Matur nuwun kanggo ngunjungi www.chinacdoe.com.Versi browser sing sampeyan gunakake nduweni dhukungan CSS sing winates.Kanggo pengalaman paling apik, disaranake sampeyan nggunakake browser sing dianyari (utawa mateni Mode Kompatibilitas ing Internet Explorer).Ing sawetoro wektu, kanggo mesthekake dhukungan terus, kita bakal nerjemahake situs tanpa gaya lan JavaScript.
Sistem Lab-on-a-chip kanthi kapabilitas ing situs nawakake potensial kanggo diagnosa kanthi cepet lan akurat lan migunani ing setelan sumber daya sing ora kasedhiya peralatan biomedis lan profesional sing dilatih.Nanging, nggawe sistem tes point-of-care sing bebarengan duwe kabeh fitur sing dibutuhake kanggo dispensing multi-fungsi, rilis on-demand, kinerja sing dipercaya, lan panyimpenan reagen jangka panjang tetep dadi tantangan utama.Ing kene kita njlèntrèhaké teknologi saklar lelungan mikro sing digerakake lever sing bisa ngapusi cairan ing sembarang arah, menehi respon sing tepat lan proporsional kanggo tekanan udara sing ditrapake, lan tetep stabil marang obahe lan getaran dadakan.Adhedhasar teknologi kasebut, kita uga njlèntrèhaké pangembangan sistem reaksi rantai polimerase sing nggabungake introduksi reagen, campuran lan fungsi reaksi kabeh ing siji proses, sing ngrampungake kinerja "sampel-in-jawab-metu" kanggo kabeh sampel irung klinis saka 18 pasien kanthi Influenza lan 18 kontrol individu, kanthi konkordansi intensitas fluoresensi kanthi reaksi rantai polimerase standar (koefisien Pearson> 0,9).Adhedhasar teknologi kasebut, kita uga nggambarake pangembangan sistem reaksi berantai polimerase sing nggabungake fungsi introduksi, campuran lan reaksi reagen kabeh ing siji proses, sing ngrampungake kinerja "sample-in-answer-out" kanggo kabeh sampel irung klinis saka 18 pasien. kanthi Influenza lan 18 kontrol individu, kanthi konsistensi intensitas fluoresensi kanthi reaksi rantai polimerase standar (koefisien Pearson> 0,9).Основывсь на тевсь технологии, Мепнолы систеразый цепной объедиииии ввекции введения введения введения введения введения введения введения введения введения введения введения введения введения введения введения введения введения введения введения введения введения введения введеня р Еагешентов, смешиВания и и в Одном процессеуесечооцЕССЕ, ,ессе, Оодеспесение в Отдет всех Е «иецение «Отяяет в Отеееткия НОСа от 18 пациентов с грипп lan 18 отдельных контролей, в хорошем соответствии интенсивности флуоресреценции со стандартной полимеразноифкифец Пирсона> 0,9).Adhedhasar teknologi iki, kita uga njlèntrèhaké pangembangan sistem reaksi berantai polimerase sing nggabungake fungsi injeksi, nyampur, lan reaksi ing siji proses, supaya sampel-in-respon-out kanggo kabeh spesimen irung klinis saka 18 pasien influenza.lan 18 kontrol individu, ing persetujuan apik karo intensitas fluoresensi reaksi rantai polimerase standar (koefisien Pearson> 0,9).Adhedhasar teknologi iki, kita uga njlèntrèhaké pangembangan sistem reaksi berantai polimerase sing nggabungake fungsi injeksi, pencampuran, lan reaksi reagen kanggo nganalisa kabeh spesimen irung klinis saka 18 spesimen pasien nasal ing sampel. Influenza lan 18 kontrol individu, intensitas fluoresensi cocog. kanthi reaksi rantai polimerase standar (koefisien Pearson> 0,9).Platform sing diusulake njamin otomatisasi analisis biomedis sing dipercaya lan kanthi mangkono bisa nyepetake komersialisasi sawetara piranti tes titik-perawatan.
Penyakit-penyakit manungsa sing muncul, kayata pandemik COVID-19 2020 sing wis mateni mayuta-yuta wong, nyebabake ancaman serius kanggo kesehatan global lan peradaban manungsa1.Deteksi awal, cepet lan akurat penyakit penting kanggo ngontrol panyebaran virus lan ningkatake asil perawatan.Ekosistem diagnostik inti adhedhasar laboratorium terpusat ing ngendi conto tes dikirim menyang rumah sakit utawa klinik diagnostik lan dikelola dening para profesional saiki mbatesi akses kanggo meh 5.8 milyar wong ing saindenging jagad, utamane sing manggon ing setelan sing diwatesi sumber daya.ing ngendi ana kekurangan peralatan biomedis sing larang lan spesialis sing berkualitas.dokter 2. Mangkono, ana kabutuhan urgent kanggo ngembangaken sistem lab-on-a-chip sing murah lan pangguna-loropaken kanthi kemampuan point-of-care testing (POCT) sing bisa nyedhiyakake informasi diagnostik sing pas wektune kanggo nggawe keputusan diagnosis sing tepat. .lan perawatan 3.
Pedoman Organisasi Kesehatan Dunia (WHO) nyatakake yen POCT sing becik kudu terjangkau, pangguna-loropaken (gampang digunakake kanthi latihan minimal), akurat (nyingkiri negatif palsu utawa positif palsu), cepet lan dipercaya (nyedhiyakake sifat pengulangan sing apik), lan deliverable (bisa panyimpenan jangka panjang lan kasedhiya kanggo pangguna pungkasan)4.Kanggo nyukupi syarat kasebut, sistem POCT kudu nyedhiyakake fitur ing ngisor iki: dosis serbaguna kanggo nyuda intervensi manual, release on-demand kanggo skala transportasi reagen kanggo asil tes sing akurat, lan kinerja sing dipercaya kanggo nahan getaran lingkungan.Saiki, piranti POCT sing paling akeh digunakake yaiku jalur aliran lateral5,6 sing kasusun saka pirang-pirang lapisan membran nitroselulosa keropos sing nyurung jumlah sampel sing cilik banget, bereaksi karo reagen sing wis diimobilisasi kanthi gaya kapiler.Sanajan duwe kaluwihan biaya murah, gampang digunakake, lan asil cepet, piranti POCT adhedhasar jalur aliran mung bisa digunakake kanggo tes biologis (contone, tes glukosa7,8 lan tes meteng9,10) tanpa mbutuhake analisis multi-tahap.reaksi (umpamane ngemot pirang-pirang reagen, campuran, multiplexing).Kajaba iku, pasukan pendorong sing ngontrol gerakan fluida (yaiku, pasukan kapiler) ora nyedhiyakake konsistensi sing apik, utamane ing antarane batch, nyebabake reproduksibilitas sing kurang11 lan nggawe pita aliran lateral utamane migunani kanggo deteksi sing apik12,13.
Kapabilitas manufaktur sing ditambahi ing skala mikro lan nano wis nggawe kesempatan kanggo pangembangan piranti POCT mikrofluida kanggo pangukuran kuantitatif14,15,16,17.Kanthi nyetel sifat antarmuka 18, 19 lan geometri saluran 20, 21, 22, gaya kapiler lan tingkat aliran piranti kasebut bisa dikontrol.Nanging, linuwih, utamane kanggo cairan sing teles banget, tetep ora bisa ditampa amarga manufaktur ora akurat, cacat materi, lan sensitivitas kanggo getaran lingkungan.Kajaba iku, amarga aliran kapiler digawe ing antarmuka gas-cair, ora ana aliran tambahan sing bisa ditindakake, utamane sawise ngisi saluran mikrofluida kanthi cairan.Mula, kanggo deteksi sing luwih kompleks, sawetara langkah injeksi sampel kudu ditindakake24,25.
