hólf B. Til að flytja vökvann í hólf A fyrst var þrýstingur P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) og P2 (P2 > P1) með P1 + P2 > Pc_short settur á tækið á sama tíma.Mynd 3a(iv) sýnir sértæka inndælingarhaminn, þar sem aðalhólfið var með stuttri (með mikilvægum þrýstingi Pc_short) og langri stöng (með mikilvægum þrýstingi Pc_long < Pc_short) sem voru tengd við hólf A og hólf B, í sömu röð, í sömu röð. í aðra loftrás sem tengd er við hólf B. Til að flytja vökvann í hólf A fyrst var þrýstingur P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) og P2 (P2 > P1) með P1 + P2 > Pc_short settur á tækið á sama tíma.Á mynd.3а(iv) показан режим селективного впрыска, при котором основная камера имела короткий (с критическим давын) (með критическим давлением Pc_long < Pc_short), которые дополнительно соединялись с камерой A og камерой B соответстветветвет.3a(iv) sýnir sértæka inndælingarhaminn, þar sem aðalhólfið var með stutta (með mikilvægum þrýstingi Pc_short) og langa stöng (með mikilvægum þrýstingi Pc_long < Pc_short), sem voru að auki tengd við hólf A og hólf B, í sömu röð.камерой вали давление P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) og P2 (P2 > P1), где P1 + P2 > Pc_short.í aðra loftrás sem tengd er við hólf B. Til að flytja vökva fyrst í hólf A var þrýstingur P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) og P2 (P2 > P1) settur samtímis á tækið, þar sem P1 + P2 > Pc_short. 3а (iv) показ режим селекивного врыа, кога оновнаou ный сержень (к критичесим давлением pc_long <PC_SHORT), соеиненные камерй a и керой b соо? з подключенному к комнате B.3a(iv) sýnir sértæka innspýtingarhaminn þegar aðalhólfið er með stuttan stöng (mikill þrýstingur Pc_short) og langur stilkur (gagnrýninn þrýstingur Pc_long < Pc_short) tengdur við hólf A og hólf B í sömu röð, og auk annarrar loftrásar, tengt herbergi B.Þannig kemur P2 í veg fyrir að vökvi komist inn í hólf B;á meðan fór heildarþrýstingurinn P1 + P2 yfir mikilvægan þrýsting til að virkja styttri stöngina sem tengd er við hólf A til að leyfa vökvaflæði til hólfs A. Síðan, þegar þarf að fylla hólf B, þurfum við aðeins að beita P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) í aðalhólfinu til að virkja langa stöngina og leyfa vökvanum að flæða í hólf B. Það má greinilega sjá frá tíma t = 3 s til 9 s að vökvinn í hólfinu A hélst stöðugur á meðan hann jókst í hólfinu B þegar þrýstingur P1 var beitt.á meðan fór heildarþrýstingurinn P1 + P2 yfir mikilvægan þrýsting til að virkja styttri stöngina sem tengd er við hólf A til að leyfa vökvaflæði til hólfs A. Síðan, þegar þarf að fylla hólf B, þurfum við aðeins að beita P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) í aðalhólfinu til að virkja langa stöngina og leyfa vökvanum að flæða í hólf B. Það má greinilega sjá frá tíma t = 3 s til 9 s að vökvinn í hólfinu A hélst stöðugur á meðan hann jókst í hólfinu B þegar þrýstingur P1 var beitt.Меж тем, още давление p1 + p2 превыило критичесое давлениott, чоы аив landi ычыч б с с с с с с с б с с с б б с с б с с с с с с с с с с с б б б м м м м д д uga ый д д gjör irgómabærs с “er A, чоы позволит жидоси теч вамеру A. stutt ) в основной камере, чтобы активировать длинный рычаг и дать жидкости течь в камеру B. Можно ясно, Можно ясно 3 á til 9 með жидкость в камере жидкость в камере.Á sama tíma hefur heildarþrýstingur P1 + P2 farið yfir mikilvægan þrýsting til að virkja styttri stöng sem er tengd við hólf A til að leyfa vökva að flæða inn í hólf A. Síðan þegar þarf að fylla hólf B þurfum við aðeins að beita P1 (Pc_long < P1 < Pc_short ) í aðalhólfinu til að virkja langa stöngina og hleypa vökvanum inn í hólf B. Það má greinilega sjá að á milli t = 3 s og 9 s hélst vökvinn í hólfinu A stöðugur en í hólfinu jókst hann.B þegar þrýstingi P1 er beitt.Á sama tíma fer heildarþrýstingurinn P1 + P2 yfir mikilvægan þrýsting, sem virkjar styttri lyftistöngina sem tengir hólf A, sem gerir vökva kleift að flæða inn í hólf A.Þegar það er kominn tími til að fylla hólf A, setjum við einfaldlega P1 í aðalhólfið og P2 í aukahólfið.Á þennan hátt er hægt að skipta flæðihegðuninni á milli myndavéla A og B með vali. Flæðishegðun hinna fjögurra fjölvirku dreifingarhama er að finna í aukamyndinni S2.
a Myndskreyting af fjölvirkri úthlutun, þ.e. (i) fallandi úthlutun, (ii) samtímis, (iii) raðbundin og (iv) sértæk úthlutun.Ferlarnir tákna verkflæði og færibreytur þessara fjögurra dreifingarhama.b Niðurstöður langtíma geymsluprófa í afjónuðu vatni og etanóli.n = 5 óháðar tilraunir voru gerðar og gögn eru sýnd sem ± sd c.Sýningar á stöðugleikaprófi þegar FAST tækið og háræðaventilsbúnaðurinn (CV) var í (i) kyrrstöðu og (ii) titringi.(iii) Hljóðstyrkur á móti tíma fyrir FAST og CV tæki á mismunandi hornatíðni.d Birting prófunarniðurstaðna eftir beiðni fyrir (i) FAST tæki og (ii) CV tæki.(iii) Tengsl milli rúmmáls og tíma fyrir FAST og CV tæki sem nota hlé á þrýstistillingu.Allar mælistikur, 1 cm.Hrágögn eru afhent sem hrágagnaskrár.
