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使用智能手机检测冠状病毒的便携式LAMP微流控平台

使用智能手机检测冠状病毒的便携式LAMP微流控平台

使用智能手机检测冠状病毒的便携式LAMP微流控平台

大多数病毒测试包依赖于劳动和时间密集的实验室准备和分析技术;例如,新型冠状病毒测试可能需要几天时间才能从鼻腔拭子中检测出病毒。现在,研究人员展示了一种廉价但敏感的基于智能手机的病毒和细菌病原体检测设备,大约需要30分钟就可完成检测。这款售价约为50美元的智能手机配件可以在像COVID-19这样的大流行期间减轻测试实验室的压力。该装置包括一个微流控芯片(cartridge-housed microfluidic),该芯片对来自鼻拭子样本的病毒核酸进行等温扩增,然后使用智能手机相机对其进行检测。

伊利诺伊大学香槟分校电气与计算机工程教授Brian Cunningham和生物工程教授Rashid Bashir领导的这项新的多机构研究成果发表在《Lab on a Chip》杂志上。

原文标题:Smartphone-based multiplex 30-minute nucleic acid test of live virus from nasal swab extract

链接地址:

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/LC/D0LC00304B#!divAbstract

作者指出,核酸检测(NAT)代表了一种重要的即时检测(POC)技术,可用于病原体检测,可以实现高特异性的病原体核酸序列检测。还可以将此类测试设计为使用荧光标记或比色标记扩增的序列。尽管大多数NAT方法都基于聚合酶链反应(PCR)扩增,这需要重复加热和冷却循环,这对于POC应用而言并不理想,但是使用等温核酸扩增方法(例如环介导等温扩增(LAMP))的NAT是现在正被利用来开发简单,小型化的POC器件。

Cunningham和Bashir团队开发的设备起初是一个旨在检测一组马病毒和细菌病原体,包括那些引起马匹严重呼吸道疾病的病原体。

研究人员开发了一种使用LAMP技术的设备,测试试剂可以打开病毒病原体,以获取RNA。然后,引物分子在大约10或15分钟内将遗传物质扩增成数百万个拷贝。然后,荧光染料对副本进行染色,当被蓝色LED灯照亮时会发出绿色的光,然后由智能手机的摄像头检测到。

最新研究一致表明,当今智能手机中集成的图像传感器具有足够的灵敏度,可以在细胞,病毒和细菌的荧光显微镜下检测荧光。作者指出,智能手机相机还可以检测微流室内的多种生物测定法(包括LAMP)发出的荧光信号。“使用智能手机作为POC分析检测工具的优势在于,可以利用移动设备的集成光学器件,图像传感器,计算能力,用户界面和无线通信功能,从而将成本降至最低。

使用智能手机检测冠状病毒的便携式LAMP微流控平台

尽管本文报道的测试系统用于检测致病性DNA,但该检测方法很容易用于检测RNA病毒,他们建议使用一步法RT-LAMP方案,该方案将逆转录酶添加到LAMP反应混合物中,而无需修改缓冲液或反应条件。

目前在设备外部还需执行一些准备步骤,团队正在研制一种更简便的墨盒,该墨盒包含完全集成系统所需的所有试剂。其他的研究人员正在使用新冠状病毒基因组为COVID-19创建一个移动测试,并制作一个容易产业化的墨盒,Cunningham说这将改进现有的测试工作。


手持式PDMS打孔器