Antarane piranti mikrofluida, piranti mikrofluida sentrifugal saiki minangka salah sawijining solusi paling apik kanggo POCT26,27.Mekanisme drive sawijining mupangati amarga gaya nyopir bisa dikontrol kanthi nyetel kacepetan rotasi.Nanging, kerugian yaiku gaya centrifugal tansah diarahake menyang pinggir njaba piranti, dadi angel kanggo ngetrapake reaksi multi-langkah sing dibutuhake kanggo analisis sing luwih rumit.Senajan pasukan nyopir tambahan (contone kapiler 28, 29 lan akeh liyane 30, 31, 32, 33, 34, 35) saliyane pasukan centrifugal sing ngenalaken kanggo dosis multifungsi, transfer Cairan unforeseen isih bisa kelakon amarga pasukan tambahan iki umume pesenan. magnitudo luwih murah tinimbang gaya centrifugal, dadi mung efektif ing sawetara operasi cilik utawa ora kasedhiya ing dikarepake karo release Cairan.Nggabungake manipulasi pneumatik menyang mikrofluida sentrifugal kayata metode kinetik sentrifugal 36, 37, 38, metode termopneumatik 39 lan metode pneumatik aktif 40 wis kabukten minangka alternatif sing menarik.Kanthi pendekatan counterfugodynamic, rongga tambahan lan saluran mikro sing nyambungake digabungake menyang piranti kanggo tumindak eksternal lan internal, sanajan efisiensi pompa (saka 75% nganti 90%) gumantung banget karo jumlah siklus pompa lan viskositas. saka Cairan.Ing metode thermopneumatic, membran lateks lan kamar transfer cairan dirancang khusus kanggo nutup utawa mbukak maneh inlet nalika volume udara sing kepepet digawe panas utawa adhem.Nanging, persiyapan pemanasan/pendinginan nyebabake masalah respon alon lan mbatesi panggunaane ing tes termosensitif (contone, amplifikasi reaksi rantai polimerase (PCR).Kanthi pendekatan pneumatik aktif, release on-demand lan gerakan mlebu bisa digayuh liwat aplikasi tekanan positif sing simultan lan kecepatan rotasi sing cocog karo motor kanthi kacepetan dhuwur.Ana pendekatan sukses liyane mung nggunakake aktuator pneumatik (tekanan positif 41, 42 utawa tekanan negatif 43) lan desain tutup biasane ditutup.Kanthi berturut-turut ngetrapake tekanan ing ruang pneumatik, cairan kasebut dipompa maju kanthi peristaltik, lan tutup sing biasane ditutup nyegah aliran balik cairan amarga peristalsis, saéngga nyadari operasi cair sing rumit.Nanging, saiki mung ana sawetara teknologi mikrofluida sing bisa nindakake operasi cair sing rumit ing piranti POCT siji, kalebu dispensing multi-fungsi, release on-demand, kinerja sing dipercaya, panyimpenan jangka panjang, nangani cairan viskositas dhuwur, lan manufaktur biaya-efektif.Kabeh bebarengan.Kurang operasi fungsional multi-langkah bisa uga dadi salah sawijining sebab kenapa mung sawetara produk POCT komersial kayata Cepheid, Binx, Visby, Cobas Liat, lan Rhonda sing wis sukses diluncurake ing pasar terbuka nganti saiki.
Ing makalah iki, kita ngusulake aktuator mikrofluida pneumatik adhedhasar teknologi saklar mikro ring ijo (FAST).FAST nggabungake kabeh sifat sing dibutuhake ing wektu sing padha kanggo macem-macem reagen saka mikroliter nganti mililiter.FAST kasusun saka membran elastis, tuas lan pamblokiran.Tanpa aplikasi tekanan udara, membran, pengungkit lan pamblokiran bisa ditutup kanthi rapet lan cairan ing njero bisa disimpen suwe.Nalika tekanan sing cocog diterapake lan disetel menyang dawa tuas, diafragma ngembang lan nyurung tuas menyang posisi mbukak, saéngga cairan bisa ngliwati.Iki ngidini pangukuran multifungsi saka cairan kanthi cara cascade, simultaneous, sequential utawa selektif.
Kita wis ngembangake sistem PCR nggunakake FAST kanggo ngasilake asil respon-in-sample kanggo ndeteksi virus influenza A lan B (IAV lan IBV).Kita entuk watesan deteksi (LOD) sing luwih murah yaiku 102 salinan/mL, tes multiplex nuduhake kekhususan kanggo IAV lan IBV lan ngidini pathotyping virus influenza.Asil tes klinis nggunakake sampel swab irung saka 18 pasien lan 18 wong sing sehat nuduhake konkordansi sing apik ing intensitas fluoresensi kanthi RT-PCR standar (koefisien Pearson> 0.9).Asil tes klinis nggunakake sampel swab irung saka 18 pasien lan 18 wong sing sehat nuduhake konkordansi sing apik ing intensitas fluoresensi kanthi RT-PCR standar (koefisien Pearson> 0.9).Результати клинических испытаний с использованием образца мазка из носа saka 18 пациентов и 18 здоровых лицитка нтенсивности флуоресценции стандартной ОТ-ПЦР (коэффициенты Пирсона > 0,9).Asil uji klinis nggunakake sampel swab irung saka 18 pasien lan 18 wong sing sehat nuduhake persetujuan sing apik antarane intensitas fluoresensi standar RT-PCR (koefisien Pearson> 0,9).0.9) . . . . . . . . . . . . . . . . Результати клинических испытаний с использованием образцов назальных мазков от 18 пациентов и 18 здоровых лице жду интенсивностью флуоресценции и стандартной ОТ-ПЦР (коэффициент Пирсона > 0,9).Asil uji klinis nggunakake spesimen swab irung saka 18 pasien lan 18 wong sing sehat nuduhake persetujuan sing apik antarane intensitas fluoresensi lan standar RT-PCR (koefisien Pearson> 0,9).Perkiraan biaya materi piranti FAST-POCT kira-kira US$1 (Tabel Tambahan 1) lan bisa dikurangi kanthi nggunakake cara manufaktur skala gedhe (contone, cetakan injeksi).Nyatane, piranti POCT adhedhasar FAST duwe kabeh fitur sing dibutuhake sing diwenehake dening WHO lan kompatibel karo metode uji biokimia anyar kayata siklus termal plasma44, immunoassays45 tanpa amplifikasi lan tes fungsionalisasi nanobody46 sing dadi penyangga sistem POCT.kamungkinan.
Ing anjir.1a nuduhake struktur platform FAST-POCT, sing kasusun saka papat kamar cair: kamar pra-simpenan, kamar campuran, kamar reaksi, lan kamar sampah.Tombol kanggo kontrol aliran fluida yaiku desain FAST (kapérang saka membran elastis, tuas lan pamblokiran) sing ana ing ruang pra-simpenan lan kamar campuran.Minangka cara sing digerakake kanthi pneumatik, desain FAST nyedhiyakake kontrol aliran cairan sing tepat, kalebu switch tertutup / mbukak, dosis serbaguna, pelepasan cairan sing dikarepake, operasi sing dipercaya (contone, ora sensitif marang getaran lingkungan), lan panyimpenan jangka panjang.Platform FAST-POCT kasusun saka patang lapisan: lapisan backing, lapisan film elastis, lapisan film plastik, lan lapisan tutup, kaya sing ditampilake ing tampilan sing luwih gedhe ing Gambar 1b (uga ditampilake kanthi rinci ing Gambar Tambahan S1 lan S2 ).Kabeh saluran lan kamar transportasi cairan (kayata pra-panyimpenan lan kamar reaksi) ditempelake ing substrat PLA (asam polylactic) saka 0,2 mm (bagian paling tipis) nganti 5 mm kandel.Bahan film elastis yaiku PDMS kandel 300 µm sing gampang nggedhekake nalika tekanan udara ditrapake amarga "ketebalan tipis" lan modulus elastisitas sing sithik (udakara 2,25 MPa47).Lapisan film polietilena digawe saka polietilen terephthalate (PET) kanthi kekandelan 100 µm kanggo nglindhungi film elastis saka deformasi sing berlebihan amarga tekanan udara.Cocog karo kamar, lapisan landasan duwe tuas sing disambungake menyang lapisan tutup (digawe saka PLA) kanthi engsel kanggo ngontrol aliran cairan.Film elastis ditempelake ing lapisan mburi nggunakake tape adesif pindho sisi (ARseal 90880) lan ditutupi film plastik.Telung lapisan dipasang ing substrat nggunakake desain T-clip ing lapisan tutup.T-clamp nduweni celah ing antarane rong sikil.Nalika klip dilebokake menyang alur, sikil loro mbengkongaken rada, banjur bali menyang negara asli lan tightly bound tutup lan backing lagi liwat alur (Tambahan Fig. S1).Patang lapisan banjur dirakit nggunakake konektor.