Langtímageymsla hvarfefna er annar mikilvægur eiginleiki árangursríks POCT tækis sem gerir óþjálfuðu starfsfólki kleift að meðhöndla mörg hvarfefni.Þó að mörg tækni hafi sýnt möguleika sína til langtímageymslu (td 35 örskammtarar, 48 þynnupakkningar og 49 stangarpakkar), þarf sérstakt móttökuhólf til að hýsa pakkann, sem eykur kostnað og flókið;ennfremur leyfa þessar geymsluaðferðir ekki afgreiðslu eftir beiðni og valda sóun á hvarfefnum vegna afganga í umbúðunum.Langtíma geymslugeta var sannreynd með því að framkvæma hraða líftímaprófun með því að nota CNC-vélað PMMA efni vegna lítilsháttar grófleika þess og viðnáms gegn gegndræpi gass (viðbótarmynd S5).Prófunarbúnaðurinn var fylltur með afjónuðu vatni (afjónuðu vatni) og 70% etanóli (líkir eftir rokgjörnum hvarfefnum) við 65°C í 9 daga.Bæði afjónað vatn og etanól voru geymd með álpappír til að hindra aðgang að ofan.Arrhenius-jöfnan og skarpskyggnivirkjunarorkan sem greint er frá í bókmenntum50,51 voru notuð til að reikna út rauntímajafngildið.Á mynd.3b sýnir meðalþyngdartapsniðurstöður fyrir 5 sýni sem geymd eru við 65°C í 9 daga, sem jafngildir 0,30% fyrir afjónað vatn og 0,72% fyrir 70% etanól yfir 2 ár við 23°C.
Á mynd.3c sýnir titringsprófið.Þar sem háræðaventillinn (CV) er vinsælasta vökvameðhöndlunaraðferðin meðal núverandi POCT28,29 tækja, var CV tæki 300 µm breitt og 200 µm djúpt notað til samanburðar.Það má sjá að þegar bæði tækin halda kyrrstöðu lokar vökvinn í FAST-POCT pallinum og vökvinn í CV tækinu læsist vegna skyndilegrar stækkunar rásarinnar, sem dregur úr háræðskrafti.Hins vegar, þegar horntíðni titrarans eykst, er vökvinn í FAST-POCT pallinum áfram lokaður, en vökvinn í CV tækinu rennur inn í neðra hólfið (sjá einnig aukamynd S3).Þetta bendir til þess að aflöganlegu lamir FAST-POCT pallsins geti beitt sterkum vélrænum krafti á eininguna til að loka vökvanum í hólfinu þétt.Hins vegar, í CV-tækjum, er vökvi haldið eftir vegna jafnvægis milli fasta, loft- og fljótandi fasa, sem skapar óstöðugleika og titringur getur raskað jafnvæginu og valdið óvæntri flæðihegðun.Kosturinn við FAST-POCT pallinn er að hann veitir áreiðanlega virkni og kemur í veg fyrir bilanir í nærveru titrings sem venjulega verður við afhendingu og notkun.
Annar mikilvægur eiginleiki FAST-POCT vettvangsins er útgáfa hans á eftirspurn, sem er lykilkrafa fyrir megindlega greiningu.Á mynd.3d ber saman eftirspurn útgáfu FAST-POCT pallsins og CV tækisins.Frá mynd.3d(iii) sjáum við að FAST tækið bregst hratt við þrýstimerkinu.Þegar þrýstingur var settur á FAST-POCT pallinn flæddi vökvinn, þegar þrýstingurinn var losaður hætti flæðið strax (mynd 3d(i)).Þessa aðgerð má útskýra með skjótri teygjanlegri endurkomu lömarinnar, sem þrýstir stönginni aftur á móti kubbnum og lokar hólfinu.Hins vegar hélt vökvi áfram að flæða í CV tækinu, sem leiddi að lokum til óvænts vökvamagns upp á um það bil 100 µl eftir að þrýstingur var losaður (Mynd 3d(ii) og viðbótarmynd S4).Þetta má útskýra með því að háræðaáhrifin hverfa við algjöra bleyta á CV-inu eftir fyrstu inndælingu.
Hæfni til að meðhöndla vökva með mismunandi vætanleika og seigju í sama tækinu er enn áskorun fyrir POCT forrit.Léleg bleyta getur leitt til leka eða annarrar óvæntrar flæðihegðunar í rásunum og oft þarf aukabúnað eins og hvirfilblöndunartæki, skilvindu og síur til að útbúa mjög seigfljótandi vökva 52 .Við prófuðum sambandið á milli mikilvægra þrýstings og vökvaeiginleika (með breiðu svið vætanleika og seigju).Niðurstöðurnar eru sýndar í töflu 1 og myndbandi S5.Það má sjá að hægt er að innsigla vökva með mismunandi vætanleika og seigju í hólfinu og þegar þrýstingur er beitt er hægt að flytja jafnvel vökva með allt að 5500 cP seigju yfir í aðliggjandi hólf, sem gerir það mögulegt að greina sýni með mikilli seigju (þ.e. hráki, mjög seigfljótandi sýni sem notað er til að greina öndunarfærasjúkdóma).
