Tankewol foar it besykjen fan www.chinacdoe.com.De browserferzje dy't jo brûke hat beheinde CSS-stipe.Foar de bêste ûnderfining riede wy oan dat jo in bywurke browser brûke (of kompatibiliteitsmodus útskeakelje yn Internet Explorer).Yn 'e tuskentiid, om trochgeande stipe te garandearjen, sille wy de side werjaan sûnder stilen en JavaScript.
Lab-on-a-chip systemen mei on-site mooglikheden biede it potinsjeel foar rappe en krekte diagnoaze en binne nuttich yn boarne-beheinde ynstellings wêr't biomedyske apparatuer en oplaat professionals net beskikber binne.It meitsjen fan in point-of-care testsysteem dat tagelyk alle nedige funksjes hat foar multyfunksjonele dispensing, frijlitting op oanfraach, betroubere prestaasjes en lange termyn opslach fan reagentia bliuwt in grutte útdaging.Hjir beskriuwe wy in lever-oandreaune mikro reis switch technology dy't kin manipulearje floeistoffen yn elke rjochting, jouwe sekuere en evenredige reaksje op tapaste lucht druk, en bliuwe stabyl tsjin hommelse bewegings en trillings.Op grûn fan 'e technology beskriuwe wy ek de ûntwikkeling fan in polymerase-kettingreaksjesysteem dat reagensyntroduksje, mingen en reaksjefunksjes alles yn ien proses yntegreart, wat "sample-in-antwurd-out" prestaasjes foar alle klinyske nasale samples fan 18 pasjinten mei Influenza en 18 yndividuele kontrôles, yn goede oerienstimming fan fluoreszinsje-yntensiteit mei standert polymerase-kettingreaksje (Pearson-koëffisjinten> 0.9).Op grûn fan 'e technology beskriuwe wy ek de ûntwikkeling fan in polymerase-kettingreaksjesysteem dat reagensyntroduksje, mingen en reaksjefunksjes alles yn ien proses yntegreart, wat "sample-in-antwurd-out" prestaasje realisearret foar alle klinyske nasale samples fan 18 pasjinten mei Influenza en 18 yndividuele kontrôles, yn goede oerienstimming fan fluorescence yntinsiteit mei standert polymerase kettingreaksje (Pearson koeffizienten> 0,9).Основываясва Ны Мы о о о о ING Нызкйлгг системы системы системы полимтемы полимтемы пепной реакции, Коакции кепединя объединяининя рункции введения Реагентов, смешивания в одном процессе в что олнессе Мыполненет Выполнение «образец-в-Всет-Всех Клинических бранических бразц ов из носа от 18 приптов г грипп (en 18 отдельных контролей, в хорошем соответствии интенсивности флуоресценции со стандартной полимецон фициенты Пирсона> 0,9).Op grûn fan dizze technology beskriuwe wy ek de ûntwikkeling fan in polymerase-kettingreaksjesysteem dat de funksjes fan ynjeksje, mingen en reagearje yn ien proses kombineart, wêrtroch sample-in-response-out mooglik is foar alle klinyske nasale eksimplaren fan 18 gryppasjinten.en 18 yndividuele kontrôles, yn goede oerienstimming mei de standert polymerase ketting reaksje fluorescence yntinsiteit (Pearson syn koeffisienten> 0,9).Op grûn fan dizze technology beskriuwe wy ek de ûntwikkeling fan in polymerase-kettingreaksjesysteem dat reagens-ynjeksje, mingen en reaksjefunksjes yntegreart om alle klinyske nasale eksimplaren te analysearjen fan 18 yn-sample nasale pasjinteksimplaren. goed mei standert polymerase kettingreaksje (Pearson's koeffizient> 0,9).It foarstelde platfoarm garandearret betroubere automatisearring fan biomedyske analyse en kin sadwaande de kommersjalisaasje fan in oanbod fan point-of-care testapparaten fersnelle.
Opkommende minsklike sykten, lykas de 2020 COVID-19-pandemy dy't it libben hat opeaske fan miljoenen minsken, foarmje in serieuze bedriging foar wrâldwide sûnens en minsklike beskaving1.Iere, rappe en krekte deteksje fan sykten is kritysk om de fersprieding fan it firus te kontrolearjen en de resultaten fan behanneling te ferbetterjen.In kearn diagnostysk ekosysteem basearre op sintralisearre laboratoaren wêr't testmonsters wurde stjoerd nei sikehûzen of diagnostyske kliniken en wurde útfierd troch professionals, beheint op it stuit tagong foar hast 5.8 miljard minsken wrâldwiid, foaral dejingen dy't libje yn boarne-beheinde ynstellings.wêr't d'r in tekoart is oan djoere biomedyske apparatuer en kwalifisearre spesjalisten.clinicians 2. Sa, der is in driuwend ferlet om te ûntwikkeljen in goedkeape en brûker-freonlik lab-on-a-chip systeem mei point-of-care testing (POCT) mooglikheid dat kin foarsjen clinicjouwers mei op 'e tiid diagnostyske ynformaasje foar in make ynformearre diagnoaze besluten .en behanneling 3.
De rjochtlinen fan 'e Wrâldsûnensorganisaasje (WHO) stelle dat in ideale POCT betelber wêze moat, brûkerfreonlik (maklik te brûken mei minimale training), akkuraat (foarkomme falske negativen of falske positiven), fluch en betrouber (foarsjen fan goede werhellingseigenskippen), en te leverjen (by steat op lange termyn opslach en maklik beskikber foar ein brûkers)4.Om oan dizze easken te foldwaan, moatte POCT-systemen de folgjende funksjes leverje: alsidige dosearring om manuele yntervinsje te ferminderjen, frijlitting op oanfraach nei skaalferfier fan reagens foar krekte testresultaten, en betroubere prestaasjes om miljeuvibraasje te wjerstean.Op it stuit is it meast brûkte POCT-apparaat de laterale streamstrip5,6 besteande út ferskate lagen fan poreuze nitrocellulose-membranen dy't in heul lyts bedrach fan sample nei foaren drukke, reagearje mei pre-immobilisearre reagents troch kapillêre krêft.Hoewol se it foardiel hawwe fan lege kosten, gemak fan gebrûk en rappe resultaten, kinne streamstrip-basearre POCT-apparaten allinich brûkt wurde foar biologyske tests (bgl.reaksjes (bygelyks laden fan meardere reagents, mingen, multiplexing).Dêrnjonken jouwe de driuwende krêften dy't de floeistofbeweging kontrolearje (dat wol sizze, kapillêre krêften) gjin goede konsistinsje, fral tusken batches, wat resulteart yn minne reprodusearberens11 en it meitsjen fan laterale streambands foaral brûkber foar goede deteksje12,13.
Utwreide produksjemooglikheden op mikro- en nanoskaal hawwe kânsen makke foar de ûntwikkeling fan mikrofluidyske POCT-apparaten foar kwantitative mjittingen14,15,16,17.Troch it oanpassen fan 'e eigenskippen fan' e ynterface 18, 19 en de mjitkunde fan 'e kanalen 20, 21, 22 kinne de kapillêre krêft en trochstreaming fan dizze apparaten wurde regele.Har betrouberens, foaral foar floeistoffen dy't tige wiete binne, bliuwt lykwols net akseptabel fanwegen fabrikaazjeûnnaaktyfheden, materiaaldefekten en gefoelichheid foar miljeuvibraasjes.Derneist, om't in kapillêre stream wurdt makke op 'e floeistof-gas-ynterface, kin gjin ekstra stream ynfierd wurde, benammen nei it foljen fan it mikrofluïdyske kanaal mei flüssigens.Dêrom moatte foar mear komplekse deteksje ferskate stappen fan sample-ynjeksje wurde útfierd24,25.