Diagram skematik platform sing nggambarake macem-macem kompartemen fungsional lan fitur FAST.b Diagram nggedhekake platform FAST-POCT.c Foto platform ing jejere dhuwit recehan dolar AS.
Mekanisme kerja platform FAST-POCT ditampilake ing Gambar 2. Komponen utama yaiku blok ing lapisan dasar lan engsel ing lapisan tutup, sing nyebabake desain interferensi nalika papat lapisan dipasang kanthi nggunakake T-shape. .Nalika ora meksa online Applied (anjir. 2a), gangguan pas nimbulaké nggeser kanggo mlengkung lan deform, lan pasukan sealing Applied liwat tuas kanggo mencet film elastis marang pemblokiran, lan Cairan ing growong segel ditetepake. minangka negara sing disegel.Perlu dicathet yen ing negara iki, pengungkit mbengkongake metu, kaya sing ditampilake ing tampilan sisih ing Gambar 2a.Nalika udhara diwenehake (Gambar 2b), membran elastis nggedhekake metu menyang tutup lan nyurung tuas munggah, saéngga mbukak celah ing antarane tuas lan blok kanggo cairan mili menyang kamar sabanjure, sing ditetepake minangka negara mbukak. .Sawise ngeculake tekanan udara, tuas bisa bali menyang posisi asline lan tetep nyenyet amarga elastisitas engsel.Video gerakan tuas ditampilake ing film tambahan S1.
A. Diagram skematis lan foto nalika ditutup.Yen ora ana tekanan, pengungkit menet membran menyang blok, lan cairan kasebut disegel.b Ing kahanan apik.Nalika meksa ditrapake, membran ngembangake lan nyurung tuas munggah, supaya saluran mbukak lan cairan bisa mili.c. Tentukan ukuran karakteristik tekanan kritis.Dimensi karakteristik kalebu dawa tuas (L), jarak antarane panggeser lan engsel (l) lan kekandelan protrusi pengungkit (t).Fs minangka gaya pemadatan ing titik throttle B. q minangka beban sing disebarake kanthi seragam ing tuas.Tx * nggambarake torsi sing dikembangake dening tuas hinged.Tekanan kritis yaiku tekanan sing dibutuhake kanggo ngunggahake tuas lan nggawe aliran cairan.d Asil teoretis lan eksperimen saka hubungan antarane tekanan kritis lan ukuran unsur.n = 6 eksperimen independen ditindakake lan data ditampilake minangka ± standar deviasi.Data mentah ditampilake minangka file data mentah.
Model analitik adhedhasar teori balok wis dikembangake kanggo nganalisa katergantungan tekanan kritis Pc ing ngendi celah kasebut mbukak ing paramèter geometris (contone, L yaiku dawa tuas, l yaiku jarak antarane blok lan engsel, S punika lever Area kontak karo t cairan punika kekandelan protrusion pengungkit, minangka ditampilake ing Fig. 2c).Minangka rinci ing Cathetan Tambahan lan Gambar Tambahan S3, celah kasebut mbukak nalika \({P}_{c}\ge \frac{2{F}_{s}l}{SL}\), ing ngendi Fs minangka torsi \ ({T}_{x}^{\ast}(={F}_{s}l)\) kanggo ngilangi pasukan sing ana hubungane karo interferensi pas lan nyebabake engsel mlengkung.Tanggepan eksperimen lan model analitis nuduhake persetujuan sing apik (Gbr. 2d), nuduhake yen tekanan kritis Pc mundhak kanthi nambah t / l lan nyuda L, sing gampang diterangake kanthi model balok klasik, yaiku torsi mundhak kanthi t / Angkat. .Mangkono, analisis teoretis kita kanthi jelas nuduhake yen tekanan kritis bisa dikontrol kanthi efektif kanthi nyetel dawa tuas L lan rasio t / l, sing nyedhiyakake basis penting kanggo desain platform FAST-POCT.
Platform FAST-POCT nyedhiyakake dispensing multifungsi (ditampilake ing Gambar 3a kanthi inset lan eksperimen), yaiku fitur paling penting saka POCT sing sukses, ing ngendi cairan bisa mili ing sembarang arah lan ing urutan apa wae (cascade, simultaneous, sequential) utawa multichannel selektif. dispensing.- fungsi dosis.Ing anjir.3a (i) nuduhake mode dosis cascaded kang loro utawa luwih kamar sing cascaded nggunakake pamblokiran kanggo misahake macem-macem reaktan lan tuas kanggo ngontrol negara mbukak lan ditutup.Nalika tekanan ditrapake, cairan kasebut mili saka kamar ndhuwur menyang kamar ngisor kanthi cara kaskade.Perlu dicathet yen kamar kaskade bisa diisi karo bahan kimia udan utawa bahan kimia garing kayata bubuk lyophilized.Ing eksperimen ing Fig. 3a(i), tinta abang saka kamar ndhuwur mili bebarengan karo wêdakakêna pewarna biru (tembaga sulfat) menyang kamar kapindho lan dadi biru peteng nalika tekan kamar ngisor.Iki uga nuduhake tekanan kontrol kanggo cairan sing dipompa.Kajaba iku, nalika siji tuas disambungake menyang rong kamar, dadi mode injeksi simultan, kaya sing ditampilake ing anjir.3a(ii), ing ngendi cairan bisa disebarake kanthi seragam ing rong utawa luwih kamar nalika tekanan ditrapake.Amarga tekanan kritis gumantung saka dawa pengungkit, dawa pengungkit bisa diatur kanggo entuk pola injeksi berurutan kaya sing dituduhake ing anjir.3a(iii).Tuas dawa (kanthi tekanan kritis Pc_long) disambungake menyang kamar B lan tuas cendhak (kanthi tekanan kritis Pc_short > Pc_long) disambungake menyang kamar A. Minangka tekanan P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) ditrapake, mung cairan sing wernane abang. bisa mili menyang kamar B lan nalika meksa tambah kanggo P2 (> Pc_short), Cairan biru bisa mili menyang kamar A. Mode injeksi urutan iki ditrapake kanggo macem-macem Cairan nransfer menyang kamar sing gegandhengan ing urutan, kang kritis kanggo POCT sukses. piranti.Tuas dawa (kanthi tekanan kritis Pc_long) disambungake menyang kamar B lan tuas cendhak (kanthi tekanan kritis Pc_short > Pc_long) disambungake menyang kamar A. Minangka tekanan P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) ditrapake, mung cairan sing wernane abang. bisa mili menyang kamar B lan nalika meksa tambah kanggo P2 (> Pc_short), Cairan biru bisa mili menyang kamar A. Mode injeksi urutan iki ditrapake kanggo macem-macem Cairan nransfer menyang kamar sing gegandhengan ing urutan, kang kritis kanggo POCT sukses. piranti.Длинный рычаг (с критическим давлением Pc_long) был соединен с камерой B, а короткий рычаг (с критическим да >влюским да > ен с камерой A. При приложении давления P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) только жидкость, выделенная красным может течь в камеру B, и когда давление было увеличено до P2 (> Pc_short), синяя жидкость может течь в камеру A. Эот телемпор няется к различным жидкостям, последовательно перемещаемым в соответствующие камеры, что имеет решающение с.Tuas dawa (kanthi tekanan kritis Pc_long) disambungake menyang kamar B, lan tuas cendhak (kanthi tekanan kritis Pc_short > Pc_long) disambungake menyang kamar A. Nalika tekanan P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) ditrapake, mung cairan sing disorot. ing abang bisa mili menyang kamar B, lan nalika meksa wis tambah kanggo P2 (> Pc_short), Cairan biru bisa mili menyang kamar A. Mode injeksi urutan iki Applied kanggo cairan beda sequentially ditransfer menyang kamar pamilike, kang kritis. kanggo POCT sukses.piranti. Длинный рычаг (критическое давление Pc_long) соединен с камерой B, а короткий рычаг (критическое давление Pc_long) соединен с камерой B, а короткий рычаг (критическое давление Pc_long) singkatan Pc_short >Lengan panjang (tekanan kritis Pc_long) disambungake menyang ruang B lan lengen cendhak (tekanan kritis Pc_short > Pc_long) disambungake menyang ruang A.