Merci fir de Besuch www.chinacdoe.com.D'Browser Versioun déi Dir benotzt huet limitéiert CSS Ënnerstëtzung.Fir déi bescht Erfahrung empfeelen mir Iech en aktualiséierte Browser ze benotzen (oder de Kompatibilitéitsmodus am Internet Explorer auszeschalten).An der Tëschenzäit, fir weider Ënnerstëtzung ze garantéieren, wäerte mir de Site ouni Stiler a JavaScript maachen.
Lab-on-a-Chip Systemer mat Fäegkeeten op der Plaz bidden d'Potenzial fir séier a präzis Diagnostik a sinn nëtzlech a Ressource-begrenzten Astellungen, wou biomedizinesch Ausrüstung an ausgebilte Fachleit net verfügbar sinn.Wéi och ëmmer, e Point-of-care Testsystem ze kreéieren deen gläichzäiteg all déi néideg Features fir multifunktionell Dispenséierung, On-Demande Verëffentlechung, zouverlässeg Leeschtung a laangfristeg Lagerung vu Reagenzen huet, bleift eng grouss Erausfuerderung.Hei beschreiwen mir eng Hiewel-aktuéiert Mikro Reesschalter Technologie déi Flëssegkeeten an all Richtung manipuléiere kann, präzis a proportional Äntwert op ugewandte Loftdrock ubidden a stabil géint plötzlech Beweegungen a Schwéngungen bleiwen.Baséierend op der Technologie beschreiwen mir och d'Entwécklung vun engem Polymerase Kettenreaktioun System, deen d'Reagensaféierung, d'Mëschung an d'Reaktiounsfunktiounen alles an engem Prozess integréiert, deen "Probe-an-Äntwert-eraus" Leeschtung fir all klinesch Nasal Echantillon vun 18 Patienten mat Influenza an 18 individuell Kontrollen, a gudder Konkordanz vun der Fluoreszenzintensitéit mat Standard Polymerase Kettenreaktioun (Pearson Koeffizienten> 0,9).Baséierend op der Technologie beschreiwen mir och d'Entwécklung vun engem Polymerase Kettenreaktioun System deen d'Reagensaféierung, d'Mëschung an d'Reaktiounsfunktiounen all an engem Prozess integréiert, deen "Probe-an-Äntwert-eraus" Leeschtung fir all klinesch Nasal Echantillon vun 18 Patienten erreecht. mat Influenza an 18 individuell Kontrollen, a gudder Konkordanz vu Fluoreszenzintensitéit mat Standard Polymerase Kettenreaktioun (Pearson Koeffizienten> 0,9).Ососновывая Ëm и «вразя р it-Ответ-выхи: д яяя хдтомвоетоцечм Об чомвоццццццооццоо обыоетое« ____ в дц ir-отвениния и д яя дя cher клинических образвов из отоса от 18 пациентов с грипо (a 18 отдельных контролей, в хорошем соответствии интенсивности флуоресценции со стандартной полимец фициенты Пирсона> 0,9).Baséierend op dëser Technologie beschreiwe mir och d'Entwécklung vun engem Polymerase Kettenreaktiounssystem, deen d'Funktioune vun der Injektioun, Vermëschung a Reaktioun an engem eenzege Prozess kombinéiert, wat Probe-an-Äntwert-Out fir all klinesch Nasal Exemplare vun 18 Grippepatienten erlaabt.an 18 individuell Kontrollen, am gudden Accord mat der Norm polymerase Kette Reaktioun fluorescence Intensitéit (Pearson d'koeffizienten> 0,9).Baséierend op dëser Technologie, beschreiwen mir och d'Entwécklung vun engem Polymerase Kette Reaktioun System datt Reagent Injektioun, Vermëschung, a Reaktioun Funktiounen integréiert all klinesch nasal specimens aus 18 an-Prouf nasal Patient specimens.Influenza an 18 individuell Kontrollen, fluorescence Intensitéit ugepasst. gutt mat Standard Polymerase Kettenreaktioun (Pearson Koeffizient> 0,9).Déi proposéiert Plattform garantéiert eng zouverlässeg Automatisatioun vun der biomedizinescher Analyse a kann domat d'Kommerzialiséierung vun enger Rei vu Point-of-Care Testgeräter beschleunegen.
Opkomend mënschlech Krankheeten, sou wéi d'2020 COVID-19 Pandemie, déi d'Liewe vu Millioune Leit opgehaang huet, stellen eng sérieux Bedrohung fir d'global Gesondheet a mënschlech Zivilisatioun1.Fréi, séier a korrekt Detektioun vu Krankheeten ass kritesch fir d'Verbreedung vum Virus ze kontrolléieren an d'Behandlungsresultater ze verbesseren.E Kär diagnostescht Ökosystem baséiert op zentraliséierte Laboe, wou Testproben an d'Spideeler oder Diagnoseklinike geschéckt ginn a vu Professionnelen lafen, beschränkt de Moment den Zougang fir bal 5.8 Milliarde Leit weltwäit, besonnesch déi, déi a Ressource-begrenzten Astellungen liewen.wou et e Mangel un deier biomedizinescher Ausrüstung a qualifizéierten Spezialisten ass.Kliniker 2. Also, et gëtt en dréngende Bedierfnes fir en preiswerten a userfrëndleche Labo-op-e-Chip System mat Point-of-Care Testen (POCT) Fäegkeet z'entwéckelen, déi Kliniker mat rechtzäiteg diagnostescher Informatioun ubidden fir informéiert Diagnosentscheedungen ze maachen .a Behandlung 3.
D'Weltgesondheetsorganisatioun (WHO) Richtlinnen soen datt en ideale POCT bezuelbar, userfrëndlech (einfach ze benotzen mat minimalem Training), korrekt (vermeit falsch Negativer oder falsch Positiver), séier an zouverlässeg (gutt Widderhuelbarkeetseigenschaften ubidden), an liwwerbar (fähig fir laangfristeg Lagerung a liicht verfügbar fir Endbenotzer)4.Fir dës Ufuerderungen z'erreechen, mussen POCT Systemer déi folgend Funktiounen ubidden: villsäiteg Doséierung fir manuell Interventioun ze reduzéieren, On-Demande Verëffentlechung op Skala Reagenstransport fir korrekt Testresultater, an zouverlässeg Leeschtung fir Ëmweltvibratiounen z'erhalen.De Moment ass de meeschte verbreet benotzte POCT-Apparat de laterale Flowstrip5,6 besteet aus verschiddene Schichten vu porösen Nitrocellulose-Membranen, déi eng ganz kleng Quantitéit vu Probe no vir drécken, a reagéiere mat pre-immobiliséierte Reagenser duerch Kapillarkraaft.Och wa se de Virdeel vu niddrege Käschten, einfacher Benotzung a séier Resultater hunn, kënnen Flowstrip-baséiert POCT-Geräter nëmme fir biologesch Tester benotzt ginn (zB Glukosetester7,8 a Schwangerschaftstester9,10) ouni Multi-Stage Analysen ze erfuerderen.Reaktiounen (zB Laden vu Multiple Reagens, Vermëschung, Multiplexing).Zousätzlech, déi dreiwend Kräften déi Flëssegkeetsbewegung kontrolléieren (dh Kapillarkräften) bidden keng gutt Konsistenz, besonnesch tëscht Chargen, wat zu enger schlechter Reproduzibilitéit resultéiert11 a lateral Flowbands haaptsächlech nëtzlech fir eng gutt Detektioun12,13 maachen.