Under mikrofluïdyske apparaten binne sintrifugale mikrofluidyske apparaten op it stuit ien fan 'e bêste oplossingen foar POCT26,27.Syn oandriuwmeganisme is foardielich yn dat de driuwende krêft kin wurde regele troch it oanpassen fan de rotaasjesnelheid.It neidiel is lykwols dat de sintrifugale krêft altyd rjochte is op 'e bûtenrâne fan it apparaat, wêrtroch it lestich is om de mearstapige reaksjes út te fieren dy't nedich binne foar kompleksere analyzes.Hoewol't ekstra driuwende krêften (bgl. kapillaren 28, 29 en in protte oaren 30, 31, 32, 33, 34, 35) neist de sintrifugale krêft wurde yntrodusearre foar multyfunksjonele dosering, kin ûnfoarsjoene floeistof oerdracht noch foarkomme omdat dizze ekstra krêften binne algemien oarders fan grutte leger as de sintrifugale krêft, wêrtroch't se allinnich effektyf oer lytse operearjende berik of net beskikber op fraach mei floeibere release.It opnimmen fan pneumatyske manipulaasjes yn sintrifugale mikrofluidika lykas sintrifugale kinetyske metoaden 36, 37, 38, thermopneumatyske metoaden 39 en aktive pneumatyske metoaden 40 hat bewiisd in oantreklik alternatyf te wêzen.Mei de kontrafugodynamyske oanpak wurde in ekstra holte en ferbinende mikrokanalen yn it apparaat yntegreare foar sawol eksterne as ynterne aksje, hoewol syn pompeffisjinsje (yn it berik fan 75% oant 90%) is tige ôfhinklik fan it oantal pompsyklusen en de viskositeit fan de floeistof.Yn 'e thermopneumatyske metoade binne de lateksmembraan en de floeistofferfierkeamer spesifyk ûntworpen om de ynlaat te dichtjen of opnij te iepenjen as it opsletten loftvolume wurdt ferwaarme of kuolle.De opset foar ferwaarming / koeling yntrodusearret lykwols trage antwurdproblemen en beheint it gebrûk yn thermosensitive assays (bygelyks polymeraseketenreaksje (PCR) amplifikaasje).Mei in aktive pneumatyske oanpak wurde frijlitting op oanfraach en beweging nei binnen berikt troch de simultane tapassing fan positive druk en krekt oerienkommende rotaasjesnelheden troch hege snelheidsmotoren.D'r binne oare suksesfolle oanpakken dy't allinich pneumatyske actuators brûke (positive druk 41, 42 of negative druk 43) en normaal sletten fentylûntwerpen.Troch it opienfolgjen fan druk yn 'e pneumatyske keamer, wurdt de flüssigens peristaltysk nei foaren pompt, en it normaal sletten fentyl foarkomt de weromstream fan flüssigens troch peristalsis, sadat komplekse floeibere operaasjes realisearje.D'r binne lykwols op it stuit mar in beheind oantal mikrofluïdyske technologyen dy't komplekse floeibere operaasjes kinne útfiere yn ien POCT-apparaat, ynklusyf multyfunksjonele dispensing, frijlitting op oanfraach, betroubere prestaasjes, opslach op lange termyn, ôfhanneljen fan floeistoffen mei hege viskositeit, en kosten-effektive produksje.Allegear tagelyk.It ûntbrekken fan in funksjonele operaasje mei meardere stappen kin ek ien fan 'e redenen wêze wêrom't mar in pear kommersjele POCT-produkten lykas Cepheid, Binx, Visby, Cobas Liat, en Rhonda oant no ta mei súkses yntrodusearre binne op 'e iepen merk.
Yn dit papier stelle wy in pneumatyske microfluidic actuator foar basearre op griene ring micro switch technology (FAST).FAST kombinearret alle nedige eigenskippen tagelyk foar in breed oanbod fan reagents fan mikroliters oant milliliters.FAST bestiet út elastyske membranen, levers en blokken.Sûnder it tapassen fan luchtdruk kinne de membranen, levers en blokken strak sletten wurde en kin de floeistof fan binnen in lange tiid opslein wurde.Wannear't passende druk wurdt tapast en oanpast oan 'e lingte fan' e lever, wreidet it diafragma út en triuwt de lever nei de iepen posysje, wêrtroch floeistof trochgiet.Dit makket it mooglik multyfunksjonele metering fan floeistoffen yn in kaskade, simultane, sekwinsjele of selektive wize.
Wy hawwe in PCR-systeem ûntwikkele mei FAST om reaksje-yn-sample-resultaten te generearjen foar it opspoaren fan gryp A- en B-firussen (IAV en IBV).Wy berikten in legere limyt fan deteksje (LOD) fan 102 eksimplaren / ml, ús multiplex-assay toande spesifisiteit foar IAV en IBV en tastien grypfirus pathotyping.De klinyske testresultaten mei it nasale swab-probe fan 18 pasjinten en 18 sûne persoanen litte in goede oerienstimming sjen yn fluorescensintensiteit mei standert RT-PCR (Pearson-koëffisjinten> 0.9).De klinyske testresultaten mei it nasale swab-probe fan 18 pasjinten en 18 sûne persoanen litte in goede oerienstimming sjen yn fluorescensintensiteit mei standert RT-PCR (Pearson-koëffisjinten> 0.9).Результаты клинических испытаний с использованием образца мазка из носа от 18 пациентов и 18 золзовых оответствие интенсивности флуоресценции стандартной ОТ-ПЦР (коэффициенты Пирсона > 0,9).De resultaten fan klinyske proeven mei in nasale swab-probe fan 18 pasjinten en 18 sûne persoanen litte in goede oerienkomst sjen tusken de fluorescinsje-yntensiteit fan standert RT-PCR (Pearson's koeffizienten> 0.9).0.9) 。。... Результаты клинических испытаний с использованием образцов назальных мазков от 18 пациентов и 18 золзовах тветствие между интенсивностью флуоресценции en стандартной ОТ-ПЦР (коэффициент Пирсона > 0,9).De resultaten fan klinyske triennen mei gebrûk fan nasale swab-eksimplaren fan 18 pasjinten en 18 sûne persoanen lieten in goede oerienkomst sjen tusken fluorescensintensiteit en standert RT-PCR (Pearson's koëffisjint> 0.9).De rûsde materiaalkosten fan in FAST-POCT-apparaat binne sawat US $ 1 (oanfoljende tabel 1) en kinne fierder ferlege wurde troch gebrûk fan grutskalige produksjemetoaden (bgl.Yn feite hawwe FAST-basearre POCT-apparaten alle nedige funksjes mandaat troch WHO en binne kompatibel mei nije biogemyske testmetoaden lykas plasma-thermyske fytsen44, amplifikaasjefrije immunoassays45 en nanobody-funksjonalisearringstests46 dy't de rêchbonke binne fan POCT-systemen.mooglikheid.
Op fig.1a toant de struktuer fan it FAST-POCT-platfoarm, dat bestiet út fjouwer floeibere keamers: in pre-opslachkeamer, in mingkeamer, in reaksjekeamer en in ôffalkeamer.De kaai foar kontrôle fan floeistofstream is it FAST-ûntwerp (besteande út elastyske membranen, hefbomen en blokken) yn 'e pre-opslachkeamer en mingkeamer.As in pneumatysk oandreaune metoade leveret it FAST-ûntwerp krekte kontrôle fan floeistofstream, ynklusyf sletten / iepen skeakeljen, alsidige dosearring, frijlitting fan floeistof op oanfraach, betroubere operaasje (bgl. ûngefoelichheid foar miljeuvibraasje), en opslach op lange termyn.It FAST-POCT-platfoarm bestiet út fjouwer lagen: in efterlaach, in elastyske filmlaach, in plastykfilmlaach en in deklaach, lykas werjûn yn in fergrutte werjefte yn Fig. ).Alle kanalen en fluid ferfier keamers (lykas pre-opslach en reaksje keamers) binne ynbêde yn PLA (polylactic acid) substrates fariearjend fan 0,2 mm (tinste diel) oant 5 mm dik.It elastyske filmmateriaal is in 300 µm dikke PDMS dy't maklik útwreidet as luchtdruk wurdt tapast troch syn "tinne dikte" en lege elastisiteitsmodulus (sawat 2.25 MPa47).De polyetyleenfilmlaach is makke fan polyetyleentereftalaat (PET) mei in dikte fan 100 µm om de elastyske film te beskermjen fan oermjittige deformaasje troch luchtdruk.Yn oerienstimming mei de keamers hat de substraatlaach levers ferbûn mei de deklaach (makke fan PLA) troch skarnieren om de stream fan floeistof te kontrolearjen.De elastyske film waard gelijmd oan 'e efterkant laach mei dûbele-sided adhesive tape (ARseal 90880) en bedekt mei in plestik film.Trije lagen waarden gearstald op in substraat mei in T-clip-ûntwerp yn 'e omslachlaach.De T-klem hat in gat tusken twa skonken.Doe't de klip waard ynfoege yn 'e groove, bûgde de twa skonken in bytsje, doe werom nei harren oarspronklike steat en strak bûn it lid en backing doe't se troch de Groove (Supplementary Fig. S1).De fjouwer lagen wurde dan gearstald mei help fan Anschlüsse.