При приложении давления P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) в камеру B может поступать только красная жидкость, а при увеличелни для еру A может поступать синяя жидкость.Nalika tekanan P1 (Pc_long <P1 <Pc_short) ditrapake, mung cairan abang sing bisa mlebu ing kamar B, lan nalika tekanan tambah dadi P2 (> Pc_short), cairan biru bisa mlebu ing kamar A. Mode injeksi berurutan iki cocok kanggo transfer sequential saka macem-macem cairan menyang kamar pamilike, sing kritis kanggo operasi sukses piranti POCT.Figure 3a(iv) nduduhake mode injeksi Milih, ngendi kamar utama wis cendhak (kanthi tekanan kritis Pc_short) lan pengungkit dawa (kanthi tekanan kritis Pc_long <Pc_short) sing disambungake menyang kamar A lan kamar B, mungguh, ing Kajaba iku menyang saluran udara liyane sing disambungake menyang kamar B. Kanggo nransfer cairan menyang kamar A pisanan, tekanan P1 (Pc_long <P1 <Pc_short) lan P2 (P2> P1) karo P1 + P2> Pc_short ditrapake ing piranti bebarengan.Figure 3a(iv) nduduhake mode injeksi Milih, ngendi kamar utama wis cendhak (kanthi tekanan kritis Pc_short) lan pengungkit dawa (kanthi tekanan kritis Pc_long
a Ilustrasi tugas multifungsi, yaiku (i) kaskade, (ii) simultan, (iii) sekuensial, lan (iv) tugas selektif.Kurva nggambarake alur kerja lan paramèter saka patang mode distribusi kasebut.b Asil tes panyimpenan jangka panjang ing banyu deionisasi lan etanol.n = 5 eksperimen independen ditindakake lan data ditampilake minangka ± sd c.Demonstrasi tes stabilitas nalika piranti FAST lan piranti katup kapiler (CV) ing (i) statis lan (ii) kedher.(iii) Volume vs wektu kanggo piranti FAST lan CV ing macem-macem frekuensi sudut.d Publikasi asil tes sing dikarepake kanggo (i) piranti CEPAT lan (ii) piranti CV.(iii) Hubungan antarane volume lan wektu kanggo piranti FAST lan CV nggunakake mode tekanan intermiten.Kabeh bar skala, 1 cm.Data mentah diwenehake minangka file data mentah.
Panyimpenan reagen jangka panjang minangka fitur penting liyane saka piranti POCT sing sukses sing bakal ngidini personel sing ora dilatih kanggo nangani pirang-pirang reagen.Nalika akeh teknologi nuduhake potensial kanggo panyimpenan jangka panjang (contone, 35 microdispenser, 48 bungkus blister, lan 49 bungkus teken), kompartemen panampa khusus dibutuhake kanggo nampung paket kasebut, sing nambah biaya lan kerumitan;Salajengipun, mekanisme panyimpenan iki ora ngidini kanggo on-demand dispensing lan asil ing boroske reagen amarga turahan ing packaging.Kapabilitas panyimpenan jangka panjang diverifikasi kanthi nganakake tes urip kanthi cepet nggunakake bahan PMMA mesin CNC amarga kekasaran lan resistensi kanggo permeasi gas (Tambahan Gambar S5).Piranti uji diisi banyu deionisasi (banyu deionisasi) lan etanol 70% (reagen molah malih simulasi) ing suhu 65°C suwene 9 dina.Banyu deionisasi lan etanol disimpen nggunakake aluminium foil kanggo mblokir akses saka ndhuwur.Persamaan Arrhenius lan energi aktivasi penetrasi sing dilapurake ing literatur50,51 digunakake kanggo ngetung sing padha karo wektu nyata.Ing anjir.3b nuduhake asil bobot mundhut rata-rata kanggo 5 conto sing disimpen ing 65 ° C suwene 9 dina, padha karo 0,30% kanggo banyu deionisasi lan 0,72% kanggo 70% etanol sajrone 2 taun ing suhu 23 ° C.
Ing anjir.3c nuduhake tes geter.Amarga katup kapiler (CV) minangka cara penanganan cairan sing paling populer ing antarane piranti POCT28,29 sing ana, piranti CV kanthi ambane 300 µm lan jero 200 µm digunakake kanggo mbandhingake.Bisa dideleng yen piranti loro kasebut tetep stasioner, cairan ing platform FAST-POCT segel lan cairan ing piranti CV dikunci amarga ekspansi saluran dadakan, sing nyuda pasukan kapiler.Nanging, nalika frekuensi sudut vibrator orbital mundhak, cairan ing platform FAST-POCT tetep disegel, nanging cairan ing piranti CV mili menyang kamar ngisor (pirsani uga Film Tambahan S3).Iki tabet menawa engsel deformable saka platform FAST-POCT bisa aplikasi pasukan mechanical kuwat kanggo modul kanggo tightly nutup Cairan ing kamar.Nanging, ing piranti CV, cairan ditahan amarga imbangan antarane fase padat, udara, lan cair, nggawe ketidakstabilan, lan getaran bisa ngganggu keseimbangan lan nyebabake prilaku aliran sing ora dikarepake.Kauntungan saka platform FAST-POCT yaiku nyedhiyakake fungsionalitas sing dipercaya lan ngindhari kegagalan nalika ana getaran sing biasane kedadeyan nalika pangiriman lan operasi.
Fitur penting liyane saka platform FAST-POCT yaiku rilis on-demand, sing dadi syarat utama kanggo analisis kuantitatif.Ing anjir.3d mbandhingake rilis on-demand saka platform FAST-POCT lan piranti CV.Saka anjir.3d (iii) kita waca sing piranti FAST nanggapi cepet kanggo sinyal meksa.Nalika tekanan ditrapake ing platform FAST-POCT, cairan kasebut mili, nalika tekanan dirilis, aliran kasebut langsung mandheg (Fig. 3d (i)).Tumindak iki bisa diterangake kanthi cepet bali elastis saka engsel, sing meksa tuas bali menyang blok, nutup kamar.Nanging, cairan terus mili ing piranti CV, pungkasane ngasilake volume cairan sing ora dikarepke kira-kira 100 µl sawise tekanan dirilis (Gambar 3d(ii) lan Film Tambahan S4).Iki bisa diterangake kanthi ilang efek pinning kapiler nalika rampung wetting CV sawise injeksi pisanan.
Kemampuan kanggo nangani cairan saka macem-macem wettability lan viskositas ing piranti padha tetep tantangan kanggo aplikasi POCT.Kelembapan sing ora apik bisa nyebabake bocor utawa prilaku aliran sing ora dikarepake ing saluran, lan peralatan tambahan kayata mixer vortex, centrifuges lan saringan asring dibutuhake kanggo nyiyapake cairan sing kenthel banget 52 .Kita nguji hubungan antarane tekanan kritis lan sifat cairan (kanthi macem-macem wettability lan viskositas).Asil ditampilake ing Tabel 1 lan Video S5.Bisa dideleng yen cairan saka wettability lan viskositas sing beda bisa disegel ing kamar, lan nalika tekanan ditrapake, malah cairan kanthi viskositas nganti 5500 cP bisa ditransfer menyang kamar jejer, saéngga bisa ndeteksi conto kanthi dhuwur. viskositas (yaiku sputum, sampel sing kenthel banget digunakake kanggo diagnosa penyakit pernapasan).