Erweidert Fabrikatiounsfäegkeeten op der Mikro- an Nanoskala hunn Méiglechkeete fir d'Entwécklung vu mikrofluidesche POCT-Geräter fir quantitativ Miessunge geschaf14,15,16,17.Andeems Dir d'Eegeschafte vun der Interface 18, 19 an d'Geometrie vun de Channels 20, 21, 22 ugepasst, kann d'Kapillarkraaft an d'Flowrate vun dësen Apparater kontrolléiert ginn.Wéi och ëmmer, hir Zouverlässegkeet, besonnesch fir héich befeuchtte Flëssegkeeten, bleift inakzeptabel wéinst Fabrikatiounsongauegkeeten, Materialdefekter a Empfindlechkeet fir Ëmweltvibratiounen.Zousätzlech, well e Kapillarfluss op der Flësseggas-Interface erstallt gëtt, kann keen zousätzleche Stroum agefouert ginn, besonnesch nodeems de Mikrofluidkanal mat Flëssegkeet gefüllt ass.Dofir, fir méi komplex Detektioun, musse verschidde Schrëtt vun der Probeinjektioun duerchgefouert ginn24,25.
Ënnert mikrofluid Geräter sinn centrifugal mikrofluid Geräter de Moment eng vun de beschten Léisunge fir POCT26,27.Säin Fuermechanismus ass avantagéis datt d'Treiberkraaft kontrolléiert ka ginn andeems d'Rotatiounsgeschwindegkeet ugepasst gëtt.Wéi och ëmmer, den Nodeel ass datt d'Zentrifugalkraaft ëmmer op de baussenzege Rand vum Apparat geriicht ass, wat et schwéier mécht d'Multi-Schrëtt Reaktiounen ëmzesetzen, déi fir méi komplex Analysen erfuerderlech sinn.Obwuel zousätzlech dreiwend Kräften (zB Kapillaren 28, 29 a vill anerer 30, 31, 32, 33, 34, 35) nieft der Zentrifugalkraaft fir multifunktionell Doséierung agefouert ginn, kann onerwaart Flëssegkeetstransfer nach ëmmer optrieden, well dës zousätzlech Kräften allgemeng Uerder sinn vun der Gréisst manner wéi d'Zentrifugalkraaft, sou datt se nëmmen effektiv iwwer kleng Betribsbereich sinn oder net op Nofro mat flëssege Verëffentlechung verfügbar sinn.Integratioun vun pneumatesch Manipulatiounen an centrifugal Mikrofluidik wéi Zentrifugalkinetesch Methoden 36, 37, 38, thermopneumatesch Methoden 39 an aktiv pneumatesch Methoden 40 huet sech als eng attraktiv Alternativ bewisen.Mat der kontrafugodynamescher Approche sinn eng zousätzlech Kavitéit a Verbindungsmikrokanal an den Apparat fir extern an intern Handlung integréiert, obwuel seng Pompeleffizienz (am Beräich vu 75% bis 90%) héich ofhängeg vun der Unzuel vun de Pompelzyklen an der Viskositéit ass. vun der Flëssegkeet.An der thermopneumatesch Method sinn d'Latex Membran an d'Flëssegkeetstransferkammer speziell entwéckelt fir den Inlet ze versiegeln oder nei opzemaachen, wann de gefaange Loftvolumen erhëtzt oder ofgekillt gëtt.Wéi och ëmmer, d'Heizung / Ofkillungssetup stellt lues Äntwertproblemer a limitéiert seng Notzung an thermosensibelen Assays (zB Polymerase Kettenreaktioun (PCR) Amplifikatioun).Mat enger aktiver pneumatesch Approche, On-Demande Verëffentlechung an Inward Bewegung ginn duerch d'simultan Uwendung vum Positiven Drock a präzis ugepasste Rotatiounsgeschwindegkeet duerch High-Speed-Motoren erreecht.Et ginn aner erfollegräich Approche mat nëmmen pneumatesch Aktuatoren (Positivdruck 41, 42 oder Negativdrock 43) an normalerweis zougemaach Ventil Designs.Duerch successiv Drock an der pneumatesch Chamber, gëtt d'Flëssegkeet peristaltesch no vir gepompelt, an den normal zougemaachen Ventil verhënnert de Réckfluss vu Flëssegkeet wéinst der Peristaltik, sou datt komplex Flëssegkeetsoperatioune realiséiert ginn.Wéi och ëmmer, et ginn am Moment nëmmen eng limitéiert Zuel vu mikrofluideschen Technologien déi komplex Flëssegkeetsoperatiounen an engem eenzegen POCT-Apparat ausféieren kënnen, inklusiv multifunktionell Verdeelung, On-Demande Verëffentlechung, zouverléisseg Leeschtung, laangfristeg Lagerung, Ëmgank mat héijer Viskositéit Flëssegkeeten, a Käschten-effikass Fabrikatioun.Alles zur selwechter Zäit.De Mangel vun enger Multi-Schrëtt funktionell Operatioun kann och ee vun de Grënn sinn, firwat nëmmen e puer kommerziell POCT Produkter wéi Cepheid, Binx, Visby, Cobas Liat a Rhonda bis elo erfollegräich op den oppenen Maart agefouert goufen.
An dësem Pabeier proposéiere mir e pneumatesch Mikrofluidaktuator baséiert op grénger Ring Mikroschalter Technologie (FAST).FAST kombinéiert all déi néideg Eegeschafte zur selwechter Zäit fir eng breet Palette vu Reagenser vu Mikroliter bis Milliliter.FAST besteet aus elastesche Membranen, Hiewelen a Blocken.Ouni d'Uwendung vum Loftdrock kënnen d'Membranen, Heber a Blöcke enk zougemaach ginn an d'Flëssegkeet dobannen ka laang gespäichert ginn.Wann de passenden Drock applizéiert gëtt an op d'Längt vum Hiewel ugepasst gëtt, erweidert d'Membran an dréckt den Hiewel op déi oppe Positioun, sou datt d'Flëssegkeet duerchgoe léisst.Dëst erlaabt multifunktionell Metering vu Flëssegkeeten an enger Kaskade, gläichzäiteg, sequenziell oder selektiv Manéier.