Með því að sameina ofangreind fjölnota afgreiðslutæki er hægt að þróa mikið úrval af FAST-byggðum POCT tækjum.Dæmi er sýnt á mynd 1. Verksmiðjan inniheldur forgeymsluhólf, blöndunarhólf, hvarfhólf og úrgangshólf.Hvarfefni má geyma í forgeymsluhólfinu í langan tíma og síðan losað í blöndunarhólfið.Með réttum þrýstingi er hægt að flytja blönduðu hvarfefnin með vali í úrgangshólf eða hvarfhólf.
Vegna þess að PCR uppgötvun er gulls ígildi til að greina sýkla eins og H1N1 og COVID-19 og felur í sér mörg viðbragðsþrep, notuðum við FAST-POCT vettvanginn fyrir PCR uppgötvun sem forrit.Á mynd.4 sýnir PCR prófunarferlið með því að nota FAST-POCT vettvang.Fyrst var skolunarhvarfefnið, segulmagnaðir örperlur, þvottalausn A og þvottalausn W pípettuð í forgeymsluhólf E, M, W1 og W2, í sömu röð.Stig RNA aðsogs eru sýnd á mynd.4a og eru sem hér segir: (1) þegar þrýstingi P1 (=0,26 bör) er beitt, færist sýnið inn í hólf M og er losað í blöndunarhólfið.(2) Loftþrýstingur P2 (= 0,12 bör) er veittur í gegnum tengi A sem er tengt við botn blöndunarhólfsins.Þrátt fyrir að fjöldi blöndunaraðferða hafi sýnt fram á möguleika sína við að blanda vökva á POCT-pöllum (td serpentínblöndun 53, slembiblöndun 54 og lotublöndun 55), eru blöndunarvirkni þeirra og skilvirkni enn ekki fullnægjandi.Það notar kúlablöndunaraðferðina, þar sem loft er sett inn í botn blöndunarhólfsins til að búa til loftbólur í vökvanum, eftir það getur öflugur hvirfilinn náð fullkominni blöndun innan nokkurra sekúndna.Gerðar voru tilraunir með kúlublöndun og eru niðurstöðurnar sýndar á aukamynd S6.Það má sjá að þegar 0,10 bör þrýstingur er beitt tekur algjör blöndun um 8 sekúndur.Með því að auka þrýstinginn í 0,20 bar næst fullkomin blöndun á um 2 sekúndum.Aðferðir til að reikna út blöndunarvirkni eru kynntar í kaflanum um aðferðir.(3) Notaðu rúbídíum segul til að draga út perlurnar, þrýstu síðan P3 (= 0,17 bör) í gegnum port P til að færa hvarfefnin inn í úrgangshólfið.Á mynd.4b,c sýnir þvottaskrefin til að fjarlægja óhreinindi úr sýninu sem hér segir: (1) Þvottalausnin A úr hólfinu W1 er losuð í þrýstiblöndunarhólfið P1.(2) Gerðu síðan kúlablöndunarferlið.(3) Þvottalausnin A er flutt yfir í úrgangsvökvahólfið og örperlurnar í blöndunarhólfinu eru dregnar út með seglinum.Þvottur W (mynd 4c) var svipaður þvotti A (mynd 4b).Það skal tekið fram að hvert þvottaskref A og W var gert tvisvar.Mynd 4d sýnir skolunarskrefin til að skola RNA frá perlunum;skolunar- og blöndun inngangsþrep eru þau sömu og RNA aðsogs- og þvottaþrep sem lýst er hér að ofan.Þar sem skolunarhvarfefnin eru flutt inn í PCR hvarfhólfið undir þrýstingi P3 og P4 (=0,23 bör), er mikilvægum þrýstingi náð til að innsigla arm PCR hvarfhólfsins.Á sama hátt hjálpar P4 þrýstingurinn einnig við að innsigla leiðina að úrgangshólfinu.Þannig var öllum skolunarhvarfefnum dreift jafnt á milli PCR hvarfhólfanna fjögurra til að koma af stað multiplex PCR viðbrögðum.Ofangreind aðferð er kynnt í viðbótarmynd S6.
Í RNA aðsogsþrepinu er sýnið sett í inntak M og sprautað inn í blöndunarhólfið ásamt áður geymdu perlulausninni.Eftir að kornin hafa verið blandað og fjarlægt er hvarfefnunum dreift í úrgangshólfið.b og c þvottaskref, settu ýmis fyrirfram geymd þvottaefni í blöndunarhólfið og eftir að hafa blandað og fjarlægt perlurnar, flyttu hvarfefnin í úrgangsvökvahólfið.d Skolunarskref: Eftir að skolunarhvarfefnin hafa verið sett inn, blöndun og perluútdráttur eru hvarfefnin flutt yfir í PCR hvarfhólfið.Ferlarnir sýna verkflæði og tengdar færibreytur hinna ýmsu stiga.Þrýstingur er þrýstingurinn sem beitt er í gegnum einstök hólf.Rúmmál er rúmmál vökva í blöndunarhólfinu.Allar mælistikur eru 1 cm.Hrágögn eru veitt sem hrágagnaskrár.
PCR prófunaraðferð var framkvæmd og viðbótarmynd S7 sýnir hitaupplýsingar þar á meðal 20 mínútur af öfugum umritunartíma og 60 mínútur af varma hringrásartíma (95 og 60 °C), þar sem ein hitalota er 90 s (viðbótarmynd S7)..FAST-POCT þarf skemmri tíma til að ljúka einni hitalotu (90 sekúndur) en hefðbundin RT-PCR (180 sekúndur fyrir eina varmalotu).Þetta má útskýra með háu hlutfalli yfirborðs og rúmmáls og lítillar hitatregðu ör-PCR hvarfhólfsins.Yfirborð hólfsins er 96,6 mm2 og rúmmál hólfsins er 25 mm3, sem gerir hlutfall yfirborðs og rúmmáls um það bil 3,86.Eins og sést á aukamynd S10 er PCR prófunarsvæðið á pallinum okkar með gróp á bakhliðinni, sem gerir botn PCR hólfsins 200 µm þykkt.Hitaleiðandi teygjanlegur púði er festur við hitunaryfirborð hitastýringarinnar, sem tryggir þétta snertingu við bakhlið prófunarboxsins.Þetta dregur úr hitatregðu pallsins og bætir upphitunar/kælingu skilvirkni.Meðan á hitauppstreymi stendur bráðnar paraffínið sem er innbyggt í pallinn og flæðir inn í PCR hvarfhólfið og virkar sem þéttiefni til að koma í veg fyrir uppgufun hvarfefnis og umhverfismengun (sjá viðbótarmynd S8).