Skematysk diagram fan it platfoarm dat de ferskate funksjonele kompartementen en funksjes fan FAST yllustrearret.b Fergrutte diagram fan it FAST-POCT-platfoarm.c Foto fan it platfoarm neist in Amerikaanske kwart dollar munt.
It wurkmeganisme fan it FAST-POCT-platfoarm is te sjen yn figuer 2. De kaaikomponinten binne de blokken op 'e basislaach en de skarnieren op' e deklaach, wat resulteart yn in ynterferinsjeûntwerp as de fjouwer lagen wurde gearstald mei in T-foarm .Wannear't gjin lucht druk wurdt tapast (figuer 2a), de ynterferinsje fit feroarsaket it skarnier te bocht en ferfoarme, en in sealing krêft wurdt tapast troch de lever te drukken op de elastyske film tsjin it blok, en de floeistof yn 'e seal holte wurdt definiearre as in fersegele steat.Dêrby moat opmurken wurde dat yn dizze steat, de lever is bûgd nei bûten, lykas werjûn yn de kant werjefte yn figuer 2a.Wannear't lucht wurdt levere (figuer 2b), wreidet de elastyske membraan út nei it deksel en triuwt de lever omheech, dus it iepenjen fan in gat tusken de lever en it blok foar floeistof te streamen yn de folgjende keamer, dat wurdt definiearre as in iepen steat .Nei it loslitten fan luchtdruk, de lever kin werom nei syn oarspronklike posysje en bliuwe strak fanwege de elasticiteit fan it hinge.Fideo's fan 'e hendelbewegingen wurde presintearre yn' e oanfoljende film S1.
A. Skematyske diagram en foto's as sletten.By it ûntbrekken fan druk drukt de lever it membraan tsjin it blok, en de flüssigens wurdt fersegele.b Yn goede steat.As druk wurdt tapast, wreidet it membraan út en triuwt de lever omheech, sadat it kanaal iepenet en floeistof kin streame.c Bepale de karakteristike grutte fan de krityske druk.Karakteristike ôfmjittings omfetsje de lingte fan 'e lever (L), de ôfstân tusken de slider en it hinge (l) en de dikte fan' e leverprotrusion (t).Fs is de kompakte krêft op gaspunt B. q is de unifoarm ferdielde lading op 'e lever.Tx * stiet foar it koppel ûntwikkele troch de hinged lever.Krityske druk is de druk dy't nedich is om de lever te ferheegjen en de floeistof te meitsjen.d Teoretyske en eksperimintele resultaten fan de relaasje tusken krityske druk en elemint grutte.n = 6 ûnôfhinklike eksperiminten waarden útfierd en gegevens wurde werjûn as ± standertdeviaasje.Raw gegevens wurde presintearre as rau gegevens triemmen.
In analytysk model basearre op 'e beamteory is ûntwikkele om de ôfhinklikens fan' e krityske druk Pc te analysearjen wêrby't it gat iepenet op 'e geometryske parameters (bygelyks L is de lingte fan 'e lever, l is de ôfstân tusken it blok en de hinge, S is de lever It kontakt gebiet mei de floeistof t is de dikte fan de lever protrusion, lykas werjûn yn Fig.Lykas detaillearre yn 'e oanfoljende notysjes en oanfoljende figuer S3, iepenet it gat as \({P}_{c}\ge \frac{2{F}_{s}l}{SL}\), wêrby't Fs it koppel is \ ({T}_{x}^{\ast}(={F}_{s}l)\) om de krêften te eliminearjen dy't ferbûn binne mei in ynterferinsjefitting en it skarnier te bûgjen.De eksperimintele reaksje en it analytyske model litte in goede oerienkomst sjen (fig. 2d), wat docht bliken dat de krityske druk Pc nimt ta mei tanimmende t/l en ôfnimmende L, wat maklik te ferklearjen is troch it klassike beammodel, dus it koppel nimt ta mei t /Lift .Sa lit ús teoretyske analyze dúdlik sjen dat de krityske druk effektyf kontrolearre wurde kin troch it oanpassen fan de leverlingte L en de t / l-ferhâlding, dy't in wichtige basis biedt foar it ûntwerp fan it FAST-POCT-platfoarm.
It FAST-POCT-platfoarm biedt multyfunksjonele dispensing (oanjûn yn figuer 3a mei ynset en eksperimint), dat is it wichtichste skaaimerk fan suksesfolle POCT, wêrby't floeistoffen yn elke rjochting en yn elke folchoarder kinne streame (kaskade, simultane, opienfolgjende) as selektyf multichannel dispensing.- Dosearring funksje.Op fig.3a (i) toant in cascaded dosering modus wêryn twa of mear keamers wurde cascaded mei help fan blokken te skieden de ferskate reactants en in lever foar in kontrôle de iepen en sletten steaten.As druk wurdt tapast, streamt de floeistof fan 'e boppeste nei de legere keamer op in kaskade manier.Dêrby moat opmurken wurde dat de kaskade keamers kinne wurde fol mei wiete gemikaliën of droege gemikaliën lykas lyofilized poeders.Yn it eksperimint yn figuer 3a (i), streamt de reade inket út 'e boppeste keamer tegearre mei de blauwe kleurstof poeder (koper sulfate) yn de twadde keamer en wurdt donkerblau as it berikt de legere keamer.It toant ek de kontrôle druk foar de floeistof wurdt pompt.Lykas, as ien lever is ferbûn mei twa keamers, wurdt it de simultane ynjeksje modus, lykas werjûn yn fig.3a (ii), wêryn de floeistof unifoarm ferdield wurde kin oer twa of mear keamers as druk wurdt tapast.Sûnt de krityske druk hinget ôf fan 'e lingte fan' e lever, de lingte fan 'e lever kin oanpast wurde te kommen ta in sekwinsjele ynjeksje patroan lykas werjûn yn fig.3a(iii).In lange lever (mei krityske druk Pc_long) waard ferbûn oan keamer B en in koarte lever (mei krityske druk Pc_short > Pc_long) waard ferbûn oan keamer A. As druk P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) waard tapast, allinnich de floeistof yn read kin streame nei keamer B en doe't de druk waard ferhege nei P2 (> Pc_short), de blauwe floeistof kin streame nei keamer A. Dizze sekwinsjele ynjeksje modus jildt foar ferskate floeistoffen oerdracht oan harren besibbe keamers yn folchoarder, dat is kritysk foar in suksesfol POCT apparaat.In lange lever (mei krityske druk Pc_long) waard ferbûn oan keamer B en in koarte lever (mei krityske druk Pc_short > Pc_long) waard ferbûn oan keamer A. As druk P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) waard tapast, allinnich de floeistof yn read kin streame nei keamer B en doe't de druk waard ferhege nei P2 (> Pc_short), de blauwe floeistof kin streame nei keamer A. Dizze sekwinsjele ynjeksje modus jildt foar ferskate floeistoffen oerdracht oan harren besibbe keamers yn folchoarder, dat is kritysk foar in suksesfol POCT apparaat.Длинный рычаг (с критическим давлением Pc_long) был соединен с камерой B, а короткий рычаг (с критическим 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. Эстит может а применяется к различным жидкостям, последовательно перемещаемым в соответствующие камеры, чето имеще шной POCT.In lange lever (mei krityske druk Pc_long) waard ferbûn oan keamer B, en in koarte lever (mei krityske druk Pc_short> Pc_long) waard ferbûn oan keamer A. As druk P1 (Pc_long
in Yllustraasje fan multyfunksjonele opdracht, ie (i) cascadearjende, (ii) simultane, (iii) sekwinsjele, en (iv) selektive opdracht.De bochten fertsjintwurdigje de workflow en parameters fan dizze fjouwer distribúsjemodi.b Resultaten fan testen op lange termyn opslach yn deionisearre wetter en ethanol.n = 5 ûnôfhinklike eksperiminten waarden útfierd en gegevens wurde werjûn as ± sd c.Demonstraasjes fan stabiliteitstest doe't it FAST-apparaat en it kapillêre klep (CV)-apparaat yn (i) statyske en (ii) trillende steaten wiene.(iii) Folume tsjin tiid foar FAST- en CV-apparaten op ferskate hoekfrekwinsjes.d Publikaasje fan testresultaten op oanfraach foar (i) FAST-apparaat en (ii) CV-apparaat.(iii) Relaasje tusken folume en tiid foar FAST- en CV-apparaten mei intermitterende drukmodus.Alle skaalbalken, 1 cm.Raw gegevens wurde levere as rau gegevens triemmen.