Mir hunn e PCR System entwéckelt mat FAST fir Äntwert-an-Prouf Resultater ze generéieren fir d'Erkennung vun Influenza A a B Viren (IAV an IBV).Mir hunn eng ënnescht Limite vun der Detektioun (LOD) vun 102 Exemplare /ml erreecht, eise Multiplex Assay huet Spezifizitéit fir IAV an IBV gewisen an erlaabt Grippeviruspathotyping.D'klinesch Testerresultater mat der Nasal-Swab-Probe vun 18 Patienten an 18 gesonden Individuen weisen eng gutt Konkordanz an der Fluoreszenzintensitéit mat Standard RT-PCR (Pearson Koeffizienten> 0,9).D'klinesch Testerresultater mat der Nasal-Swab-Probe vun 18 Patienten an 18 gesonden Individuen weisen eng gutt Konkordanz an der Fluoreszenzintensitéit mat Standard RT-PCR (Pearson Koeffizienten> 0,9).Результаты клинических испытаний с использованием образца мазка из носа от 18 пациентов и 18 пациентов и 18 золзовых оответствие интенсивности флуоресценции стандартной ОТ-ПЦР (коэффициенты Пирсона > 0,9).D'Resultater vu klineschen Studien, déi eng Nasal-Swab-Probe vun 18 Patienten an 18 gesonden Individuen benotzen, weisen gutt Accord tëscht der Fluoreszenzintensitéit vum Standard RT-PCR (Pearson Koeffizienten> 0,9).0,9)………..… Результаты клинических испытаний с использованием образцов назальных мазков от 18 пациентов и 18 пациентов и 18 золох тветствие между интенсивностью флуоресценции и стандартной ОТ-ПЦР (коэффициент Пирсона > 0,9).D'Resultater vu klineschen Studien mat Nasal-Swab-Exemplare vun 18 Patienten an 18 gesonden Individuen hunn e gudden Accord tëscht der Fluoreszenzintensitéit a Standard RT-PCR (Pearson's Koeffizient> 0,9) gewisen.Déi geschätzte Materialkäschte vun engem FAST-POCT Apparat sinn ongeféier US $ 1 (Ergänzungstabell 1) a kënne weider reduzéiert ginn andeems se grouss Skala Fabrikatiounsmethoden benotzen (zB Sprëtzen).Tatsächlech hunn FAST-baséiert POCT-Geräter all déi néideg Fonctiounen, déi vun der WHO mandatéiert sinn a si kompatibel mat neie biochemeschen Testmethoden wéi Plasma thermesch Cycling44, Amplifikatioun-fräi Immunoassays45 an Nanobody Funktionaliséierungstester46 déi de Pilier vun POCT Systemer sinn.Méiglechkeet.
Op Fig.1a weist d'Struktur vun der FAST-POCT Plattform, déi aus véier Flëssegkeetskammer besteet: eng Pre-Späicherkammer, eng Mëschkammer, eng Reaktiounskammer an eng Offallkammer.De Schlëssel fir d'Flëssegkeetskontroll ass de FAST Design (besteet aus elastesche Membranen, Hiewelen a Blöcke) an der Pre-Späicherkammer a Mëschkammer.Als pneumatesch aktuéiert Method bitt de FAST Design präzis Flëssegkeetskontrolle, inklusiv zouenen / oppenen Schalter, villsäiteger Doséierung, on-demand Flëssegkeet Verëffentlechung, zouverléisseg Operatioun (zB Onsensibilitéit fir Ëmweltvibrationen) a laangfristeg Lagerung.D'FAST-POCT Plattform besteet aus véier Schichten: eng Réckschicht, eng elastesch Filmschicht, eng Plastikfilmschicht an eng Deckelschicht, wéi an enger vergréisserter Vue an der Fig. ).All Channels a Flëssegkeetstransportkammeren (wéi Pre-Späicheren a Reaktiounskammeren) sinn a PLA (Polylaktesch Säure) Substrate agebaut, rangéiert vun 0,2 mm (dënnsten Deel) bis 5 mm déck.Den elastesche Filmmaterial ass en 300 µm décke PDMS deen liicht erweidert wann de Loftdrock ugewannt gëtt wéinst senger "dënner Dicke" a gerénger Elastizitéitsmodul (ongeféier 2.25 MPa47).D'Polyethylenfilmschicht ass aus Polyethylenterephthalat (PET) mat enger Dicke vun 100 µm gemaach fir den elastesche Film virun exzessive Verformung duerch Loftdrock ze schützen.Entspriechend zu de Kammeren, huet d'Substratschicht Heber verbonne mat der Deckelschicht (aus PLA) duerch Scharnéier fir de Flëss vu Flëssegkeet ze kontrolléieren.Den elastesche Film gouf mat doppelseitegen Klebeband (ARseal 90880) op d'Réckschicht gekollt a mat engem Plastikfilm bedeckt.Dräi Schichten goufen op engem Substrat zesummegesat mat engem T-Clip Design an der Deckelschicht.Den T-Clamp huet e Spalt tëscht zwee Been.Wann de Clip an d'Groove agefouert gouf, hunn déi zwee Been liicht gebéit, duerno zréck an hiren ursprénglechen Zoustand a fest den Deckel an d'Backing gebonnen, wéi se duerch d'Groove passéiert sinn (Ergänzungsbild S1).Déi véier Schichten ginn dann mat Stecker zesummegesat.
Schematesch Diagramm vun der Plattform illustréiert déi verschidde funktionell Kompartimenter a Feature vu FAST.b Vergréissert Diagramm vun der FAST-POCT Plattform.c Foto vun der Plattform nieft engem US Véierel Dollar Mënz.