Öll PCR greiningarferli sem lýst er hér að ofan voru fullkomlega sjálfvirk með því að nota sérsmíðað FAST-POCT tæki, sem samanstendur af forritaðri þrýstistjórnunareiningu, segulútdráttareiningu, hitastýringareiningu og flúrljómandi merkjafanga- og vinnslueiningu.Athygli vekur að við notuðum FAST-POCT vettvanginn fyrir RNA einangrun og notuðum síðan útdregnu RNA sýnin fyrir PCR viðbrögð með því að nota FAST-POCT kerfið og PCR skjáborðskerfið til samanburðar.Niðurstöðurnar voru nánast þær sömu og sýndar eru á aukamynd S8.Stjórnandinn framkvæmir einfalt verkefni: kynnir sýnið inn í M-hólfið og setur pallinn í tækið.Megindlegar niðurstöður úr prófunum liggja fyrir á um 82 mínútum.Ítarlegar upplýsingar um FAST-POCT verkfæri má finna á aukamyndinni.C9, C10 og C11.
Inflúensa af völdum inflúensu A (IAV), B (IBV), C (ICV) og D (IDV) veira er algengt alþjóðlegt fyrirbæri.Þar af eru IAV og IBV ábyrg fyrir alvarlegustu tilfellunum og árstíðabundnum farsóttum, sýkja 5-15% jarðarbúa, valda 3-5 milljónum alvarlegra tilfella og valda 290.000-650.000 dauðsföllum árlega.Öndunarfærasjúkdómar56,57.Snemma greining á IAV og IB er nauðsynleg til að draga úr sjúkdómum og tengdum efnahagslegum byrði.Meðal tiltækra greiningaraðferða er öfug transkriptasa pólýmerasa keðjuverkun (RT-PCR) talin næmasta, sértækasta og nákvæmasta (>99%)58,59.Meðal tiltækra greiningaraðferða er öfug transkriptasa pólýmerasa keðjuverkun (RT-PCR) talin næmasta, sértækasta og nákvæmasta (>99%)58,59.Среди доступных диагностических методов полимеразная цепная реакция с обратной транскриптазой (ОнаТетсчив тельной, специфичной и точной (> 99%)58,59.Meðal tiltækra greiningaraðferða er öfug transkriptasa pólýmerasa keðjuverkun (RT-PCR) talin viðkvæmust, sértækust og nákvæmust (> 99%)58,59. Из доступных диагностических методов полимеразная цепная реакция с обратной транскриптазой (ОТеразная цепная реакция с обратной транскриптазой (ОТеразная цепная реакция с обратной транскриптазой (ОТеППЦЦР)) льной, специфичной и точной (>99%)58,59.Af tiltækum greiningaraðferðum er öfug transkriptasa pólýmerasa keðjuverkun (RT-PCR) talin næmust, sértækust og nákvæmust (>99%)58,59.Hins vegar, hefðbundnar RT-PCR aðferðir krefjast endurtekinnar pípettrun, blöndun, dreifingu og flutning á vökva, sem takmarkar notkun þeirra fyrir fagfólk í takmörkuðum aðstöðu.Hér var FAST-POCT vettvangurinn notaður fyrir PCR greiningu á IAV og IBV, í sömu röð, til að fá neðri greiningarmörk þeirra (LOD).Að auki hefur IAV og IBV verið margfölduð til að greina á milli mismunandi meingerða milli tegunda, sem gefur efnilegan vettvang fyrir erfðagreiningu og getu til að meðhöndla sjúkdóminn nákvæmlega.
Á mynd.5a sýnir niðurstöður HAV PCR prófunar með því að nota 150 µl af hreinsuðu veiru RNA sem sýni.Á mynd.5a(i) sýnir að við HAV styrk sem er 106 eintök/ml getur flúrljómunarstyrkurinn (ΔRn) náð 0,830 og þegar styrkurinn er lækkaður í 102 eintök/ml getur ΔRn samt náð 0,365, sem samsvarar hærra en það. af tóma neikvæða samanburðarhópnum (0,002), um 100 sinnum hærri.Fyrir magngreining byggð á sex sjálfstæðum tilraunum var línuleg kvörðunarferill myndaður á milli logstyrks og hringrásarþröskulds (Ct) IAV (mynd 5a(ii)), R2 = 0,993, á bilinu 102-106 eintök/ml.niðurstöðurnar eru í góðu samræmi við hefðbundnar RT-PCR aðferðir.Á mynd.5a(iii) sýnir flúrljómandi myndir af prófunarniðurstöðum eftir 40 lotur af FAST-POCT pallinum.Við komumst að því að FAST-POCT vettvangurinn getur greint HAV allt að 102 eintök/ml.Hins vegar hefur hefðbundna aðferðin ekki Ct gildi við 102 eintök/ml, sem gerir það að verkum að LOD er um 103 eintök/ml.Við gerðum þá tilgátu að þetta gæti stafað af mikilli skilvirkni kúlablöndunar.PCR prófunartilraunir voru gerðar á hreinsuðu IAV RNA til að meta ýmsar blöndunaraðferðir, þar á meðal hristablöndun (sama blöndunaraðferð og í hefðbundinni RT-PCR aðgerð), hettuglasblöndun (þessi aðferð, 3 s við 0,12 bör) og engin blöndun sem viðmiðunarhópur ..Niðurstöðurnar má finna á aukamynd S12.Það má sjá að við hærri RNA styrk (106 eintök/ml) eru Ct gildi mismunandi blöndunaraðferða nánast þau sömu og fyrir kúlublöndun.Þegar RNA styrkurinn fór niður í 102 eintök/mL, höfðu hristingin og viðmiðin engin Ct gildi, en kúlublöndunaraðferðin gaf enn Ct gildi upp á 36,9, sem var undir Ct þröskuldinum 38. Niðurstöðurnar sýna ríkjandi blöndunareiginleika. blöðrur, sem einnig hefur verið sýnt fram á í öðrum bókmenntum, sem getur einnig útskýrt hvers vegna næmi FAST-POCT pallsins er aðeins hærra en hefðbundins RT-PCR.Á mynd.5b sýnir niðurstöður PCR greiningar á hreinsuðum IBV RNA sýnum á bilinu 101 til 106 eintök/ml.Niðurstöðurnar voru svipaðar og IAV prófið, sem náði R2 = 0,994 og LOD upp á 102 eintök/ml.