Lange-termyn opslach fan reagents is in oar wichtich skaaimerk fan in suksesfol POCT-apparaat dat sil tastean untrained personiel te omgean meardere reagents.Wylst in protte technologyen har potensjeel hawwe toand foar opslach op lange termyn (bgl. 35 mikrodispensers, 48 blisterpakketten, en 49 stokpakketten), is in tawijd ûntfangstfak nedich om it pakket op te nimmen, wat de kosten en kompleksiteit fergruttet;fierder, dizze opslach meganismen net tastean foar on-demand dispensing en resultearje yn fergriemerij fan reagents fanwege oerbliuwsels yn 'e ferpakking.Opslachmooglikheid op lange termyn waard ferifiearre troch it útfieren fan in fersnelde libbenstest mei CNC-masineare PMMA-materiaal fanwegen syn lichte rûchheid en ferset tsjin gaspermeaasje (oanfoljende figuer S5).It testapparaat waard fol mei deionisearre wetter (deionisearre wetter) en 70% ethanol (simulearjen fan flechtige reagenzjes) by 65 ° C foar 9 dagen.Sawol deionisearre wetter en ethanol waarden opslein mei aluminiumfolie om tagong fan boppen te blokkearjen.De Arrhenius-fergeliking en penetraasje-aktivearring-enerzjy rapporteare yn 'e literatuer50,51 waarden brûkt om it real-time-ekwivalint te berekkenjen.Op fig.3b toant de gemiddelde gewichtsverliesresultaten foar 5 samples opslein by 65 ° C foar 9 dagen, lykweardich oan 0,30% foar deionisearre wetter en 0,72% foar 70% ethanol oer 2 jier by 23 ° C.
Op fig.3c lit de trillingstest sjen.Sûnt it kapillêre fentyl (CV) de populêrste metoade foar it behanneljen fan floeistof is ûnder besteande POCT28,29-apparaten, waard in CV-apparaat 300 µm breed en 200 µm djip brûkt foar fergeliking.It kin sjoen wurde dat as beide apparaten stasjonêr bliuwe, de floeistof yn 'e FAST-POCT-platfoarmsegels en de floeistof yn' e CV-apparaat slûpt troch de hommelse útwreiding fan it kanaal, wat kapillêre krêften fermindert.As de hoekfrekwinsje fan 'e orbitale vibrator lykwols ferheget, bliuwt de floeistof yn it FAST-POCT-platfoarm fersegele, mar de floeistof yn it CV-apparaat streamt yn' e legere keamer (sjoch ek Supplementary Movie S3).Dit suggerearret dat de ferfoarme skarnieren fan it FAST-POCT-platfoarm in sterke meganyske krêft kinne tapasse op 'e module om de flüssigens yn' e keamer strak te sluten.Yn CV-apparaten wurdt floeistof lykwols behâlden fanwegen it lykwicht tusken de fêste, loft- en floeibere fazen, it meitsjen fan instabiliteit, en vibraasjes kinne it lykwicht fersteure en ûnferwacht streamgedrach feroarsaakje.It foardiel fan it FAST-POCT-platfoarm is dat it betroubere funksjonaliteit leveret en mislearrings foarkomt yn 'e oanwêzigens fan trillingen dy't normaal foarkomme by levering en operaasje.
In oar wichtich skaaimerk fan it FAST-POCT-platfoarm is har frijlitting op oanfraach, wat in wichtige eask is foar kwantitative analyse.Op fig.3d fergeliket de frijlitting op oanfraach fan it FAST-POCT-platfoarm en it CV-apparaat.Fan fig.3d (iii) sjogge wy dat it FAST-apparaat fluch reagearret op it druksinjaal.Doe't druk waard tapast oan de FAST-POCT platfoarm, streamde de floeistof, doe't de druk waard útbrocht, de stream fuortendaliks stoppe (fig. 3d (i)).Dizze aksje kin ferklearre wurde troch de flugge elastyske weromreis fan 'e hinge, dy't de lever werom tsjin' e blok drukt, de keamer slute.De floeistof bleau lykwols yn it CV-apparaat te streamen, wat úteinlik resultearre yn in ûnferwachte floeistofvolume fan sawat 100 µl nei't druk frijlitten waard (figuer 3d (ii) en Supplementary Movie S4).Dit kin ferklearre wurde troch it ferdwinen fan it kapillêre pinning-effekt by folsleine wieting fan 'e CV nei de earste ynjeksje.
De mooglikheid om floeistoffen te behanneljen fan wikseljende wettabiliteit en viskositeit yn itselde apparaat bliuwt in útdaging foar POCT-applikaasjes.Min wettability kin liede ta lekken of oare ûnferwachte stream gedrach yn 'e kanalen, en oanfoljende apparatuer lykas vortex mixers, centrifuges en filters binne faak nedich foar it tarieden fan tige viskeuze floeistoffen 52.Wy hifke de relaasje tusken krityske druk en floeistof eigenskippen (mei in breed oanbod fan wettability en viscosity).De resultaten wurde werjûn yn Tabel 1 en Video S5.It kin sjoen wurde dat floeistoffen fan ferskillende wettability en viscosity kinne wurde fersegele yn 'e keamer, en as druk wurdt tapast, sels floeistoffen mei in viscosity fan maksimaal 5500 cP kinne wurde oerbrocht nei de neistlizzende keamer, wêrtroch't it mooglik is om te ûntdekken samples mei hege viskositeit (dat is sputum, in tige taaie stekproef brûkt foar de diagnoaze fan respiratory diseases).
Troch de boppesteande multyfunksjonele dispenserapparaten te kombinearjen, kin in breed oanbod fan FAST-basearre POCT-apparaten wurde ûntwikkele.In foarbyld is te sjen yn figuer 1. De plant befettet in pre-opslach keamer, in mingde keamer, in reaksje keamer en in ôffal keamer.Reagentia kinne wurde opslein yn 'e pre-opslach keamer foar langere perioaden fan tiid en dan ôffierd yn' e mingde keamer.Mei de juste druk kinne de mingde reaktanten selektyf oerbrocht wurde nei in ôffalkeamer of in reaksjekeamer.