Den Aarbechtsmechanismus vun der FAST-POCT Plattform gëtt an der Figur 2. D'Schlësselkomponenten sinn d'Blöcke op der Basisschicht an d'Scharnéier op der Deckelschicht, wat zu engem Interferenzdesign resultéiert wann déi véier Schichten mat enger T-Form zesummegesat ginn. .Wann keen Loftdrock ugewannt gëtt (Fig. 2a), verursaacht d'Interferenzpassung d'Scharnier ze béien an deforméieren, an eng Dichtungskraaft gëtt duerch den Hiewel applizéiert fir den elastesche Film géint de Block ze drécken, an d'Flëssegkeet an der Dichtungshöhle gëtt definéiert. als zouene Staat.Et sollt bemierkt datt an dësem Zoustand den Hiewel no baussen gebéit ass, wéi an der Säitebild an der Fig.Wann d'Loft geliwwert gëtt (Fig. 2b), erweidert d'elastesch Membran no baussen an d'Ofdeckung an dréckt den Hiewel erop, sou datt e Spalt tëscht dem Hiewel an dem Block opmaacht fir d'Flëssegkeet an d'nächst Chamber ze fléien, déi als oppene Staat definéiert ass .No der Verëffentlechung vum Loftdrock kann den Hiewel op seng ursprénglech Positioun zréckkommen a fest bleiwen wéinst der Elastizitéit vum Scharnier.Videoe vun den Hiewelbewegungen ginn am Ergänzungsfilm S1 presentéiert.
A. Schematesch Diagramm a Fotoen wann zougemaach.Beim Fehlen vum Drock dréckt den Hiewel d'Membran géint de Block, an d'Flëssegkeet ass versiegelt.b An guddem Zoustand.Wann den Drock ugewannt gëtt, erweidert d'Membran an dréckt den Hiewel erop, sou datt de Kanal opmaacht a Flëssegkeet ka fléien.c Bestëmmt déi charakteristesch Gréisst vum kriteschen Drock.Charakteristesch Dimensiounen enthalen d'Längt vum Hiewel (L), d'Distanz tëscht dem Schieber an dem Scharnier (l) an d'Dicke vum Hiewelprotrusioun (t).Fs ass d'Verdichtungskraaft um Drosselpunkt B. q ass déi gläichméisseg verdeelt Belaaschtung op den Hiewel.Tx* representéiert den Dréimoment entwéckelt vum hinged Hiewel.Kriteschen Drock ass den Drock deen néideg ass fir den Hiewel z'erhéijen an d'Flëssegkeet ze fléissen.d Theoretesch an experimentell Resultater vun der Relatioun tëscht kriteschen Drock an Element Gréisst.n = 6 onofhängeg Experimenter goufen gesuergt an Daten sinn als ± Standard deviation gewisen.Raw Date ginn als Raw Datedateien presentéiert.
En analytesche Modell baséiert op der Strahltheorie gouf entwéckelt fir d'Ofhängegkeet vum kriteschen Drock Pc ze analyséieren, bei deem de Spalt op de geometresche Parameteren opmaacht (zum Beispill L ass d'Längt vum Hiewel, l ass d'Distanz tëscht dem Block an dem Scharnier, S ass den Hiewel D'Kontaktgebitt mat der Flëssegkeet t ass d'Dicke vum Hiewelprotrusioun, wéi an der Fig. 2c).Wéi detailléiert an den Ergänzungsnotizen an der Ergänzungsbild S3, geet de Spalt op wann \({P}_{c}\ge \frac{2{F}_{s}l}{SL}\), wou Fs den Dréimoment ass \ ({T}_{x}^{\ast}(={F}_{s}l)\) fir d'Kräfte ze eliminéieren, déi mat enger Interferenzpassung verbonne sinn an d'Scharnier ze béien.D'experimentell Äntwert an den analytesche Modell weisen gutt Accord (Fig. 2d), wat weist datt de kriteschen Drock Pc eropgeet mat Erhéijung t/l an erofgaangen L, wat einfach duerch de klassesche Strahlmodell erkläert gëtt, dh d'Dréimoment erhéicht mat t /Lift .Also, eis theoretesch Analyse weist kloer datt de kriteschen Drock effektiv kontrolléiert ka ginn andeems d'Hebellängt L an d't/l Verhältnis ugepasst ginn, wat eng wichteg Basis fir den Design vun der FAST-POCT Plattform gëtt.
D'FAST-POCT Plattform bitt multifunktionell Verdeelung (gewise an der Figur 3a mat Inset an Experiment), wat déi wichtegst Feature vum erfollegräiche POCT ass, wou Flëssegkeete kënnen an all Richtung an an all Uerdnung (Kaskade, simultan, sequenziell) oder selektiv Multichannel fléien auszeginn.- Doséierung Funktioun.Op Fig.3a (i) weist e kaskadéierte Doséierungsmodus, an deem zwee oder méi Chambers kaskadéiert ginn mat Blocken fir déi verschidde Reaktanten ze trennen an en Hiewel fir déi oppen a zouenen Staaten ze kontrolléieren.Wann Drock applizéiert gëtt, fléisst d'Flëssegkeet vun der ieweschter an der ënneschter Chamber op eng Kaskade Manéier.Et sollt bemierkt datt d'Kaskadekammere mat naass Chemikalien oder dréchene Chemikalien wéi lyophiliséierte Pulver gefüllt kënne ginn.Am Experiment an der Fig. 3a (i) fléisst d'rout Tënt aus der ieweschter Chamber zesumme mam bloe Faarfpulver (Kupfersulfat) an d'zweet Chamber a gëtt donkel blo, wann et an der ënneschter Chamber kënnt.Et weist och de Kontrolldrock fir d'Flëssegkeet déi gepompelt gëtt.Ähnlech, wann een Hiewel mat zwou Kammer verbonnen ass, gëtt et de simultane Injektiounsmodus, wéi an der Fig.3a (ii), an deem d'Flëssegkeet gläichméisseg iwwer zwou oder méi Kammer verdeelt ka ginn wann Drock applizéiert gëtt.Zënter dem kriteschen Drock hänkt vun der Längt vum Hiewel of, kann d'Längt vum Hiewel ugepasst ginn fir e sequentiellt Injektiounsmuster z'erreechen wéi an der Fig.3a(iii).E laangen Hiewel (mat kriteschen Drock Pc_long) gouf mat der Chamber B ugeschloss an e kuerzen Hiewel (mat kriteschen Drock Pc_short > Pc_long) gouf mat der Chamber A verbonnen. Als Drock P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) gouf ugewandt, nëmmen d'Flëssegkeet a rout kann an d'Chamber B fléissen a wann den Drock op P2 erhéicht gouf (> Pc_short), kann déi blo Flëssegkeet an d'Chamber A fléien. Dëse sequenzielle Injektiounsmodus gëlt fir verschidde Flëssegkeeten, déi an hirer Zesummenhang Chambers an der Sequenz transferéiert ginn, wat kritesch ass fir eng erfollegräich POCT Apparat.E laangen Hiewel (mat kriteschen Drock Pc_long) gouf mat der Chamber B ugeschloss an e kuerzen Hiewel (mat kriteschen Drock Pc_short > Pc_long) gouf mat der Chamber A verbonnen. Als Drock P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) gouf ugewandt, nëmmen d'Flëssegkeet a rout kann an d'Chamber B fléissen a wann den Drock op P2 erhéicht gouf (> Pc_short), kann déi blo Flëssegkeet an d'Chamber A fléien. Dëse sequenzielle Injektiounsmodus gëlt fir verschidde Flëssegkeeten, déi an hirer Zesummenhang Chambers an der Sequenz transferéiert ginn, wat kritesch ass fir eng erfollegräich POCT Apparat.