PCR greining á inflúensu A veiru (IAV) með IAV styrk á bilinu 106 til 101 eintak/mL með því að nota TE buffer sem neikvæða samanburð (NC).(i) Rauntíma flúrljómunarferill.(ii) Línuleg kvörðunarferill milli logaritmísks IAV RNA styrks og hringrásarþröskulds (Ct) fyrir FAST og hefðbundnar prófunaraðferðir.(iii) IAV FAST-POCT flúrljómandi mynd eftir 40 lotur.b, PCR uppgötvun inflúensu B veiru (IBV) með (i) rauntíma flúrljómun.(ii) Línuleg kvörðunarferill og (iii) FAST-POCT IBV flúrljómunarmynd eftir 40 lotur.Neðri greiningarmörk (LOD) fyrir IAV og IBV með FAST-POCT pallinum voru 102 eintök/ml, sem er lægra en hefðbundnar aðferðir (103 eintök/ml).c Niðurstöður margfeldisprófa fyrir IAV og IBV.GAPDH var notað sem jákvæð viðmiðun og TE biðminni var notað sem neikvæð viðmiðun til að koma í veg fyrir hugsanlega mengun og bakgrunnsmögnun.Hægt er að greina fjórar mismunandi gerðir sýna: (1) GAPDH-eingöngu neikvæð sýni („IAV-/IBV-“);(2) IAV sýking („IAV+/IBV-“) með IAV og GAPDH;(3) IBV sýking („IAV-/IBV+“) með IBV og GAPDH;(4) IAV/IBV sýking („IAV+/IBV+“) með IAV, IBV og GAPDH.Punktalínan táknar þröskuldslínuna.n = 6 líffræðilega óháðar tilraunir voru gerðar, gögn eru sýnd sem ± staðalfrávik.Hrágögn eru sett fram sem hrágagnaskrár.
Á mynd.5c sýnir niðurstöður margföldunarprófsins fyrir IAV/IBV.Hér var víruslýsat notað sem sýnislausn í stað hreinsaðs RNA og fjórum frumurum fyrir IAV, IBV, GAPDH (jákvæð viðmiðun) og TE buffer (neikvæð viðmiðun) var bætt í fjögur mismunandi hvarfhólf FAST-POCT pallsins.Jákvæð og neikvæð eftirlit eru notuð hér til að koma í veg fyrir mögulega mengun og auka bakgrunn.Prófunum var skipt í fjóra hópa: (1) GAPDH-neikvæð sýni („IAV-/IBV-“);(2) IAV-sýkt („IAV+/IBV-“) á móti IAV og GAPDH;(3) IBV-.sýkt ("IAV-") -/IBV+") IBV og GAPDH;(4) IAV/IBV („IAV+/IBV+“) sýking með IAV, IBV og GAPDH.Á mynd.5c sýnir að þegar neikvæð sýni voru notuð var flúrljómunarstyrkur ΔRn í jákvæða viðmiðunarhólfinu 0,860 og ΔRn fyrir IAV og IBV var svipað og neikvæða samanburðurinn (0,002).Fyrir IAV+/IBV-, IAV-/IBV+ og IAV+/IBV+ hópana sýndu IAV/GAPDH, IBV/GAPDH og IAV/IBV/GAPDH myndavélarnar verulegan flúrljómunarstyrk, í sömu röð, en hinar myndavélarnar sýndu jafnvel flúrljómunarstyrk í bakgrunni stig 40 eftir hitauppstreymi.Frá prófunum hér að ofan sýndi FAST-POCT vettvangurinn framúrskarandi sérhæfni og gerði okkur kleift að meinagerð mismunandi inflúensuveirur samtímis.