Kanthi nggabungake piranti dispensing multifungsi ing ndhuwur, macem-macem piranti POCT adhedhasar FAST bisa dikembangake.Conto ditampilake ing Figure 1. Tanduran iki ngandhut kamar pra-simpenan, kamar campuran, kamar reaksi lan kamar sampah.Reagen bisa disimpen ing kamar pra-simpenan kanggo wektu sing suwe lan banjur dibuwang menyang kamar campuran.Kanthi tekanan sing tepat, reaktan campuran bisa ditransfer kanthi selektif menyang kamar sampah utawa kamar reaksi.
Amarga deteksi PCR minangka standar emas kanggo ndeteksi patogen kayata H1N1 lan COVID-19 lan kalebu macem-macem langkah reaksi, kita nggunakake platform FAST-POCT kanggo deteksi PCR minangka aplikasi.Ing anjir.4 nuduhake proses tes PCR nggunakake platform FAST-POCT.Kaping pisanan, reagen eluting, reagen microbead magnetik, larutan cuci A, lan larutan cuci W padha pipetted menyang kamar pre-storage E, M, W1 lan W2, mungguh.Tahap adsorpsi RNA ditampilake ing anjir.4a lan kaya ing ngisor iki: (1) nalika tekanan P1 (= 0,26 bar) ditrapake, sampel pindhah menyang kamar M lan dibuwang menyang kamar campuran.(2) Tekanan udara P2 (= 0,12 bar) diwenehake liwat port A sing disambungake menyang ngisor kamar campuran.Sanajan sawetara metode pencampuran wis nuduhake potensial kanggo nyampur cairan ing platform POCT (contone, serpentine mixing 53, random mixing 54 lan batch mixing 55), efisiensi lan efektifitas pencampuran isih durung puas.Iku adopts cara gelembung nyawiji, kang online wis ngenalaken menyang ngisor kamar nyawiji kanggo nggawe umpluk ing Cairan, sawise kang vortex kuat bisa entuk nyawiji lengkap ing sawetara detik.Eksperimen nyawiji gelembung ditindakake lan asil ditampilake ing Gambar Tambahan S6.Bisa dideleng yen nalika tekanan 0,10 bar ditrapake, pencampuran lengkap butuh udakara 8 detik.Kanthi nambah tekanan nganti 0,20 bar, pencampuran lengkap bisa ditindakake sajrone 2 detik.Cara kanggo ngitung efisiensi pencampuran ditampilake ing bagean Metode.(3) Gunakake magnet rubidium kanggo extract manik, banjur pressurize P3 (= 0,17 bar) liwat port P kanggo mindhah reagen menyang kamar sampah.Ing anjir.4b,c nuduhake langkah-langkah ngumbah kanggo mbusak impurities saka sampel kaya ing ngisor iki: (1) Solusi ngumbah A saka kamar W1 dibuwang menyang kamar pencampur tekanan P1.(2) Banjur nindakake proses nyampur gelembung.(3) Solusi ngumbah A ditransfer menyang kamar Cairan sampah, lan microbeads ing kamar campuran ditarik metu dening magnet.Ngumbah W (Gambar 4c) padha karo ngumbah A (Gambar 4b).Perlu dicathet yen saben langkah ngumbah A lan W ditindakake kaping pindho.Gambar 4d nuduhake langkah-langkah elusi kanggo elute RNA saka manik;langkah-langkah introduksi elusi lan campuran padha karo adsorpsi RNA lan langkah-langkah cuci sing diterangake ing ndhuwur.Nalika reagen elusi ditransfer menyang ruang reaksi PCR kanthi tekanan P3 lan P4 (= 0,23 bar), tekanan kritis tekan kanggo nutup lengen ruang reaksi PCR.Kajaba iku, tekanan P4 uga mbantu nutup saluran menyang ruang sampah.Mangkono, kabeh reagen elusi disebarake kanthi rata ing antarane papat ruang reaksi PCR kanggo miwiti reaksi PCR multipleks.Prosedur ing ndhuwur ditampilake ing Film Tambahan S6.
Ing langkah adsorpsi RNA, sampel dilebokake menyang inlet M lan disuntikake menyang kamar campuran bebarengan karo solusi manik sing disimpen sadurunge.Sawise nyampur lan ngilangi granula, reagen disebarake menyang kamar sampah.b lan c wisuh langkah, introduce macem-macem wis disimpen reagen wisuh menyang kamar sing nyawiji, lan sawise nyawiji lan njabut manik, transfer reagen kanggo kamar Cairan sampah.d Langkah elusi: Sawise ngenalake reagen elusi, campuran lan ekstraksi manik, reagen kasebut ditransfer menyang ruang reaksi PCR.Kurva nuduhake alur kerja lan paramèter sing ana gandhengane saka macem-macem tahapan.Tekanan yaiku tekanan sing ditindakake liwat kamar individu.Volume yaiku volume cairan ing kamar campuran.Kabeh bar skala 1 cm.Data mentah diwenehake minangka file data mentah.
Prosedur tes PCR ditindakake lan Gambar Tambahan S7 nampilake profil termal kalebu 20 menit wektu transkripsi mbalikke lan 60 menit wektu siklus termal (95 lan 60 ° C), kanthi siji siklus termal yaiku 90 detik (Film Tambahan S7)..FAST-POCT mbutuhake wektu kurang kanggo ngrampungake siji siklus termal (90 detik) tinimbang RT-PCR konvensional (180 detik kanggo siji siklus termal).Iki bisa diterangake kanthi rasio area lumahing dhuwur kanggo volume lan inersia termal sing kurang saka kamar reaksi mikro-PCR.Lumahing kamar 96,6 mm2 lan volume kamar 25 mm3, nggawe rasio permukaan kanggo volume kira-kira 3,86.Kaya sing katon ing Gambar Tambahan S10, area uji PCR ing platform kita duwe alur ing panel mburi, nggawe bagian ngisor ruangan PCR 200 µm.A pad elastis konduktif termal ditempelake ing lumahing panas saka controller suhu, mesthekake kontak nyenyet karo mburi kothak test.Iki nyuda inersia termal platform lan nambah efisiensi pemanasan / pendinginan.Sajrone siklus termal, parafin sing dipasang ing platform cair lan mili menyang kamar reaksi PCR, minangka sealant kanggo nyegah penguapan reagen lan kontaminasi lingkungan (pirsani Film Tambahan S8).
Kabeh proses deteksi PCR sing diterangake ing ndhuwur wis otomatis kanthi nggunakake instrumen FAST-POCT sing digawe khusus, kalebu unit kontrol tekanan sing diprogram, unit ekstraksi magnetik, unit kontrol suhu, lan unit panangkepan lan pangolahan sinyal fluoresensi.Cathetan, kita nggunakake platform FAST-POCT kanggo isolasi RNA lan banjur nggunakake conto RNA sing diekstrak kanggo reaksi PCR nggunakake sistem FAST-POCT lan sistem PCR desktop kanggo mbandhingake.Asil meh padha karo sing ditampilake ing Gambar Tambahan S8.Operator nindakake tugas sing prasaja: ngenalake sampel menyang ruang M lan nglebokake platform menyang instrumen.Asil tes kuantitatif kasedhiya ing babagan 82 menit.Informasi rinci babagan alat FAST-POCT bisa ditemokake ing tokoh tambahan.C9, C10 lan C11.