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 камеру A. Эслет м а применяется к различным жидкостям, последовательно перемещаемым в соответствующие камеры, чето имеще Schéin POCT.E laangen Hiewel (mat kriteschen Drock Pc_long) gouf mat der Chamber B verbonnen, an e kuerzen Hiewel (mat kriteschen Drock Pc_short > Pc_long) gouf mat der Chamber A verbonnen. Wann den Drock P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) applizéiert gëtt, gëtt nëmmen d'Flëssegkeet markéiert. a rout kann an d'Chamber B fléissen, a wann den Drock op P2 erhéicht gouf (> Pc_short), kann déi blo Flëssegkeet an d'Kammer A fléien. Dëse sequenziellen Injektiounsmodus gëtt op verschidde Flëssegkeete sequenziell an déi jeweileg Kammern transferéiert, wat kritesch ass. fir erfollegräich POCT.Apparat. Длиныый рычаг (критичское даинение PC_Long) Соериненеротичтичтененениние PC_SHORT> PC_LONNNI huet den д_long irn Амерой A.De laangen Aarm (kriteschen Drock Pc_long) ass mat der Chamber B verbonnen an de kuerzen Aarm (kriteschen Drock Pc_short > Pc_long) ass mat der Chamber A verbonnen.(Pc_long < P1 < Pc_short) в камеру B может поступать только красная жидкость, а приелививид ort) в камеру A может поступать синяя жидкость.Wann den Drock P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) applizéiert gëtt, kann nëmme rout Flëssegkeet an der Chamber B kommen, a wann den Drock op P2 (> Pc_short eropgeet), kann blo Flëssegkeet an der Chamber A kommen. verschidde Flëssegkeeten an déi jeeweileg Kammern, wat kritesch ass fir den erfollegräichen Operatioun vum POCT-Apparat.Figur 3a (iv) weist de selektiv Injektiounsmodus, wou d'Haaptkammer e kuerzen (mat kriteschen Drock Pc_short) an e laangen Hiewel (mat kriteschen Drock Pc_long <Pc_short) hat, déi zousätzlech mat der Chamber A a Chamber B verbonne waren, respektiv. op en anere Loftkanal verbonne mat der Chamber B. Fir d'Flëssegkeet an d'Kammer A als éischt ze transferéieren, goufen Drock P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) a P2 (P2> P1) mat P1 + P2> Pc_short op den Apparat gläichzäiteg applizéiert.Figur 3a (iv) weist de selektiv Injektiounsmodus, wou d'Haaptkammer e kuerzen (mat kriteschen Drock Pc_short) an e laangen Hiewel (mat kriteschen Drock Pc_long
eng Illustratioun vun multifunktionnellen Aufgab, dh (i) Kaskadespär, (ii) simultan, (iii) sequenziell, an (iv) selektiv Aufgab.D'Kéiren representéieren den Workflow an d'Parameter vun dëse véier Verdeelungsmodi.b Resultater vu laangfristeg Lagerungstester am deioniséierte Waasser an Ethanol.n = 5 onofhängeg Experimenter goufen gesuergt an Daten sinn als ± sd c gewisen.Stabilitéitstest Demonstratiounen wann de FAST Apparat an de Kapillärventil (CV) Apparat an (i) statesch an (ii) vibréierend Staate waren.(iii) Volume vs Zäit fir FAST an CV Apparater op verschiddene Wénkel Frequenzen.d Verëffentlechung vun Testresultater op Nofro fir (i) FAST Apparat an (ii) CV Apparat.(iii) Relatioun tëscht Volume an Zäit fir FAST an CV Apparater benotzt intermittierend Drock Modus.All Skala Baren, 1 cm.Raw Daten ginn als Matière Datendateien geliwwert.
Laangfristeg Lagerung vu Reagenzen ass eng aner wichteg Feature vun engem erfollegräichen POCT-Apparat, deen ontrainéiert Personal erlaabt verschidde Reagenzen ze handhaben.Wärend vill Technologien hir Potenzial fir laangfristeg Lagerung gewisen hunn (zB 35 Mikrodispenser, 48 Blisterpäck, an 49 Stickpacks), ass en dedizéierten Empfangsraum erfuerderlech fir de Package z'empfänken, wat d'Käschte an d'Komplexitéit erhéicht;weider, dës Stockage Mechanismen erlaben net op-Nofro dispensing a Resultat an Offall vun reagents wéinst Reschter an der Verpakung.Laangfristeg Späicherkapazitéit gouf verifizéiert andeems en beschleunegt Liewenstest mat CNC-machinéierten PMMA Material duerchgefouert gouf wéinst senger liicht Rauhheet a Resistenz géint Gaspermeatioun (Ergänzungsbild S5).Den Testapparat gouf mat deioniséiertem Waasser (deioniséiertem Waasser) a 70% Ethanol (simuléierend flüchteg Reagens) bei 65 ° C fir 9 Deeg gefëllt.Béid deioniséiert Waasser an Ethanol goufen mat Aluminiumfolie gelagert fir den Zougang vun uewen ze blockéieren.D'Arrhenius Equatioun an d'Penetratiounsaktivéierungsenergie gemellt an der Literatur50,51 goufe benotzt fir den Echtzäitgläichwäerteg ze berechnen.Op Fig.3b weist d'Duerchschnëttsgewiichtsverloschtresultater fir 5 Proben, déi bei 65 ° C fir 9 Deeg gespäichert sinn, entspriechend 0,30% fir deioniséiertem Waasser an 0,72% fir 70% Ethanol iwwer 2 Joer bei 23 ° C.