Til að sannreyna klínískt notagildi FAST-POCT prófuðum við 36 klínísk sýni (nefþurrkunarsýni) frá IB sjúklingum (n=18) og viðmiðunarhópum sem ekki voru IB (n=18) (Mynd 6a).Upplýsingar um sjúklinga eru settar fram í viðbótartöflu 3. Staða IB sýkingar var sjálfstætt staðfest og rannsóknaraðferðin var samþykkt af Zhejiang University First Affiliated Hospital (Hangzhou, Zhejiang).Hverju úrtaki sjúklinga var skipt í tvo flokka.Annað var unnið með FAST-POCT og hitt var unnið með PCR tölvukerfi (SLAN-96P, Kína).Báðar prófanir nota sömu hreinsunar- og greiningarsett.Á mynd.6b sýnir niðurstöður FAST-POCT og hefðbundinnar öfugumritunar PCR (RT-PCR).Við bárum saman flúrljómunarstyrk (FAST-POCT) við -log2(Ct), þar sem Ct er hringrásarþröskuldur fyrir hefðbundna RT-PCR.Gott samræmi var á milli þessara tveggja aðferða.FAST-POCT og RT-PCR sýndu sterka jákvæða fylgni við Pearson's hlutfall (r) gildi upp á 0,90 (mynd 6b).Við metum síðan greiningarnákvæmni FAST-POCT.Dreifing flúrljómunarstyrks (FL) fyrir jákvæð og neikvæð sýni var veitt sem sjálfstæð greiningarmælikvarði (mynd 6c).FL gildi voru marktækt hærri hjá IB sjúklingum en í samanburði (****P = 3,31 × 10-19; tvíhliða t-próf) (mynd 6d).Því næst voru IBV-móttakarar rekstrareiginleika (ROC) línur teknar upp.Við komumst að því að greiningarnákvæmni var mjög góð, með svæði undir ferlinum 1 (mynd 6e).Vinsamlegast athugaðu að vegna lögboðinnar grímupöntunar í Kína vegna COVID-19 frá og með 2020 höfum við ekki greint sjúklinga með IBD, þannig að öll jákvæð klínísk sýni (þ.e. nefþurrkusýni) voru eingöngu fyrir IBV.
Hönnun klínískrar rannsóknar.Alls voru 36 sýni, þar á meðal 18 sjúklingasýni og 18 viðmiðunarhópar sem ekki voru inflúensu, greind með FAST-POCT vettvang og hefðbundnum RT-PCR.b Metið greiningarsamkvæmni milli FAST-POCT PCR og hefðbundins RT-PCR.Niðurstöðurnar höfðu jákvæða fylgni (Pearson r = 0,90).c Flúrljómunarstyrkur hjá 18 IB sjúklingum og 18 viðmiðunarhópum.d Hjá IB sjúklingum (+) voru FL gildi marktækt hærri en í samanburðarhópnum (-) (****P = 3,31 × 10-19; tvíhliða t-próf; n = 36).Fyrir hvern ferningsreit táknar svarta merkið í miðju miðgildið og neðsta og efsta línan í reitnum tákna 25. og 75. hundraðshluta, í sömu röð.Hámarks- og hámarks gagnapunktar eru ekki taldir vera útlægir.e ROC ferill.Punktalínan d táknar þröskuldsgildið sem áætlað er út frá ROC greiningu.AUC fyrir IBV er 1. Hrágögn eru veitt sem hrágagnaskrár.
Í þessari grein kynnum við FAST, sem hefur þá eiginleika sem krafist er fyrir tilvalið POCT.Kostir tækninnar okkar eru meðal annars: (1) Fjölhæfur skömmtun (fallandi, samtímis, raðbundin og sértæk), losun eftir þörfum (hröð og hlutfallsleg losun á beittum þrýstingi) og áreiðanlega notkun (titringur við 150 gráður) (2) langtímageymsla (2 ára hröðunarpróf, þyngdartap um 0,3%);(3) hæfni til að vinna með vökva með breitt svið vætanleika og seigju (seigja allt að 5500 cP);(4) Hagkvæmt (Áætlaður efniskostnaður FAST-POCT PCR tækisins er um það bil 1 Bandaríkjadalur).Með því að sameina fjölvirka skammtara var sýnt fram á og beitt samþættan FAST-POCT vettvang fyrir PCR greiningu á inflúensu A og B veirum.FAST-POCT tekur aðeins 82 mínútur.Klínísku prófin með 36 sýnum úr nefþurrku sýndu góða samræmi í styrk flúrljómunar við staðlaða RT-PCR (Pearson-stuðlar > 0,9).Klínísku prófin með 36 sýnum úr nefþurrku sýndu góða samræmi í styrk flúrljómunar við staðlaða RT-PCR (Pearson-stuðlar > 0,9).(Клинические тесты с 36 образцами мазков из носа показали хорошее соответствие интенсивности флуданисц эффициенты Пирсона > 0,9).Klínískar prófanir með 36 sýnum af nefþurrku sýndu gott samræmi við flúrljómunarstyrk staðlaðs RT-PCR (Pearson's coefficients > 0,9). RT-PCR (Клинические испытания 36 образцов мазков из носа показали хорошее совпадение интенсивности флуоресанци эффициент Пирсона > 0,9).Klínískar prófanir á 36 sýnum úr nefþurrku sýndu gott samræmi á styrk flúrljómunar við staðlaða RT-PCR (Pearson's stuðull > 0,9).Samhliða þessari vinnu hafa ýmsar nýjar lífefnafræðilegar aðferðir (td hitauppstreymi í plasma, mögnunarlausar ónæmismælingar og nanókroppavirkniprófanir) sýnt möguleika sína í POCT.Hins vegar, vegna skorts á fullkomlega samþættum og öflugum POCT vettvangi, þurfa þessar aðferðir óhjákvæmilega sérstakar forvinnsluaðferðir (td RNA einangrun44, ræktun45 og þvott46), sem bætir enn frekar við núverandi vinnu með þessum aðferðum til að innleiða háþróaða POCT aðgerðir með nauðsynlegar færibreytur.ná fram-í-svar-úttak árangur.Í þessu verki, þó að loftdælan sem notuð er til að virkja FAST-lokann sé nógu lítil til að hægt sé að samþætta hana í borðtæki (Mynd S9, S10), eyðir hún samt umtalsverðu afli og framkallar hávaða.Í grundvallaratriðum er hægt að skipta út smærri formstuðli loftdælum með öðrum hætti, svo sem notkun rafsegulkrafts eða fingurvirkjun.Frekari endurbætur geta til dæmis falið í sér að aðlaga sett fyrir mismunandi og sértækar lífefnafræðilegar prófanir, með því að nota nýjar greiningaraðferðir sem krefjast ekki upphitunar/kælikerfis, þannig að hægt er að útvega verkfæralausan POCT vettvang fyrir PCR forrit.Við teljum að í ljósi þess að FAST vettvangurinn veitir leið til að meðhöndla vökva, teljum við að fyrirhuguð FAST tækni gefi möguleika á að skapa sameiginlegan vettvang ekki aðeins fyrir líflæknisfræðilegar prófanir, heldur einnig fyrir umhverfisvöktun, matvælagæðaprófun, efni og lyfjamyndun. ..