Influenza sing disebabake dening virus influenza A (IAV), B (IBV), C (ICV) lan D (IDV) minangka fenomena global sing umum.Saka jumlah kasebut, IAV lan IBV tanggung jawab kanggo kasus sing paling abot lan epidemi musiman, nginfeksi 5-15% saka populasi donya, nyebabake 3-5 yuta kasus abot lan nyebabake 290.000-650.000 tiwas saben taun.Penyakit ambegan56,57.Diagnosis awal IAV lan IB penting kanggo nyuda morbiditas lan beban ekonomi sing ana gandhengane.Ing antarane teknik diagnostik sing kasedhiya, reaksi berantai polimerase transkriptase terbalik (RT-PCR) dianggep paling sensitif, spesifik, lan akurat (> 99%)58,59.Ing antarane teknik diagnostik sing kasedhiya, reaksi berantai polimerase transkriptase terbalik (RT-PCR) dianggep paling sensitif, spesifik, lan akurat (> 99%)58,59.Среди доступных диагностических методов полимеразная цепная реакция с обратной транскриптазой (ОТ-ПЦР) слести специфичной и точной (> 99%)58,59.Antarane cara diagnostik sing kasedhiya, reaksi berantai polimerase transkriptase terbalik (RT-PCR) dianggep paling sensitif, spesifik lan akurat (> 99%)58,59. Из доступных диагностических методов полимеразная цепная реакция с обратной транскриптазой (ОТ-ПЦР) считат специфичной и точной (>99%)58,59.Saka metode diagnostik sing kasedhiya, reverse transcriptase polymerase chain reaction (RT-PCR) dianggep paling sensitif, spesifik lan akurat (> 99%)58,59.Nanging, cara tradisional RT-PCR mbutuhake pipetting bola-bali, nyampur, dispensing lan transfer cairan, matesi panggunaan dening profesional ing setelan winates sumber daya.Ing kene, platform FAST-POCT digunakake kanggo deteksi PCR saka IAV lan IBV, masing-masing, kanggo entuk watesan deteksi sing luwih murah (LOD).Kajaba iku, IAV lan IBV wis multiplexed kanggo mbedakake antarane pathotypes beda antarane spesies, nyediakake platform janjeni kanggo analisis genetik lan kemampuan kanggo nambani penyakit kanthi akurat.
Ing anjir.5a nuduhake asil tes HAV PCR nggunakake 150 µl RNA virus sing dimurnèkaké minangka sampel.Ing anjir.5a(i) nuduhake yen ing konsentrasi HAV 106 salinan / ml, intensitas fluoresensi (ΔRn) bisa tekan 0,830, lan nalika konsentrasi dikurangi dadi 102 salinan / ml, ΔRn isih bisa tekan 0,365, sing cocog karo sing luwih dhuwur tinimbang sing. saka grup kontrol negatif kosong (0,002), kira-kira 100 kaping luwih dhuwur.Kanggo kuantifikasi adhedhasar enem eksperimen independen, kurva kalibrasi linear digawe antarane konsentrasi log lan ambang siklus (Ct) saka IAV (Fig. 5a(ii)), R2 = 0.993, wiwit saka 102-106 salinan / mL.asil ing persetujuan apik karo cara RT-PCR conventional.Ing anjir.5a(iii) nuduhake gambar fluoresensi asil tes sawise 40 siklus platform FAST-POCT.Kita nemokake yen platform FAST-POCT bisa ndeteksi HAV nganti 102 salinan / mL.Nanging, cara tradisional ora duwe nilai Ct ing 102 salinan / mL, nggawe LOD kira-kira 103 salinan / mL.Kita hipotesis manawa iki bisa uga amarga efisiensi campuran gelembung sing dhuwur.Eksperimen tes PCR ditindakake ing RNA IAV sing diresiki kanggo ngevaluasi macem-macem metode pencampuran, kalebu pencampuran goyang (metode pencampuran sing padha karo operasi RT-PCR konvensional), pencampuran vial (cara iki, 3 detik ing bar 0,12) lan ora ana campuran minangka klompok kontrol. ..Asil bisa ditemokake ing Gambar Tambahan S12.Bisa dideleng manawa ing konsentrasi RNA sing luwih dhuwur (106 salinan / mL), nilai Ct saka metode campuran sing beda-beda meh padha karo campuran gelembung.Nalika konsentrasi RNA mudhun dadi 102 salinan / mL, campuran lan kontrol goyang ora duwe nilai Ct, dene metode campuran gelembung isih menehi nilai Ct 36,9, sing ana ing sangisore ambang Ct 38. Asil nuduhake karakteristik campuran sing dominan. vesikel, sing uga wis dituduhake ing literatur liyane, sing uga bisa nerangake kenapa sensitivitas platform FAST-POCT rada luwih dhuwur tinimbang RT-PCR konvensional.Ing anjir.5b nuduhake asil analisis PCR saka sampel RNA IBV sing diresiki saka 101 nganti 106 salinan / ml.Asil padha karo tes IAV, entuk R2 = 0,994 lan LOD 102 salinan / mL.
analisis PCR virus influenza A (IAV) kanthi konsentrasi IAV kisaran saka 106 nganti 101 salinan/mL nggunakake buffer TE minangka kontrol negatif (NC).(i) Kurva fluoresensi wektu nyata.(ii) Kurva kalibrasi linear antarane konsentrasi IAV RNA logaritma lan ambang siklus (Ct) kanggo metode pengujian FAST lan konvensional.(iii) Gambar neon IAV FAST-POCT sawise 40 siklus.b, deteksi PCR virus influenza B (IBV) kanthi (i) spektrum fluoresensi wektu nyata.(ii) Kurva kalibrasi linear lan (iii) FAST-POCT IBV gambar fluoresensi sawise 40 siklus.Batesan deteksi ngisor (LOD) kanggo IAV lan IBV nggunakake platform FAST-POCT yaiku 102 salinan / mL, sing luwih murah tinimbang metode konvensional (103 salinan / mL).c Asil tes multipleks kanggo IAV lan IBV.GAPDH digunakake minangka kontrol positif lan buffer TE digunakake minangka kontrol negatif kanggo nyegah kemungkinan kontaminasi lan amplifikasi latar mburi.Papat jinis sampel sing beda bisa dibedakake: (1) Sampel negatif mung GAPDH ("IAV-/IBV-");(2) Infeksi IAV (“IAV+/IBV-”) karo IAV lan GAPDH;(3) Infeksi IBV (“IAV-/IBV+”) karo IBV lan GAPDH;(4) Infeksi IAV/IBV (“IAV+/IBV+”) karo IAV, IBV lan GAPDH.Garis burik nggambarake garis ambang.n = 6 eksperimen bebas biologis ditindakake, data ditampilake minangka ± standar deviasi.Data mentah ditampilake minangka file data mentah.
Ing anjir.5c nuduhake asil tes multiplexing kanggo IAV/IBV.Ing kene, lisat virus digunakake minangka solusi sampel ing panggonan RNA sing diresiki, lan papat primer kanggo IAV, IBV, GAPDH (kontrol positif) lan buffer TE (kontrol negatif) ditambahake ing papat kamar reaksi sing beda saka platform FAST-POCT.Kontrol positif lan negatif digunakake ing kene kanggo nyegah kontaminasi lan nambah latar mburi.Tes kasebut dipérang dadi patang klompok: (1) sampel GAPDH-negatif ("IAV-/IBV-");(2) Infeksi IAV ("IAV+/IBV-") lawan IAV lan GAPDH;(3) IB-.infèksi (“IAV-”) -/IBV+”) IBV lan GAPDH;(4) Infeksi IAV/IBV (“IAV+/IBV+”) karo IAV, IBV lan GAPDH.Ing anjir.5c nuduhake yen nalika sampel negatif ditrapake, intensitas fluoresensi ΔRn saka kamar kontrol positif yaiku 0.860, lan ΔRn saka IAV lan IBV padha karo kontrol negatif (0.002).Kanggo kelompok IAV+/IBV-, IAV-/IBV+ lan IAV+/IBV+, kamera IAV/GAPDH, IBV/GAPDH lan IAV/IBV/GAPDH nuduhake intensitas fluoresensi sing signifikan, dene kamera liyane malah nuduhake intensitas fluoresensi ing latar mburi. tingkat 40 sawise siklus termal.Saka tes ing ndhuwur, platform FAST-POCT nuduhake kekhususan sing luar biasa lan ngidini kita bisa pathotype virus influenza sing beda-beda.