Op Fig.3c weist de Schwéngungstest.Zënter dem Kapillarventil (CV) ass déi populärste Flësseghandhabungsmethod ënner existéierende POCT28,29 Geräter, gouf e CV Apparat 300 µm breet an 200 µm déif fir de Verglach benotzt.Et kann gesi ginn datt wann béid Apparater stationär bleiwen, d'Flëssegkeet an der FAST-POCT Plattform versiegelt an d'Flëssegkeet am CV-Apparat gespaart wéinst der plötzlecher Expansioun vum Kanal, wat d'Kapillarkräfte reduzéiert.Wéi och ëmmer, wéi d'Wénkelfrequenz vum Orbitalvibrator eropgeet, bleift d'Flëssegkeet an der FAST-POCT Plattform versiegelt, awer d'Flëssegkeet am CV-Apparat fléisst an déi ënnescht Chamber (kuckt och Supplementary Movie S3).Dëst hindeit datt d'deforméierbar Scharnéier vun der FAST-POCT Plattform eng staark mechanesch Kraaft op de Modul applizéiere kënnen fir d'Flëssegkeet an der Chamber fest ze schloen.Wéi och ëmmer, a CV-Geräter gëtt Flëssegkeet behalen wéinst dem Gläichgewiicht tëscht de festen, Loft- a flëssege Phasen, d'Instabilitéit erstallt, a Schwéngungen kënnen d'Gläichgewiicht stéieren an onerwaart Flowverhalen verursaachen.De Virdeel vun der FAST-POCT Plattform ass datt et zouverlässeg Funktionalitéit ubitt a Feeler vermeit an der Präsenz vu Schwéngungen, déi normalerweis während der Liwwerung an der Operatioun optrieden.
Eng aner wichteg Feature vun der FAST-POCT Plattform ass seng On-Demand Verëffentlechung, wat e Schlësselfuerderung fir quantitativ Analyse ass.Op Fig.3d vergläicht d'On-Demande Verëffentlechung vun der FAST-POCT Plattform an dem CV Apparat.Aus Fig.3d (iii) gesi mir datt de FAST Apparat séier op den Drocksignal reagéiert.Wann den Drock op d'FAST-POCT Plattform applizéiert gouf, fléisst d'Flëssegkeet, wann den Drock fräigelooss gouf, huet de Stroum direkt gestoppt (Fig. 3d (i)).Dës Aktioun kann erkläert ginn duerch de schnelle elastesche Retour vum Scharnier, deen den Hiewel zréck géint de Block dréckt, d'Kammer zoumaachen.Wéi och ëmmer, d'Flëssegkeet huet weider am CV-Apparat fléisst, wat schliisslech zu engem onerwaarte Flëssvolumen vun ongeféier 100 μl nodeems den Drock verëffentlecht gouf (Figure 3d (ii) an Ergänzungsfilm S4).Dëst kann erkläert ginn duerch d'Verschwannen vum kapilläre Pinning Effekt no der kompletter Befeuchtung vum CV no der éischter Injektioun.
D'Kapazitéit fir Flëssegkeete vu variéierter Befeuchtbarkeet a Viskositéit am selwechten Apparat ze handhaben bleift eng Erausfuerderung fir POCT Uwendungen.Schlecht Befeuchtbarkeet kann zu Leckage oder aner onerwaart Flossverhalen an de Kanäl féieren, an Niewegeräter wéi Wirbelmixer, Zentrifugen a Filtere sinn oft erfuerderlech fir héichviskos Flëssegkeeten 52 ze preparéieren.Mir hunn d'Relatioun tëscht kriteschen Drock a Flëssegkeetseigenschaften getest (mat enger breet Palette vu Befeuchtbarkeet a Viskositéit).D'Resultater ginn an Table 1 a Video S5 gewisen.Et kann gesi ginn datt Flëssegkeete vu verschiddene Befeuchtbarkeet a Viskositéit an der Chamber versiegelt kënne ginn, a wann den Drock applizéiert gëtt, kënnen och Flëssegkeete mat enger Viskositéit vu bis zu 5500 cP an d'Nopeschkammer transferéiert ginn, wat et méiglech mécht Proben mat héijen ze erkennen. Viskositéit (dh Sputum, eng ganz viskos Probe déi fir d'Diagnostik vun Atmungskrankheeten benotzt gëtt).
Duerch d'Kombinatioun vun den uewe genannte multifunktionnelle Spenderapparater kann eng breet Palette vu FAST-baséiert POCT-Geräter entwéckelt ginn.E Beispill gëtt an der Figur 1. D'Planz enthält eng Pre-Späicherkammer, eng Mëschkammer, eng Reaktiounskammer an eng Offallkammer.Reagens kënne fir laang Zäit an der Pre-Späicherkammer gelagert ginn an dann an d'Mëschkammer entlooss ginn.Mat dem richtegen Drock kënnen déi gemëschte Reaktanten selektiv an eng Offallkammer oder eng Reaktiounskammer transferéiert ginn.
Well PCR Detektioun de Goldstandard ass fir Pathogenen wéi H1N1 an COVID-19 z'entdecken a verschidde Reaktiounsschrëtt involvéiert, hu mir d'FAST-POCT Plattform fir PCR Detektioun als Applikatioun benotzt.Op Fig.4 weist de PCR Testprozess mat der FAST-POCT Plattform.Als éischt goufen d'Eluéierungsreagens, de magnetesche Mikrobead-Reagens, d'Wäschléisung A a d'Wäschléisung W an d'Pre-Späicherkammer E, M, W1 a W2 respektiv pipettéiert.D'Etappen vun der RNA Adsorptioun ginn an der Fig.4a a si wéi follegt: (1) wann den Drock P1 (= 0,26 Bar) applizéiert gëtt, bewegt d'Probe an d'Kammer M a gëtt an d'Mëschkammer entlooss.