Söfnun og notkun á sýnum úr nefþurrku úr mönnum hefur verið samþykkt af siðanefnd Zhejiang University First Affiliated Hospital (IIT20220330B).Safnað var 36 sýnum úr nefþurrku, sem tóku þátt í 16 fullorðnum < 30 ára, 7 fullorðnum > 40 ára og 19 körlum, 17 konum.Safnað var 36 sýnum úr nefþurrku, sem tóku þátt í 16 fullorðnum < 30 ára, 7 fullorðnum > 40 ára og 19 körlum, 17 konum.Было собрано 36 образцов мазков из носа, в которых приняли участие 16 взрослых < 30 лет, 7 мазрослиш og 17. júní.Þrjátíu og sex sýnum úr nefþurrku var safnað frá 16 fullorðnum < 30 ára, 7 fullorðnum eldri en 40 ára, 19 körlum og 17 konum.Lýðfræðileg gögn eru sýnd í viðbótartöflu 3. Upplýst samþykki var fengið frá öllum þátttakendum.Allir þátttakendur voru grunaðir um að vera með inflúensu og voru prófaðir af fúsum og frjálsum vilja án bóta.
FAST grunnurinn og lokið eru úr pólýmjólkursýru (PLA) og prentuð af Ender 3 Pro 3D prentara (Shenzhen Transcend 3D Technology Co., Ltd.).Tvíhliða límband var keypt frá Adhesives Research, Inc. Gerð 90880. PET filma 100 µm þykk var keypt frá McMaster-Carr.Bæði límið og PET filman voru klippt með Silhouette Cameo 2 skerinu frá Silhouette America, Inc. Teygjanleg filman er gerð úr PDMS efni með sprautumótun.Fyrst var 200 µm þykkur PET rammi skorinn með laserkerfi og límdur á 3 mm þykka PMMA lak með 100 µm tvíhliða límbandi.PDMS forvera (Sylgard 184; Part A: Part B = 10:1, Dow Corning) var síðan hellt í mótið og glerstöng var notuð til að fjarlægja umfram PDMS.Eftir að hafa þurrkað við 70°C í 3 klukkustundir, var hægt að skræla 300 μm þykka PDMS filmuna af mótinu.
Myndir fyrir fjölhæfa dreifingu, birtingu á eftirspurn og áreiðanlega frammistöðu eru teknar með háhraða myndavél (Sony AX700 1000 fps).Orbital hristarinn sem notaður var í áreiðanleikaprófinu var keyptur frá SCILOGEX (SCI-O180).Loftþrýstingurinn er myndaður af loftþjöppu og nokkrir stafrænir nákvæmni þrýstijafnarar eru notaðir til að stilla þrýstingsgildið.Prófunarferlið fyrir flæðihegðun er sem hér segir.Fyrirfram ákveðið magn af vökva var sprautað inn í prófunarbúnaðinn og háhraðamyndavél var notuð til að skrá flæðihegðunina.Kyrrmyndir voru síðan teknar úr myndböndum af flæðihegðuninni á föstum tímum og það svæði sem eftir var reiknað með Image-Pro Plus hugbúnaði sem síðan var margfaldað með myndavélardýptinni til að reikna út rúmmálið.Upplýsingar um flæðihegðunarprófunarkerfið er að finna á aukamynd S4.
Sprautaðu 50 µl af örperlum og 100 µl af afjónuðu vatni í hettuglasblöndunartækið.Ljósmyndir með blönduðum afköstum voru teknar með háhraðamyndavél á 0,1 sekúndu fresti við þrýsting upp á 0,1 bör, 0,15 bör og 0,2 bör.Upplýsingar um pixla meðan á blöndunarferlinu stendur er hægt að fá úr þessum myndum með því að nota ljósmyndavinnsluhugbúnað (Photoshop CS6).Og blöndunarvirkni er hægt að ná með eftirfarandi jöfnu 53.
þar sem M er blöndunarvirkni, N er heildarfjöldi sýnapixla, og ci og \(\bar{c}\) eru staðlað og vænst staðlað styrkur.Blöndunarvirkni er á bilinu 0 (0%, óblandað) til 1 (100%, að fullu blandað).Niðurstöðurnar eru sýndar á aukamynd S6.
Rauntíma RT-PCR sett fyrir IAV og IBV, þar á meðal IAV og IBV RNA sýni (cat. nr. RR-0051-02/RR-0052-02, Liferiver, Kína), Tris-EDTA biðminni (TE biðminni nr. B541019 , Sangon Biotech, Kína), Positive Control RNA Purification Kit (Hlutanr. Z-ME-0010, Liferiver, Kína) og GAPDH lausn (Hlutanr. M591101, Sangon Biotech, Kína) eru fáanlegar í verslun.RNA hreinsunarsettið inniheldur bindijafna, þvott A, þvott W, skolefni, segulmagnaðir örperlur og akrýlberi.IAV og IBV rauntíma RT-PCR sett innihalda IFVA kjarnsýru PCR greiningarblöndu og RT-PCR ensím.Bætið 6 µl af AcrylCarrier og 20 µl af segulperlum við 500 µl af bindijafnalausn, hristið vel og undirbúið síðan perlulausnina.Bætið 21 ml af etanóli í þvotta A og W, hristið vel til að fá lausnir af þvotti A og W, í sömu röð.Síðan var 18 µl af flúrljómandi PCR blöndu með IFVA kjarnsýru og 1 µl af RT-PCR ensími bætt við 1 µl af TE lausn, hrist og skilið í skilvindu í nokkrar sekúndur, sem fékkst 20 µl af IAV og IBV grunni.