Om't PCR-deteksje de gouden standert is foar it opspoaren fan patogenen lykas H1N1 en COVID-19 en meardere reaksjestappen omfettet, brûkten wy it FAST-POCT-platfoarm foar PCR-deteksje as applikaasje.Op fig.4 toant it PCR-testproses mei it FAST-POCT-platfoarm.Earst waarden it elutearjende reagens, magnetyske mikrobead-reagens, waskoplossing A, en waskoplossing W respektivelik pipetteare yn pre-opslachkeamers E, M, W1 en W2.De stadia fan RNA-adsorpsje wurde werjûn yn fig.4a en binne as folget: (1) as druk P1 (= 0,26 bar) wurdt tapast, beweecht it stekproef yn keamer M en wurdt ôffierd yn 'e mingkeamer.(2) Loftdruk P2 (= 0,12 bar) wurdt levere troch poarte A ferbûn oan 'e boaiem fan' e mingkeamer.Hoewol in oantal mingmetoaden har potensjeel hawwe toand yn it mingjen fan floeistoffen op POCT-platfoarms (bgl. serpentine-minging 53, willekeurich mingen 54 en batch-minging 55), binne har mingeffektiviteit en effektiviteit noch altyd net befredigjend.It nimt de bubble-mingmetoade oan, wêrby't lucht yn 'e boaiem fan' e mingkeamer ynfierd wurdt om bubbels yn 'e flüssigens te meitsjen, wêrnei't de krêftige draaikolk binnen sekonden folslein mingen kin berikke.Bubble-mingeksperiminten waarden útfierd en de resultaten wurde presintearre yn oanfoljende figuer S6.It kin sjoen wurde dat as in druk fan 0,10 bar tapast wurdt, it folsleine mingen sawat 8 sekonden nimt.Troch de druk te ferheegjen nei 0,20 bar, wurdt folsleine mingd berikt yn sawat 2 sekonden.Metoaden foar it berekkenjen fan mingeffisjinsje wurde presintearre yn 'e seksje Metoaden.(3) Brûk in rubidiummagneet om de kralen te ekstrahearjen, druk dan P3 (= 0,17 bar) troch poarte P om de reagenzjes yn 'e ôffalkeamer te ferpleatsen.Op fig.4b, c toant de waskstappen om ûnreinheden út 'e stekproef te ferwiderjen as folget: (1) De waskoplossing A út' e keamer W1 wurdt ôffierd yn 'e drukmingskeamer P1.(2) Doch dan it bubble-mingproses.(3) De waskoplossing A wurdt oerbrocht nei de ôffalflüssige keamer, en de mikrobeads yn 'e mingkeamer wurde útlutsen troch de magneet.Washing W (fig. 4c) wie gelyk oan wask A (fig. 4b).Dêrby moat opmurken wurde dat elke wask stap A en W waard útfierd twa kear.Figuer 4d lit de elueringsstappen sjen om it RNA út 'e kralen te elueren;de eluaasje- en it mingjen fan ynfierstappen binne itselde as de hjirboppe beskreaune RNA-adsorpsje- en wasstappen.As de elueringsreagenzjes wurde oerbrocht yn 'e PCR-reaksjekeamer ûnder drukken P3 en P4 (= 0,23 bar), wurdt de krityske druk berikt om de earm fan' e PCR-reaksjekeamer te segeljen.Op deselde manier helpt de P4-druk ek om de trochgong nei de ôffalkeamer te dichtjen.Sa waarden alle elueringsreagenzjes evenredich ferdield oer de fjouwer PCR-reaksjekeamers om de multiplex PCR-reaksjes te begjinnen.De boppesteande proseduere wurdt presintearre yn Supplementary Movie S6.
Yn 'e RNA-adsorpsjestap wurdt it monster yn' e ynlaat M ynfierd en yn 'e mingkeamer ynjeksje tegearre mei de earder opsleine kraaloplossing.Nei it mingen en fuortheljen fan de korrels wurde de reagenzjes yn 'e ôffalkeamer ferdield.b en c wask stappen, yntrodusearje ferskate pre-opslein wask reagents yn 'e mingde keamer, en nei it mingen en fuortheljen fan de kralen, oerdrage de reagents nei de ôffal floeibere keamer.d Elueringsstap: Nei it yntrodusearjen fan de elueringsreagenzjes, mingen en bead-ekstraksje, wurde de reagenzjes oerbrocht nei de PCR-reaksjekeamer.De krommen litte de workflow en relatearre parameters fan 'e ferskate stadia sjen.Druk is de druk útoefene troch de yndividuele keamers.Folume is it folume fan floeistof yn 'e mingkeamer.Alle skaalbalken binne 1 sm.Raw gegevens wurde levere as rau gegevens triemmen.
In PCR-testproseduere waard útfierd en Oanfoljende figuer S7 presintearret thermyske profilen ynklusyf 20 minuten fan reverse transkripsjetiid en 60 minuten thermyske fytstiid (95 en 60 ° C), mei ien thermyske syklus dy't 90 s is (Supplementary Movie S7)..FAST-POCT fereasket minder tiid om ien termyske syklus te foltôgjen (90 sekonden) dan konvinsjonele RT-PCR (180 sekonden foar ien termyske syklus).Dit kin ferklearre wurde troch it hege oerflak gebiet oant folume ratio en de lege termyske inertia fan de mikro-PCR reaksje keamer.De keamer oerflak is 96,6 mm2 en de keamer folume is 25 mm3, wêrtroch't it oerflak oan folume ratio likernôch 3,86.Lykas te sjen yn oanfoljende figuer S10, hat it PCR-testgebiet fan ús platfoarm in groef op it efterpaniel, wêrtroch de boaiem fan 'e PCR-keamer 200 µm dik wurdt.In termysk conductive elastyske pad is hechte oan it ferwaarming oerflak fan de temperatuer controller, garandearje strak kontakt mei de efterkant fan de test doaze.Dit ferleget de termyske inertia fan it platfoarm en ferbettert de effisjinsje fan ferwaarming / koeling.Tidens thermyske fytsen smelt de paraffine ynsletten yn it platfoarm en streamt yn 'e PCR-reaksjekeamer, fungearret as dichtmiddel om reagensferdamping en miljeufersmoarging te foarkommen (sjoch Supplementary Movie S8).
Alle hjirboppe beskreaune PCR-deteksjeprosessen waarden folslein automatisearre mei in oanpast makke FAST-POCT-ynstrumint, besteande út in programmearre drukkontrôle-ienheid, in magnetyske ekstraksje-ienheid, in temperatuerkontrôle-ienheid, en in fluorescent sinjaalopfang- en ferwurkingsienheid.Fan notysje brûkten wy it FAST-POCT-platfoarm foar RNA-isolaasje en brûkten doe de ekstrahearre RNA-samples foar PCR-reaksjes mei it FAST-POCT-systeem en buroblêd PCR-systeem foar fergeliking.De resultaten wiene hast itselde as werjûn yn oanfoljende figuer S8.De operator fiert in ienfâldige taak: yntrodusearret de stekproef yn 'e M-keamer en foeget it platfoarm yn it ynstrumint.Kwantitative testresultaten binne beskikber yn sawat 82 minuten.Detaillearre ynformaasje oer FAST-POCT-ark kin fûn wurde yn 'e oanfoljende figuer.C9, C10 en C11.
Griep feroarsake troch influenza A (IAV), B (IBV), C (ICV) en D (IDV) firussen is in mienskiplik wrâldwide ferskynsel.Dêrfan binne IAV en IBV ferantwurdlik foar de meast earnstige gefallen en seizoensepidemyen, ynfektearje 5-15% fan 'e wrâldbefolking, wêrtroch 3-5 miljoen slimme gefallen feroarsaakje en jierliks 290,000-650,000 deaden feroarsaakje.Respiratory diseases56,57.Iere diagnoaze fan IAV en IB is essensjeel om morbiditeit en byhearrende ekonomyske lêst te ferminderjen.Under beskikbere diagnostyske techniken wurdt de reverse transcriptase polymerase chain reaction (RT-PCR) beskôge as de meast gefoelige, spesifike en krekte (>99%) 58,59.Under beskikbere diagnostyske techniken wurdt de reverse transcriptase polymerase chain reaction (RT-PCR) beskôge as de meast gefoelige, spesifike en krekte (>99%) 58,59.Среди доступных диагностических методов полимеразная цепная реакция с обратной транскриптазой (Рета-Псчив). тельной, специфичной и точной (> 99%)58,59.Under de beskikbere diagnostyske metoaden wurdt reverse transcriptase polymerase chain reaction (RT-PCR) beskôge as de meast gefoelige, spesifike en krekte (> 99%)58,59. Из доступных диагностических методов полимеразная цепная реакция с обратной транскриптазой (ОТеразная цепная реакция с обратной транскриптазой (ОТеППЦЦР) льной, специфичной и точной (>99%)58,59.Fan 'e beskikbere diagnostyske metoaden wurdt reverse transcriptase polymerase chain reaction (RT-PCR) beskôge as de meast gefoelige, spesifike en krekte (>99%)58,59.Tradysjonele RT-PCR-metoaden fereaskje lykwols werhelle pipetting, mingen, dispensearjen en oerdracht fan floeistof, en beheine har gebrûk troch professionals yn boarne-beheinde ynstellings.Hjir waard it FAST-POCT-platfoarm brûkt foar PCR-deteksje fan respektivelik IAV en IBV om har legere deteksjelimyt (LOD) te krijen.Derneist binne IAV en IBV multiplexed om te ûnderskieden tusken ferskate patotypen oer soarten, it bieden fan in belofte platfoarm foar genetyske analyze en de mooglikheid om de sykte sekuer te behanneljen.