(2) Loftdrock P2 (= 0,12 Bar) gëtt duerch Hafen A geliwwert, déi um Enn vun der Mëschkammer verbonne sinn.Obwuel eng Rei vu Mëschungsmethoden hiert Potenzial bei der Mëschung vu Flëssegkeeten op POCT Plattformen gewisen hunn (zB Serpentin Mëschung 53, Zoufall Mëschung 54 a Batch Mëschung 55), sinn hir Mëschungseffizienz an Effizienz nach ëmmer net zefriddestellend.Et adoptéiert d'Bubble-Mëschungsmethod, an där d'Loft an de Buedem vun der Mëschkammer agefouert gëtt fir Blasen an der Flëssegkeet ze kreéieren, duerno kann de mächtege Wirbel innerhalb vu Sekonnen komplett Mëschung erreechen.Bubble Mixing Experimenter goufen duerchgefouert an d'Resultater ginn an der Supplementary Figur S6 presentéiert.Et kann gesi ginn datt wann en Drock vun 0,10 Bar applizéiert gëtt, dauert d'komplett Vermëschung ongeféier 8 Sekonnen.Duerch d'Erhéijung vum Drock op 0,20 Bar gëtt eng komplett Vermëschung an ongeféier 2 Sekonnen erreecht.Methoden fir d'Mëschungseffizienz ze berechnen ginn an der Methode Sektioun presentéiert.(3) Benotzt e Rubidium Magnéit fir d'Pärelen ze extrahieren, da dréckt P3 (= 0,17 Bar) duerch den Hafen P fir d'Reagenz an d'Offallkammer ze réckelen.Op Fig.4b,c weist d'Wäschschrëtt fir Gëftstoffer aus der Probe wéi follegt ze entfernen: (1) D'Wäschléisung A aus der Chamber W1 gëtt an d'Drockmëschkammer P1 entlooss.(2) Da maacht de Bubble-Mëschungsprozess.(3) D'Wäschléisung A gëtt an d'Offallflëssegkeetskammer transferéiert, an d'Mikrobeads an der Mëschkammer ginn duerch de Magnéit erausgezunn.Wäschen W (Fig. 4c) war ähnlech wéi Wäschen A (Fig. 4b).Et sollt bemierkt datt all Wäschstuf A a W zweemol gemaach goufen.Figure 4d weist d'Elutiounsschrëtt fir d'RNA aus de Perlen ze elueren;d'Elutioun an d'Mëschung Aféierung Schrëtt sinn déi selwecht wéi d'RNA Adsorption a wäschen Schrëtt uewen beschriwwen.Wéi d'Elutiounsreagenzë an d'PCR Reaktiounskammer ënner Drock P3 a P4 (= 0,23 Bar) transferéiert ginn, gëtt de kriteschen Drock erreecht fir den Aarm vun der PCR Reaktiounskammer ze versiegeln.Ähnlech hëlleft de P4-Drock och de Passage an d'Offallkammer ze versiegelen.Also goufen all Elutiounsreagenz gläichméisseg tëscht de véier PCR Reaktiounskammer verdeelt fir d'Multiplex PCR Reaktiounen ze initiéieren.Déi uewe genannte Prozedur gëtt am Supplementary Movie S6 presentéiert.
Am RNA Adsorptiounsstuf gëtt d'Probe an den Inlet M agefouert an an d'Mëschkammer zesumme mat der virdru gespäicherter Perleléisung injizéiert.No der Vermëschung an der Entfernung vun de Granulat ginn d'Reagenz an d'Offallkammer verdeelt.b an c Wäschschrëtt, füügt verschidde virgelagert Wäschreagenz an d'Mëschkammer an, an nodeems d'Kärelen vermëschen an ofgeschaaft ginn, d'Reagenz an d'Offallflëssegkeetskammer transferéieren.d Elutiounsschrëtt: No der Aféierung vun den Elutiounsreagenz, Vermëschung a Perlenextraktioun, ginn d'Reagenz an d'PCR Reaktiounskammer transferéiert.D'Kéiren weisen de Workflow a verwandte Parameter vun de verschiddenen Etappen.Drock ass den Drock, deen duerch déi eenzel Kammer ausgeübt gëtt.Volume ass de Volume vu Flëssegkeet an der Mëschkammer.All Skala Baren sinn 1 cm.Raw Daten ginn als Matière Datendateien geliwwert.
Eng PCR Testprozedur gouf ausgefouert an Ergänzungsfigur S7 presentéiert thermesch Profiler abegraff 20 Minutte vun der ëmgedréint Transkriptiounszäit a 60 Minutte vun der thermescher Vëlozäit (95 an 60 ° C), mat engem thermesche Zyklus 90 s (Ergänzungsfilm S7)..FAST-POCT erfuerdert manner Zäit fir en thermesche Zyklus ze kompletéieren (90 Sekonnen) wéi konventionell RT-PCR (180 Sekonnen fir een thermesche Zyklus).Dëst kann erklärt ginn duerch déi héich Uewerflächefläch a Volumenverhältnis an déi geréng thermesch Inertia vun der Mikro-PCR Reaktiounskammer.D'Kammerfläch ass 96,6 mm2 an d'Kammervolumen ass 25 mm3, wat d'Uewerfläch bis de Volume Verhältnis ongeféier 3,86 mécht.Wéi an der Ergänzungsbild S10 gesi gëtt, huet de PCR-Testberäich vun eiser Plattform eng Groove op der Réckpanel, wat de Buedem vun der PCR-Kammer 200 µm déck mécht.Eng thermesch konduktiv elastesch Pad ass un der Heizfläch vum Temperaturkontroller befestegt, fir en enge Kontakt mat der Réck vun der Testkëscht ze garantéieren.Dëst reduzéiert d'thermesch Inertia vun der Plattform a verbessert d'Heizungs- / Ofkilleffizienz.Wärend dem thermesche Cycling schmëlzt de Paraffin, deen an der Plattform agebonnen ass, a fléisst an d'PCR-Reaktiounskammer, a wierkt als Dichtstoff fir d'Reagensverdampfung an d'Ëmweltkontaminatioun ze vermeiden (kuckt Supplementary Movie S8).
All PCR Detektiounsprozesser, déi uewen beschriwwe goufen, ware voll automatiséiert mat engem personaliséierte FAST-POCT Instrument, besteet aus enger programméierter Drockkontrolleenheet, enger magnetescher Extraktiounseenheet, enger Temperaturkontrolleenheet, an enger Fluoreszenz Signal Capture a Veraarbechtungseenheet.Opgepasst hu mir d'FAST-POCT Plattform fir RNA Isolatioun benotzt an duerno déi extrahéiert RNA Proben fir PCR Reaktiounen benotzt mam FAST-POCT System an Desktop PCR System zum Verglach.D'Resultater ware bal d'selwecht wéi an der Ergänzungsbild S8 gewisen.De Bedreiwer mécht eng einfach Aufgab: féiert d'Probe an d'M-Kammer a setzt d'Plattform an d'Instrument.Quantitativ Testresultater sinn an ongeféier 82 Minutten verfügbar.Detailléiert Informatioun iwwer FAST-POCT Tools fannt Dir an der Ergänzungsfigur.C9, C10 an C11.