Kanggo validasi aplikasi klinis FAST-POCT, kita nguji spesimen klinis 36 (spesimen swab irung) saka pasien IB (n=18) lan kontrol non-IB (n=18) (Gambar 6a).Informasi pasien ditampilake ing Tabel Tambahan 3. Status infeksi IB dikonfirmasi kanthi mandiri lan protokol sinau disetujoni dening Rumah Sakit Afiliasi Pertama Universitas Zhejiang (Hangzhou, Zhejiang).Saben sampel pasien dipérang dadi rong kategori.Siji diproses nggunakake FAST-POCT lan liyane diproses nggunakake sistem PCR desktop (SLAN-96P, China).Kaloro tes kasebut nggunakake kit pemurnian lan deteksi sing padha.Ing anjir.6b nuduhake asil FAST-POCT lan PCR transkripsi terbalik konvensional (RT-PCR).Kita mbandhingake intensitas fluoresensi (FAST-POCT) karo -log2 (Ct), ing ngendi Ct minangka ambang siklus kanggo RT-PCR konvensional.Ana persetujuan apik antarane rong cara.FAST-POCT lan RT-PCR nuduhake korélasi positif sing kuat kanthi rasio Pearson (r) 0,90 (Gambar 6b).Kita banjur ngevaluasi akurasi diagnostik FAST-POCT.Distribusi intensitas fluoresensi (FL) kanggo sampel positif lan negatif diwenehake minangka ukuran analitis independen (Gambar 6c).Nilai FL luwih dhuwur ing pasien IB tinimbang ing kontrol (**** P = 3.31 × 10-19; t-test loro-buntut) (Gambar 6d).Sabanjure, kurva karakteristik operasi panrima IBV (ROC) diplot.Kita nemokake yen akurasi diagnostik apik banget, kanthi area ing kurva 1 (Gambar 6e).Elinga amarga pesen topeng wajib ing China amarga COVID-19 ing taun 2020, kita durung ngidentifikasi pasien IBD, mula kabeh spesimen klinis sing positif (yaiku, spesimen swab irung) mung kanggo IBV.
Desain studi klinis.Gunggunge 36 conto, kalebu 18 sampel pasien lan 18 kontrol non-influenza, dianalisis nggunakake platform FAST-POCT lan RT-PCR konvensional.b Netepake konsistensi analitis antarane FAST-POCT PCR lan RT-PCR konvensional.Asil ana hubungane positif (Pearson r = 0.90).c Tingkat intensitas fluoresensi ing 18 pasien IB lan 18 kontrol.d Ing pasien IB (+), nilai FL luwih dhuwur tinimbang ing klompok kontrol (-) (**** P = 3.31 × 10-19; t-test rong buntut; n = 36).Kanggo saben plot kothak, tandha ireng ing tengah nuduhake median, lan garis ngisor lan ndhuwur kothak makili persentil 25 lan 75.Kumis ngluwihi titik data minimal lan maksimal, sing ora dianggep minangka outlier.e kurva ROC.Garis burik d nuduhake nilai ambang sing dikira saka analisis ROC.AUC kanggo IBV yaiku 1. Data mentah diwenehake minangka file data mentah.
Ing artikel iki, kita nampilake FAST, sing nduweni karakteristik sing dibutuhake kanggo POCT sing cocog.Kaluwihan teknologi kita kalebu: (1) Dosis serbaguna (cascade, simultaneous, sequential lan selektif), release on demand (release kanthi cepet lan proporsional tekanan sing ditrapake) lan operasi sing dipercaya (getaran ing 150 derajat) (2) panyimpenan jangka panjang (2 taun tes cepet, bobot mundhut kira-kira 0,3%);(3) kemampuan kanggo nggarap cairan kanthi macem-macem wettability lan viskositas (viskositas nganti 5500 cP);(4) Irit (Perkiraan biaya materi piranti PCR FAST-POCT kira-kira US$1).Kanthi nggabungake dispenser multifungsi, platform FAST-POCT terintegrasi kanggo deteksi PCR virus influenza A lan B dituduhake lan ditrapake.FAST-POCT mung butuh 82 menit.Tes klinis kanthi 36 sampel swab nasal nuduhake konkordansi sing apik ing intensitas fluoresensi kanthi standar RT-PCR (koefisien Pearson> 0,9).Tes klinis kanthi 36 sampel swab nasal nuduhake konkordansi sing apik ing intensitas fluoresensi kanthi standar RT-PCR (koefisien Pearson> 0,9).Клинические тесты с 36 образцами мазков из носа показали хорошее соответвие интенсивности флуоресценциТТТА иенты Пирсона > 0,9).Tes klinis kanthi 36 conto swab irung nuduhake persetujuan sing apik karo intensitas fluoresensi standar RT-PCR (koefisien Pearson> 0.9).RT-PCR Клинические испытания 36 образцов мазков из носа показали хорошее совпадение интенсивности флуоресценцин сТТТТ ициент Пирсона > 0,9).Pengujian klinis 36 spesimen swab nasal nuduhake persetujuan intensitas fluoresensi kanthi standar RT-PCR (koefisien Pearson> 0,9).Sejajar karo karya iki, macem-macem cara biokimia sing muncul (umpamane, siklus termal plasma, immunoassays bebas amplifikasi, lan tes fungsionalisasi nanobody) wis nuduhake potensial ing POCT.Nanging, amarga ora ana platform POCT sing terintegrasi lan kuat, cara kasebut mesthi mbutuhake prosedur pra-proses sing kapisah (contone, isolasi RNA44, inkubasi45 lan cuci46), sing luwih nglengkapi karya saiki nganggo metode kasebut kanggo ngetrapake fungsi POCT lanjutan paramèter sing dibutuhake.kinerja fetch-in-response-output.Ing karya iki, sanajan pompa udara sing digunakake kanggo ngaktifake katup FAST cukup cilik kanggo digabungake menyang instrumen benchtop (Fig. S9, S10), nanging isih nggunakake daya sing signifikan lan ngasilake swara.Prinsip, pompa pneumatik faktor wangun sing luwih cilik bisa diganti kanthi cara liya, kayata nggunakake gaya elektromagnetik utawa aktuasi driji.Dandan luwih bisa uga kalebu, contone, adaptasi kit kanggo tes biokimia sing beda lan spesifik, nggunakake metode deteksi anyar sing ora mbutuhake sistem pemanasan / pendinginan, saéngga nyedhiyakake platform POCT tanpa alat kanggo aplikasi PCR.Kita yakin yen platform FAST nyedhiyakake cara kanggo ngapusi cairan, kita percaya yen teknologi FAST sing diusulake menehi potensial kanggo nggawe platform umum ora mung kanggo tes biomedis, nanging uga kanggo ngawasi lingkungan, tes kualitas panganan, bahan lan sintesis obat. ..
Koleksi lan panggunaan spesimen swab irung manungsa wis disetujoni dening Komite Etika Rumah Sakit Afiliasi Pertama Universitas Zhejiang (IIT20220330B).36 sampel swab irung diklumpukake, nglibatake 16 wong diwasa <30 taun, 7 wong diwasa> 40 taun, lan 19 wong lanang, 17 wong wadon.36 sampel swab irung diklumpukake, nglibatake 16 wong diwasa <30 taun, 7 wong diwasa> 40 taun, lan 19 wong lanang, 17 wong wadon.Было собрано 36 образцов мазков из носа, в которых приняли участие 16 взрослых < 30 лет, 7 взрослых 40 стар eнщин.Telung puluh enem spesimen swab irung diklumpukake saka 16 wong diwasa <30 taun, 7 wong diwasa luwih saka 40 taun, 19 wong lanang lan 17 wanita..Data demografi ditampilake ing Tabel Tambahan 3. Persetujuan informed ditampa saka kabeh peserta.Kabeh peserta dicurigai kena influenza lan dites kanthi sukarela tanpa ganti rugi.
Dasar lan tutup FAST digawe saka asam polylactic (PLA) lan dicithak dening printer Ender 3 Pro 3D (Shenzhen Transcend 3D Technology Co., Ltd.).Pita sisi ganda dituku saka Adhesives Research, Inc. Model 90880. Film PET 100 µm kandel dituku saka McMaster-Carr.Loro-lorone adesif lan film PET dipotong nggunakake pemotong Silhouette Cameo 2 saka Silhouette America, Inc. Film elastis digawe saka bahan PDMS kanthi cetakan injeksi.Pisanan, pigura PET sing kandel 200 µm dipotong nggunakake sistem laser lan ditempelake ing lembaran PMMA kandel 3 mm kanthi nggunakake pita perekat dobel 100 µm.Prekursor PDMS (Sylgard 184; Part A: Part B = 10: 1, Dow Corning) banjur diwutahake menyang cetakan lan rod kaca digunakake kanggo mbusak keluwihan PDMS.Sawise ngobati ing 70 ° C. kanggo 3 jam, film PDMS nglukis 300 μm bisa peeled mati jamur.