Op fig.5a toant de resultaten fan HAV PCR-testen mei 150 µl suvere virale RNA as in stekproef.Op fig.5a (i) lit sjen dat by in HAV-konsintraasje fan 106 kopyen / ml, de fluorescence yntinsiteit (ΔRn) kin berikke 0,830, en as de konsintraasje wurdt fermindere nei 102 kopyen / ml, ΔRn kin noch berikke 0,365, dat komt oerien mei heger as dat fan 'e lege negative kontrôlegroep (0.002), sawat 100 kear heger.Foar kwantifikaasje basearre op seis ûnôfhinklike eksperiminten, in lineêre kalibraasje kromme waard oanmakke tusken log konsintraasje en syklus drompel (Ct) fan IAV (Fig. 5a (ii)), R2 = 0,993, fariearjend fan 102-106 kopyen / mL.de resultaten binne yn goede oerienstimming mei konvinsjonele RT-PCR metoaden.Op fig.5a (iii) toant fluorescerende ôfbyldings fan testresultaten nei 40 syklusen fan it FAST-POCT-platfoarm.Wy fûnen dat it FAST-POCT-platfoarm HAV kin detektearje oant 102 eksimplaren / ml.De tradisjonele metoade hat lykwols gjin Ct-wearde op 102 kopyen / ml, wêrtroch it in LOD is fan sawat 103 kopyen / ml.Wy hypoteze dat dit kin wêze fanwege de hege effisjinsje fan bubble mingen.PCR-testeksperiminten waarden útfierd op suvere IAV RNA om ferskate mingmetoaden te evaluearjen, ynklusyf shakemixing (deselde mingmetoade as yn konvinsjonele RT-PCR-operaasje), vialmixing (dizze metoade, 3 s by 0.12 bar) en gjin mingen as kontrôlegroep ..De resultaten kinne fûn wurde yn oanfoljende figuer S12.It kin sjoen wurde dat by in hegere RNA-konsintraasje (106 eksimplaren / ml) de Ct-wearden fan 'e ferskate mingmetoaden hast itselde binne as foar bubble-minging.Doe't de RNA-konsintraasje sakke nei 102 eksimplaren/mL, hienen de shakemix en kontrôles gjin Ct-wearden, wylst de bubblemixmetoade noch in Ct-wearde fan 36.9 joech, wat ûnder de Ct-drompel fan 38 wie. De resultaten litte in dominante mingkarakteristyk sjen. vesicles, dy't ek yn oare literatuer oantoand is, wat ek ferklearje kin wêrom't de gefoelichheid fan it FAST-POCT-platfoarm wat heger is as konvinsjonele RT-PCR.Op fig.5b toant de resultaten fan PCR-analyze fan suvere IBV RNA-samples fariearjend fan 101 oant 106 kopyen / ml.De resultaten wiene fergelykber mei de IAV-test, it berikken fan in R2 = 0.994 en in LOD fan 102 kopyen / ml.
in PCR-analyze fan influenza A-firus (IAV) mei IAV-konsintraasjes fariearjend fan 106 oant 101 eksimplaren / ml mei TE-buffer as in negative kontrôle (NC).(i) Echte tiid fluorescence kromme.(ii) Lineêre kalibraasjekromme tusken logaritmyske IAV RNA-konsintraasje en syklusdrompel (Ct) foar FAST en konvinsjonele testmetoaden.(iii) IAV FAST-POCT fluorescent ôfbylding nei 40 syklusen.b, PCR-deteksje fan influenza B-firus (IBV) mei (i) real-time fluorescencespektrum.(ii) Lineêre kalibraasjekromme en (iii) FAST-POCT IBV fluorescensôfbylding nei 40 syklusen.De legere limyt fan deteksje (LOD) foar IAV en IBV mei it FAST-POCT-platfoarm wie 102 kopyen / ml, wat leger is as konvinsjonele metoaden (103 kopyen / ml).c Multiplex testresultaten foar IAV en IBV.GAPDH waard brûkt as in positive kontrôle en TE-buffer waard brûkt as in negative kontrôle om mooglike kontaminaasje en eftergrûnfersterking te foarkommen.Fjouwer ferskillende sample types kinne wurde ûnderskieden: (1) GAPDH-allinne negative samples ("IAV-/IBV-");(2) IAV-ynfeksje ("IAV +/IBV-") mei IAV en GAPDH;(3) IBV-ynfeksje ("IAV-/IBV+") mei IBV en GAPDH;(4) IAV/IBV-ynfeksje ("IAV+/IBV+") mei IAV, IBV en GAPDH.De stippelline stiet foar de drompelline.n = 6 biologysk ûnôfhinklike eksperiminten waarden útfierd, gegevens wurde werjûn as ± standertdeviaasje.Raw gegevens wurde presintearre as rau gegevens triemmen.
Op fig.5c toant de resultaten fan de multiplexing test foar IAV / IBV.Hjir waard firus lysate brûkt as in probleem oplossing yn plak fan suvere RNA, en fjouwer primers foar IAV, IBV, GAPDH (positive kontrôle) en TE buffer (negative kontrôle) waarden tafoege oan fjouwer ferskillende reaksje keamers fan it FAST-POCT platfoarm.Positive en negative kontrôles wurde hjir brûkt om mooglike fersmoarging en eftergrûnferbettering te foarkommen.De tests waarden ferdield yn fjouwer groepen: (1) GAPDH-negative samples ("IAV-/IBV-");(2) IAV-ynfekteare ("IAV +/IBV-") tsjin IAV en GAPDH;(3) IBV-.ynfekteare ("IAV-") -/IBV+") IBV en GAPDH;(4) IAV/IBV ("IAV+/IBV+") ynfeksje mei IAV, IBV en GAPDH.Op fig.5c lit sjen dat doe't negative samples waarden tapast, de fluorescinsje-yntensiteit ΔRn fan 'e positive kontrôlekeamer 0.860 wie, en de ΔRn fan IAV en IBV wie fergelykber mei de negative kontrôle (0.002).Foar de IAV+/IBV-, IAV-/IBV+ en IAV+/IBV+-groepen lieten de IAV/GAPDH, IBV/GAPDH en IAV/IBV/GAPDH-kamera's respektivelik signifikante fluorescinsje-yntensiteit sjen, wylst de oare kamera's sels fluorescinsje-yntensiteit op in eftergrûn sjen litte. nivo fan 40 nei termyske cycling.Fanút de boppesteande tests toande it FAST-POCT-platfoarm útsûnderlike spesifisiteit en liet ús tagelyk ferskate grypfirussen patotype.
Om de klinyske tapasberens fan FAST-POCT te falidearjen, testen wy 36 klinyske eksimplaren (noas swab-eksimplaren) fan IB-pasjinten (n=18) en non-IB-kontrôles (n=18) (figuer 6a).Patientynformaasje wurdt presintearre yn oanfoljende tabel 3. IB-ynfeksjestatus waard ûnôfhinklik befêstige en it stúdzjeprotokol waard goedkard troch Zhejiang University First Affiliated Hospital (Hangzhou, Zhejiang).Elke stekproef fan pasjinten waard ferdield yn twa kategoryen.Ien waard ferwurke mei FAST-POCT en de oare waard ferwurke mei in buroblêd PCR-systeem (SLAN-96P, Sina).Beide assays brûke deselde suverings- en deteksjekits.Op fig.6b toant de resultaten fan FAST-POCT en konvinsjonele reverse transcription PCR (RT-PCR).Wy fergelike de fluoreszensintensiteit (FAST-POCT) mei -log2 (Ct), wêrby't Ct de syklusdrompel is foar konvinsjonele RT-PCR.Der wie goede oerienkomst tusken de twa metoaden.FAST-POCT en RT-PCR lieten in sterke positive korrelaasje sjen mei in Pearson's ratio (r) wearde fan 0.90 (figuer 6b).Wy beoardiele doe de diagnostyske krektens fan FAST-POCT.Fluorescence yntinsiteit (FL) distribúsjes foar positive en negative samples waarden levere as in ûnôfhinklike analytyske maatregel (Fig. 6c).FL-wearden wiene signifikant heger yn IB-pasjinten as yn kontrôles (****P = 3.31 × 10-19; twa-tailed t-test) (Fig. 6d).Folgjende waarden IBV-ûntfanger-operearjende skaaimerken (ROC)-kurven útset.Wy fûnen dat de diagnostyske krektens tige goed wie, mei in gebiet ûnder de kromme fan 1 (Fig. 6e).Tink derom dat fanwegen ferplichte maskerbestelling yn Sina fanwegen COVID-19 mei yngong fan 2020, wy hawwe gjin pasjinten identifisearre mei IBD, dus alle positive klinyske eksimplaren (dat wol sizze, nasale swab-eksimplaren) wiene allinich foar IBV.