Fylgdu eftirfarandi RNA hreinsunaraðferð: (1) RNA aðsog.Pípettaðu 526 µl af kögglalausninni í 1,5 ml skilvinduglas og bættu við 150 µl af sýni, hristu síðan túpuna handvirkt upp og niður 10 sinnum.Flytið 676 µl af blöndunni yfir í sæknisúluna og skilið í skilvindu við 1,88 x 104 g í 60 sekúndur.Síðari niðurföllum er síðan hent.(2) Fyrsta stig þvotts.Bætið 500 µl af þvottalausn A við sæknisúluna, skilið í skilvindu við 1,88 x 104 g í 40 sekúndur og fargið ónýtu lausninni.Þetta þvottaferli var endurtekið tvisvar.(3) annað stig þvotta.Bætið 500 µl af þvottalausn W í sæknisúluna, skilið í skilvindu við 1,88×104 g í 15 sekúndur og fargið eyðslulausninni.Þetta þvottaferli var endurtekið tvisvar.(4) Skolun.Bætið 200 µl af skolvatni í sæknisúluna og skilið í skilvindu við 1,88 x 104 g í 2 mín.(5) RT-PCR: Útrennsli var sprautað í 20 μl af grunnlausninni í PCR gleri, síðan var túpan sett í rauntíma PCR prófunarbúnað (SLAN-96P) til að framkvæma RT-PCR ferlið.Allt greiningarferlið tekur um það bil 140 mínútur (20 mínútur fyrir RNA hreinsun og 120 mínútur fyrir PCR uppgötvun).
526 µl af perlulausn, 1000 µl af þvottalausn A, 1000 µl af þvottalausn W, 200 µl af skolvatni og 20 µl af grunnlausn var bætt við og geymt í hólfum M, W1, W2, E og PCR greiningarhólfi.Pallsamsetning.Síðan var 150 µl af sýninu pípettað inn í hólf M og FAST-POCT pallurinn var settur í prófunartækið sem sýnt er á aukamynd S9.Eftir um 82 mínútur lágu niðurstöðurnar fyrir.
Nema annað sé tekið fram eru allar prófunarniðurstöður settar fram sem meðaltal ± SD eftir að minnsta kosti sex endurtekningar með því að nota aðeins FAST-POCT vettvang og líffræðilega óháð sýni.Engin gögn voru útilokuð frá greiningunni.Tilraunirnar eru ekki tilviljunarkenndar.Rannsakendur voru ekki blindir á hópverkefni meðan á tilrauninni stóð.
Fyrir frekari upplýsingar um hönnun náms, sjá ágrip náttúrurannsóknaskýrslu sem tengist þessari grein.
Gögn sem styðja niðurstöður þessarar rannsóknar eru fáanleg í viðbótarupplýsingum.Þessi grein veitir upprunalegu gögnin.
Chagla, Z. & Madhukar, P. COVID-19 örvunartæki í ríkum þjóðum munu seinka bólusetningum fyrir alla.Chagla, Z. & Madhukar, P. COVID-19 örvunartæki í ríkum þjóðum munu seinka bólusetningum fyrir alla.Chagla, Z. og Madhukar, P. COVID-19 örvunartæki í ríkum löndum munu seinka bólusetningum fyrir alla.Chagla, Z. og Madhukar, P. COVID-19 endurbólusetning í ríkum löndum mun seinka bólusetningu fyrir alla.Þjóðarlækningar.27, 1659–1665 (2021).
Faust, L. o.fl.SARS-CoV-2 próf í lág- og millitekjulöndum: framboð og hagkvæmni í einkareknum heilbrigðisgeiranum.örverusýkingu.22, 511–514 (2020).
Alþjóðaheilbrigðismálastofnunin.Alþjóðlegt algengi og tíðni völdum læknanlegum kynsýkingum: endurskoðun og áætlanir.Genf: WHO, WHO/HIV_AIDS/2 https://apps.who.int/iris/bitstream/handle/10665/66818/WHO_HIV_AIDS_2001.02.pdf (2001).
Fenton, EM o.fl.Margar 2D mótaðar hliðarrennslisprófunarræmur.ASS umsókn.alma mater.Inter Milan.1, 124–129 (2009).
Schilling, KM o.fl.Alveg lokuð örfljótandi pappírsbundið greiningartæki.endaþarmsop.Efni.84, 1579–1585 (2012).
Lapenter, N. o.fl.Samkeppnishæf pappírsbundin ónæmisgreining ásamt ensímbreyttum rafskautum gerir þráðlaust eftirlit og rafefnafræðilega ákvörðun á kótíníni í þvagi.Skynjarar 21, 1659 (2021).
Zhu, X. o.fl.Magngreina sjúkdómslífmerki með fjölhæfum nanósím-samþættum hliðarvökvapalli með því að nota glúkómeter.líffræðilegur skynjari.Lífeindatækni.126, 690–696 (2019).
Boo, S. o.fl.Þungunarprófunarstrimi til að greina sjúkdómsvaldandi bakteríur með því að nota concanavalin A-human chorionic gonadotropin-Cu3(PO4)2 blendingur nanóblóm, segulaðskilnaður og snjallsímalestur.Örtölva.Tímarit.185, 464 (2018).