Foto kanggo distribusi serbaguna, penerbitan on-demand lan kinerja sing dipercaya dijupuk nganggo kamera kacepetan dhuwur (Sony AX700 1000 fps).Shaker orbital sing digunakake ing tes linuwih dituku saka SCILOGEX (SCI-O180).Tekanan udara digawe dening kompresor udara, lan sawetara regulator tekanan presisi digital digunakake kanggo nyetel nilai tekanan.Proses testing prilaku alur kaya ing ngisor iki.Jumlah cairan sing wis ditemtokake disuntikake menyang piranti tes lan kamera kacepetan dhuwur digunakake kanggo ngrekam prilaku aliran.Gambar foto banjur dijupuk saka video saka prilaku aliran ing wektu sing tetep, lan wilayah sing isih diwilang nggunakake piranti lunak Image-Pro Plus, sing banjur dikalikan karo ambane kamera kanggo ngitung volume.Rincian sistem tes prilaku aliran bisa ditemokake ing Gambar Tambahan S4.
Nyuntikake 50 µl microbeads lan 100 µl banyu deionisasi menyang piranti pencampur vial.Foto kinerja campuran dijupuk nganggo kamera kacepetan dhuwur saben 0,1 detik kanthi tekanan 0,1 bar, 0,15 bar lan 0,2 bar.Informasi piksel sajrone proses blending bisa dipikolehi saka gambar kasebut nggunakake piranti lunak pangolahan foto (Photoshop CS6).Lan efisiensi pencampuran bisa digayuh kanthi Persamaan 53 ing ngisor iki.
ing ngendi M minangka efisiensi pencampuran, N minangka jumlah total piksel sampel, lan ci lan \(\bar{c}\) minangka konsentrasi normalisasi lan samesthine.Efisiensi campuran kisaran saka 0 (0%, ora dicampur) nganti 1 (100%, dicampur kanthi lengkap).Asil ditampilake ing Gambar Tambahan S6.
Kit RT-PCR wektu nyata kanggo IAV lan IBV, kalebu conto IAV lan IBV RNA (cat. No. RR-0051-02 / RR-0052-02, Liferiver, China), Tris-EDTA buffer (TE buffer no. B541019 , Sangon Biotech, China), Positive Control RNA Purification Kit (Part No. Z-ME-0010, Liferiver, China) lan GAPDH Solution (Part No. M591101, Sangon Biotech, China) kasedhiya kanthi komersial.Kit pemurnian RNA kalebu buffer binding, wash A, wash W, eluent, microbeads magnetik, lan operator akrilik.Kit RT-PCR wektu nyata IAV lan IBV kalebu campuran deteksi PCR asam nukleat IFVA lan enzim RT-PCR.Tambah 6 µl AcrylCarrier lan 20 µl manik-manik magnetik menyang 500 µl larutan buffer pengikat, goyangake kanthi apik banjur nyiyapake solusi manik.Tambah 21 ml etanol kanggo ngumbah A lan W, goyangake kanthi becik kanggo entuk solusi saka ngumbah A lan W.Banjur, 18 µl campuran PCR fluoresensi karo asam nukleat IFVA lan 1 µl enzim RT-PCR ditambahake ing 1 µl larutan TE, dikocok lan disentrifugasi nganti pirang-pirang detik, entuk 20 µl primer IAV lan IBV.
Tindakake prosedur purifikasi RNA ing ngisor iki: (1) Adsorpsi RNA.Pipet 526 µl larutan pelet menyang tabung centrifuge 1,5 ml lan tambahake 150 µl sampel, banjur goyangake tabung munggah lan mudhun kanthi manual kaping 10.Transfer 676 µl saka campuran menyang kolom afinitas lan centrifuge ing 1,88 x 104 g kanggo 60 detik.Saluran sakteruse banjur dibuwang.(2) Tahap pertama ngumbah.Tambah 500 µl larutan cuci A menyang kolom afinitas, centrifuge ing 1,88 x 104 g suwene 40 detik, lan buang solusi sing wis dibuwang.Proses ngumbah iki diulang kaping pindho.(3) tataran kapindho ngumbah.Tambah 500 µl larutan cuci W menyang kolom afinitas, centrifuge ing 1,88 × 104 g kanggo 15 s lan mbuang solusi sing wis dibuwang.Proses ngumbah iki diulang kaping pindho.(4) Elusi.Tambah 200 µl eluate menyang kolom afinitas lan centrifuge ing 1,88 x 104 g kanggo 2 menit.(5) RT-PCR: eluate disuntikake menyang 20 μl larutan primer ing tabung PCR, banjur tabung kasebut dilebokake ing piranti uji PCR wektu nyata (SLAN-96P) kanggo nindakake proses RT-PCR.Proses deteksi kabeh mbutuhake kira-kira 140 menit (20 menit kanggo pemurnian RNA lan 120 menit kanggo deteksi PCR).
526 µl larutan manik, 1000 µl larutan cuci A, 1000 µl larutan pencuci W, 200 µl eluat lan 20 µl larutan primer ditambahake lan disimpen ing kamar M, W1, W2, E lan PCR.Déwan platform.Banjur, 150 µl saka sampel wis pipetted menyang kamar M lan platform FAST-POCT dilebokake ing instrument test ditampilake ing Gambar Tambahan S9.Sawise udakara 82 menit, asil tes kasedhiya.
Yen ora kacathet, kabeh asil tes ditampilake minangka rata-rata ± SD sawise minimal enem ulangan mung nggunakake platform FAST-POCT lan sampel bebas biologis.Ora ana data sing ora kalebu saka analisis.Eksperimen kasebut ora acak.Peneliti ora wuta kanggo tugas kelompok sajrone eksperimen.
Kanggo informasi luwih lengkap babagan desain sinau, waca abstrak Laporan Riset Alam sing ana gandhengane karo artikel iki.
Data sing ndhukung asil panaliten iki kasedhiya ing Informasi Tambahan.Artikel iki nyedhiyakake data asli.
Chagla, Z. & Madhukar, P. Penguat COVID-19 ing negara sugih bakal nundha vaksin kanggo kabeh.Chagla, Z. & Madhukar, P. Penguat COVID-19 ing negara sugih bakal nundha vaksin kanggo kabeh.Chagla, Z. lan Madhukar, P. Penguat COVID-19 ing negara sugih bakal nundha vaksin kanggo kabeh wong.Chagla, Z. lan Madhukar, P. COVID-19 revaccination ing negara sugih bakal tundha vaksinasi kanggo kabeh wong.Obat nasional.27, 1659–1665 (2021).
Faust, L. et al.Tes SARS-CoV-2 ing negara berpendapatan rendah lan menengah: kasedhiyan lan keterjangkauan ing sektor kesehatan swasta.infeksi mikroba.22, 511–514 (2020).
Organisasi Kesehatan Donya.Prevalensi global lan kedadeyan infeksi menular seksual sing bisa diobati: review lan perkiraan.Geneva: 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.Multiple 2D molded side flow test strips.aplikasi ASS.almamater.Inter Milan.1, 124–129 (2009).
Schilling, KM et al.Piranti analisis adhedhasar kertas microfluidic kanthi lengkap.anus.Kimia.84, 1579–1585 (2012).
Lapenter, N. et al.Imunochromatography adhedhasar kertas sing kompetitif ditambah karo elektroda sing diowahi enzim ngidini pemantauan nirkabel lan nemtokake elektrokimia cotinine urin.Sensor 21, 1659 (2021).
Zhu, X. et al.Ngukur biomarker penyakit kanthi platform cairan lateral terintegrasi nanozim sing serbaguna nggunakake glukometer.sensor biologi.Bioelektronika.126, 690–696 (2019).
Boo, S. et al.Strip tes meteng kanggo deteksi bakteri patogen nggunakake concanavalin A-human chorionic gonadotropin-Cu3(PO4)2 hibrida nanoflowers, pamisahan magnetik lan maca telpon pinter.Mikrokomputer.Majalah.185, 464 (2018).