Clinical stúdzje design.In totaal fan 36-samples, ynklusyf 18-pasjintenmonsters en 18 non-influenza-kontrôles, waarden analysearre mei it FAST-POCT-platfoarm en konvinsjonele RT-PCR.b Beoardielje de analytyske gearhing tusken FAST-POCT PCR en konvinsjonele RT-PCR.De resultaten wiene posityf korrelearre (Pearson r = 0,90).c Fluorescinsje-yntensiteitnivo's yn 18 IB-pasjinten en 18 kontrôles.d Yn IB-pasjinten (+) wiene FL-wearden signifikant heger dan yn 'e kontrôtgroep (-) (****P = 3.31 × 10-19; twa-tailed t-test; n = 36).Foar elke fjouwerkante plot stiet de swarte marker yn it sintrum foar de mediaan, en de ûnderste en boppeste rigels fan it fak fertsjintwurdigje respektivelik de 25e en 75e percentiles.De whiskers wreidzje út nei de minimale en maksimale gegevenspunten, dy't net wurde beskôge as útfallers.e ROC-kromme.De stippelline d stiet foar de drompelwearde rûsd út de ROC-analyse.De AUC foar IBV is 1. Raw gegevens wurde levere as rau gegevens triemmen.
Yn dit artikel presintearje wy FAST, dat hat de skaaimerken nedich foar in ideale POCT.De foardielen fan ús technology omfetsje: (1) Alsidige dosearring (kaskade, simultane, sekwinsjele en selektyf), frijlitting op fraach (snelle en evenredige frijlitting fan tapaste druk) en betroubere operaasje (trilling by 150 graden) (2) opslach op lange termyn (2 jier fan fersnelde testen, gewichtsverlies sawat 0,3%);(3) de mooglikheid om te wurkjen mei floeistoffen mei in breed oanbod fan wettability en viscosity (viskositeit oant 5500 cP);(4) Ekonomysk (Estimere materiaalkosten fan it FAST-POCT PCR-apparaat binne sawat US $ 1).Troch multyfunksjonele dispensers te kombinearjen, waard in yntegreare FAST-POCT-platfoarm foar PCR-deteksje fan gryp A- en B-firussen demonstrearre en tapast.FAST-POCT duorret mar 82 minuten.De klinyske tests mei 36 nasale swab-samples lieten goede oerienstimming sjen yn fluoreszinsje-yntensiteit mei standert RT-PCR (Pearson-koëffisjinten> 0.9).De klinyske tests mei 36 nasale swab-samples lieten goede oerienstimming sjen yn fluoreszinsje-yntensiteit mei standert RT-PCR (Pearson-koëffisjinten> 0.9).(Клинические тесты с 36 образцами мазков из носа показали хорошее соответствие интенсивности флуандисц эффициенты Пирсона > 0,9).Klinyske tests mei 36 samples fan nasale swabs lieten in goede oerienkomst sjen mei de fluorescinsje-yntensiteit fan standert RT-PCR (Pearson's koeffizienten > 0.9).RT-PCR (Клинические испытания 36 образцов мазков из носа показали хорошее совпадение интенсивности флуоресидкон эффициент Пирсона > 0,9).Klinyske testen fan 36 nasale swab-eksimplaren lieten in goede oerienkomst sjen fan fluorescensintensiteit mei standert RT-PCR (Pearson's koëffisjint> 0.9).Parallel mei dit wurk hawwe ferskate opkommende biogemyske metoaden (bgl. plasma-thermyske fytsen, amplifikaasjefrije immunoassays, en nanobody-funksjonalisearringsassays) har potensjeel yn POCT sjen litten.Troch it ûntbrekken fan in folslein yntegreare en robúste POCT-platfoarm fereaskje dizze metoaden ûnûntkomber aparte foarferwurkingsprosedueres (bgl. RNA-isolaasje44, incubation45 en washing46), dy't it hjoeddeistige wurk mei dizze metoaden fierder oanfolje om avansearre POCT-funksjes te ymplementearjen mei de fereaske parameters.fetch-in-antwurd-útfierprestaasje.Yn dit wurk, hoewol de loftpomp dy't brûkt wurdt om de FAST-klep te aktivearjen, is lyts genôch om te yntegrearjen yn in benchtop-ynstrumint (fig. S9, S10), verbruikt it noch signifikante macht en genereart lûd.Yn prinsipe kinne lytsere formfaktor pneumatyske pompen wurde ferfongen troch oare middels, lykas it brûken fan elektromagnetyske krêft of finger-actuation.Fierdere ferbetterings kinne bygelyks omfetsje it oanpassen fan kits foar ferskate en spesifike biogemyske assays, mei help fan nije deteksjemetoaden dy't gjin ferwaarming- / koelsystemen nedich binne, sadat in arkfrij POCT-platfoarm foar PCR-applikaasjes leveret.Wy leauwe dat, jûn dat it FAST-platfoarm in manier biedt om floeistoffen te manipulearjen, wy leauwe dat de foarstelde FAST-technology it potinsjeel presintearret om in mienskiplik platfoarm te meitsjen net allinich foar biomedyske testen, mar ek foar miljeumonitoring, testen fan fiedingskwaliteit, materiaal- en drugssynteze ..
De kolleksje en gebrûk fan eksimplaren fan minsklike nasale swab is goedkard troch de Ethics Committee fan Zhejiang University First Affiliated Hospital (IIT20220330B).36 nasale swab-monsters waarden sammele, wêrby't 16 folwoeksenen <30 jier âld, 7 folwoeksenen > 40 jier âld, en 19 manlju, 17 froulju.36 nasale swab-monsters waarden sammele, wêrby't 16 folwoeksenen <30 jier âld, 7 folwoeksenen > 40 jier âld, en 19 manlju, 17 froulju.Было собрано 36 образцов мазков из носа, в которых приняли участие 16 взрослых < 30 лет, 7 мазрослыш en 17 женщин.Seisentritich eksimplaren fan nasale swab waarden sammele fan 16 folwoeksenen <30 jier âld, 7 folwoeksenen boppe 40 jier, 19 manlju en 17 froulju.Demografyske gegevens wurde presintearre yn oanfoljende tabel 3. Ynformearre tastimming waard krigen fan alle dielnimmers.Alle dielnimmers waarden fertocht fan it hawwen fan gryp en waarden frijwillich testen sûnder kompensaasje.
De FAST basis en deksel binne makke fan polylactic acid (PLA) en printe troch Ender 3 Pro 3D printer (Shenzhen Transcend 3D Technology Co., Ltd.).Dûbelsidige tape waard kocht fan Adhesives Research, Inc. Model 90880. PET-film 100 µm dik waard kocht fan McMaster-Carr.Sawol de adhesive as de PET-film waarden knipt mei de Silhouette Cameo 2-snijder fan Silhouette America, Inc. De elastyske film is makke fan PDMS-materiaal troch ynjeksjefoarmjen.Earst waard in 200 µm dik PET-frame mei in lasersysteem ôfsnien en oan in 3 mm dik PMMA-blêd gelijmd mei 100 µm dûbelsidige adhesive tape.De PDMS-foarrinner (Sylgard 184; Diel A: Diel B = 10:1, Dow Corning) waard doe yn 'e mal getten en in glêzen roede waard brûkt om oerstallige PDMS te ferwiderjen.Nei it hurdjen op 70 ° C. foar 3 oeren, koe de 300 μm dikke PDMS-film fan 'e skimmel ôfhelle wurde.
Foto's foar alsidige distribúsje, publisearjen op oanfraach en betroubere prestaasjes wurde makke mei in hege snelheidskamera (Sony AX700 1000 fps).De orbital shaker brûkt yn 'e betrouberenstest waard kocht fan SCILOGEX (SCI-O180).De loftdruk wurdt generearre troch in luchtkompressor, en ferskate digitale presysdrukregulators wurde brûkt om de drukwearde oan te passen.It testproses foar streamgedrach is as folget.In foarbepaalde hoemannichte floeistof waard yn it testapparaat ynjeksje en in hege snelheidskamera waard brûkt om it streamgedrach op te nimmen.Stilôfbyldings waarden doe nommen fan fideo's fan it streamgedrach op fêste tiden, en it oerbleaune gebiet waard berekkene mei Image-Pro Plus-software, dy't doe fermannichfâldige waard mei de kamera-djipte om it folume te berekkenjen.Details fan it testsysteem foar streamgedrach kinne fûn wurde yn oanfoljende figuer S4.
Ynjeksje 50 µl mikrobeads en 100 µl deionisearre wetter yn it flesje-mingapparaat.Mingde prestaasjesfoto's waarden elke 0,1 sekonden makke mei in hege snelheidskamera by drukken fan 0,1 bar, 0,15 bar en 0,2 bar.Pixelynformaasje tidens it blendproses kin wurde krigen fan dizze ôfbyldings mei fotoferwurkingssoftware (Photoshop CS6).En mingen effisjinsje kin berikt wurde mei de folgjende fergeliking 53.
wêr't M de mingeffektiviteit is, N it totale oantal stekproefpiksels is, en ci en \(\bar{c}\) de normalisearre en ferwachte normalisearre konsintraasjes binne.Mingeffisjinsje farieart fan 0 (0%, net mingd) oant 1 (100%, folslein mingd).De resultaten wurde werjûn yn oanfoljende figuer S6.
Real-time RT-PCR-kit foar IAV en IBV, ynklusyf IAV- en IBV-RNA-monsters (kat.nr. RR-0051-02/RR-0052-02, Liferiver, Sina), Tris-EDTA-buffer (TE-buffer nr. B541019 , Sangon Biotech, Sina), Positive Control RNA Purification Kit (Diel No. Z-ME-0010, Liferiver, Sina) en GAPDH Solution (Diel No. M591101, Sangon Biotech, Sina) binne kommersjeel beskikber.De RNA suvering kit omfettet in binende buffer, wask A, wask W, eluent, magnetyske mikrobeads, en in acryl drager.IAV- en IBV-real-time RT-PCR-kits omfetsje IFVA-nukleïnezuur PCR-deteksjemix en RT-PCR-enzyme.Foegje 6 µl AcrylCarrier en 20 µl magnetyske kralen ta oan 500 µl binende bufferoplossing, skodzje goed en meitsje dan de kraaloplossing ta.Foegje 21 ml ethanol ta oan wassen A en W, skodzje goed om oplossingen fan respektivelik wassen A en W te krijen.Dêrnei waarden 18 µl fluorescent PCR-mingd mei IFVA-nukleinsûr en 1 µl RT-PCR-enzyme tafoege oan 1 µl TE-oplossing, skodde en sentrifugeare foar ferskate sekonden, en krige 20 µl IAV- en IBV-primers.
Folgje de folgjende RNA-suveringsproseduere: (1) RNA-adsorpsje.Pipetteer 526 µl fan 'e pellet-oplossing yn in 1.5 ml sintrifugebuis en foegje 150 µl monster ta, skodzje dan de buis 10 kear op en del mei de hân.Oerstapje 676 µl fan it mingsel nei de affiniteitskolom en sintrifuge op 1.88 x 104 g foar 60 sekonden.Folgjende drains wurde dan fuortsmiten.(2) De earste faze fan waskjen.Foegje 500 µl waskoplossing A ta oan 'e affiniteitskolom, sintrifuge op 1,88 x 104 g foar 40 s, en smyt de brûkte oplossing.Dit waskproses waard twa kear werhelle.(3) de twadde etappe fan waskjen.Foegje 500 µl waskoplossing W ta oan 'e affiniteitskolom, sintrifuge op 1.88 × 104 g foar 15 s en smyt de brûkte oplossing.Dit waskproses waard twa kear werhelle.(4) Eluaasje.Foegje 200 µl eluaat ta oan 'e affiniteitskolom en sintrifuge op 1.88 x 104 g foar 2 min.(5) RT-PCR: It eluaat waard ynjeksje yn 20 μl fan 'e primer-oplossing yn in PCR-buis, dan waard de buis pleatst yn in real-time PCR-testapparaat (SLAN-96P) om it RT-PCR-proses út te fieren.It hiele deteksjeproses duorret sawat 140 minuten (20 minuten foar RNA-suvering en 120 minuten foar PCR-deteksje).
526 µl bead-oplossing, 1000 µl waskoplossing A, 1000 µl wasoplossing W, 200 µl eluaat en 20 µl primer-oplossing waarden foarôf tafoege en opslein yn keamers M, W1, W2, E en PCR-deteksjekeamer.Platfoarm gearstalling.Dêrnei waard 150 µl fan it probleem pipetteare yn keamer M en it FAST-POCT-platfoarm waard ynfoege yn it testynstrumint werjûn yn oanfoljende figuer S9.Nei sa'n 82 minuten wiene de testresultaten beskikber.
Behalven as oars oanjûn, wurde alle testresultaten presintearre as gemiddelde ± SD nei in minimum fan seis replikaten mei allinich it FAST-POCT-platfoarm en biologysk ûnôfhinklike samples.Gjin gegevens waarden útsletten fan 'e analyze.De eksperiminten binne net samar.De ûndersikers wiene net blyn foar groeptaken tidens it eksperimint.
Foar mear ynformaasje oer stúdzjeûntwerp, sjoch it Nature Research Report abstract keppele oan dit artikel.
Gegevens dy't de resultaten fan dizze stúdzje stypje binne beskikber yn Oanfoljende ynformaasje.Dit artikel jout de orizjinele gegevens.
Chagla, Z. & Madhukar, P. COVID-19-boosters yn rike naasjes sille faksins foar allegear fertrage.Chagla, Z. & Madhukar, P. COVID-19-boosters yn rike naasjes sille faksins foar allegear fertrage.Chagla, Z. en Madhukar, P. COVID-19-boosters yn rike lannen sille faksins foar elkenien fertrage.Chagla, Z. en Madhukar, P. COVID-19 opnij faksinaasje yn rike lannen sil faksinaasje foar elkenien fertrage.Nasjonale medisinen.27, 1659-1665 (2021).
Faust, L. et al.SARS-CoV-2-testen yn lannen mei leech- en middenynkommen: beskikberens en betelberens yn 'e partikuliere sûnenssektor.mikrobiële ynfeksje.22, 511–514 (2020).
Wrald sûnens organisaasje.Globale prevalens en ynsidinsje fan selekteare genêzende seksueel oerdraachbere ynfeksjes: in resinsje en skatten.Genève: WHO, WHO/HIV_AIDS/2 https://apps.who.int/iris/bitstream/handle/10665/66818/WHO_HIV_AIDS_2001.02.pdf (2001).
Fenton, EM et al.Meardere 2D foarme side flow test strips.ASS applikaasje.alma mater.Inter Milan.1, 124–129 (2009).
Schilling, KM et al.Folslein ynsletten mikrofluïdysk papier-basearre analyseapparaat.anus.Gemysk.84, 1579-1585 (2012).
Lapenter, N. et al.Kompetitive papier-basearre immunochromatografy keppele mei enzyme-modifisearre elektroden makket draadloze tafersjoch en elektrogemyske bepaling fan urinekotinine mooglik.Sensors 21, 1659 (2021).
Zhu, X. et al.Kwantifisearje syktebiomarkers mei in alsidige nanozyme-yntegreare laterale floeistofplatfoarm mei in glukometer.biologyske sensor.Bioelectronics.126, 690–696 (2019).
Bou, S. et al.Swangerskipsteststrip foar detectie fan patogene baktearjes mei concanavalin A-minsklike chorionyske gonadotropine-Cu3 (PO4) 2 hybride nanoflowers, magnetyske skieding en lêzen fan smartphones.Mikrokomputer.Tydskrift.185, 464 (2018).