Influenza verursaacht duerch Influenza A (IAV), B (IBV), C (ICV) an D (IDV) Viren ass e gemeinsamt globalt Phänomen.Vun dësen sinn IAV an IBV verantwortlech fir déi schwéierst Fäll a saisonal Epidemien, infizéiert 5-15% vun der Weltbevëlkerung, verursaacht 3-5 Millioune schwéiere Fäll a verursaache 290,000-650,000 Doudesfäll jäerlech.Atmungskrankheeten56,57.Fréi Diagnos vun IAV an IB ass wesentlech fir Morbiditéit an assoziéiert wirtschaftlech Belaaschtung ze reduzéieren.Ënnert verfügbare diagnostesche Techniken gëtt d'Reverse Transkriptase Polymerase Kettenreaktioun (RT-PCR) als déi sensibelst, spezifesch a korrekt (> 99%) ugesinn 58,59.Ënnert verfügbare diagnostesche Techniken gëtt d'Reverse Transkriptase Polymerase Kettenreaktioun (RT-PCR) als déi sensibelst, spezifesch a korrekt (> 99%) ugesinn 58,59.Среди доступных диагностических методов полимеразная цепная реакция с обратной транскриптазой (Онат-Псчу тельной, специфичной и точной (> 99%)58,59.Ënnert de verfügbaren diagnostesche Methoden gëtt ëmgedréint Transkriptase Polymerase Kettenreaktioun (RT-PCR) als déi sensibelst, spezifesch a korrekt (> 99%) ugesinn 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.Vun de verfügbaren diagnostesche Methoden gëtt ëmgedréint Transkriptase Polymerase Kettenreaktioun (RT-PCR) als déi sensibelst, spezifesch a korrekt (> 99%)58,59 ugesinn.Wéi och ëmmer, traditionell RT-PCR Methoden erfuerderen widderholl Pipetten, Vermëschung, Verdeelung an Transfer vu Flëssegkeet, limitéiert hir Notzung vu Professionnelen a Ressourcebegrenzten Astellungen.Hei gouf d'FAST-POCT Plattform fir PCR Detektioun vun IAV an IBV benotzt, respektiv, fir hir ënnescht Detektiounsgrenz (LOD) ze kréien.Zousätzlech goufen IAV an IBV multiplexéiert fir tëscht verschiddene Pathotypen iwwer Arten ze diskriminéieren, eng verspriechend Plattform fir genetesch Analyse an d'Fäegkeet fir d'Krankheet präzis ze behandelen.
Op Fig.5a weist d'Resultater vum HAV PCR Testen mat 150 μl gereinegt viral RNA als Probe.Op Fig.5a (i) weist datt bei enger HAV Konzentratioun vun 106 Exemplare / ml d'Fluoreszenzintensitéit (ΔRn) 0,830 erreechen kann, a wann d'Konzentratioun op 102 Kopien / ml reduzéiert gëtt, kann ΔRn nach ëmmer 0,365 erreechen, wat méi héich entsprécht wéi dat vun der eidel negativ Kontrollgruppe (0,002), ongeféier 100 Mol méi héich.Fir quantification baséiert op sechs onofhängeg Experimenter, war eng linear Eechung Kéier tëscht Log Konzentratioun an Zyklus Schwellen (Ct) vun IAV generéiert (Lalumi 5a (ii)), R2 = 0,993, rangéiert vun 102-106 Exemplare /ml.d'Resultater sinn am gudden Accord mat konventionelle RT-PCR Methoden.Op Fig.5a (iii) weist fluoreszent Biller vun Testresultater no 40 Zyklen vun der FAST-POCT Plattform.Mir hu festgestallt datt d'FAST-POCT Plattform HAV esou niddereg wéi 102 Exemplare / ml erkennen kann.Wéi och ëmmer, déi traditionell Method huet keen Ct-Wäert bei 102 Kopien / ml, wouduerch et en LOD vun ongeféier 103 Kopie / ml ass.Mir hunn hypothetiséiert datt dëst wéinst der héijer Effizienz vu Bubble Vermëschung kéint sinn.PCR Testexperimenter goufen op gereinegt IAV RNA gemaach fir verschidde Vermëschungsmethoden ze evaluéieren, dorënner Shake Vermëschung (selwecht Vermëschungsmethod wéi an der konventioneller RT-PCR Operatioun), Fläsch Vermëschung (dës Method, 3 s bei 0,12 Bar) a keng Vermëschung als Kontrollgrupp ..D'Resultater kënnen an der Ergänzungsbild S12 fonnt ginn.Et kann gesi ginn datt bei enger méi héijer RNA Konzentratioun (106 Kopien / ml) d'Ct Wäerter vun de verschiddene Mëschungsmethoden bal d'selwecht sinn wéi fir Bubblesmëschung.Wann d'RNA Konzentratioun op 102 Exemplare /ml gefall ass, haten d'Schüttelmix a Kontrollen keng Ct Wäerter, während d'Bubble Mix Method nach ëmmer e Ct Wäert vun 36,9 huet, wat ënner der Ct Schwell vun 38 war. D'Resultater weisen eng dominant Mëschungcharakteristik Vesikel, déi och an aner Literatur bewisen ass, wat och erkläre kann firwat d'Sensibilitéit vun der FAST-POCT Plattform liicht méi héich ass wéi konventionell RT-PCR.Op Fig.5b weist d'Resultater vun PCR Analyse vun gereinegt IBV RNS Echantillon rangéiert vun 101 bis 106 Exemplare /ml.D'Resultater waren ähnlech wéi den IAV Test, erreechend en R2 = 0.994 an e LOD vun 102 Exemplare / ml.
eng PCR Analyse vum Influenza A Virus (IAV) mat IAV Konzentratioune rangéiert vun 106 bis 101 Exemplare / ml mat TE Puffer als negativ Kontroll (NC).(i) Echtzäit Fluoreszenzkurve.(ii) Linearer Eechungskurve tëscht logarithmescher IAV RNA Konzentratioun an Zyklusschwell (Ct) fir FAST a konventionell Testmethoden.(iii) IAV FAST-POCT fluoreszent Bild no 40 Zyklen.b, PCR Detektioun vum Influenza B Virus (IBV) mat (i) Echtzäit Fluoreszenz Spektrum.(ii) Linear Eechungskurve an (iii) FAST-POCT IBV Fluoreszenzbild no 40 Zyklen.Déi ënnescht Limit vun der Detektioun (LOD) fir IAV an IBV mat der FAST-POCT Plattform war 102 Exemplare / ml, wat méi niddereg ass wéi konventionell Methoden (103 Exemplare / ml).c Multiplex Testresultater fir IAV an IBV.GAPDH war als positiv Kontroll benotzt an TE Puffer war als negativ Kontroll benotzt méiglech Kontaminatioun an Hannergrond amplification ze verhënneren.Véier verschidde Prouftypen kënnen ënnerscheeden: (1) GAPDH-nëmmen negativ Echantillon ("IAV-/IBV-");(2) IAV Infektioun ("IAV+/IBV-") mat IAV a GAPDH;(3) IBV Infektioun ("IAV-/IBV+") mat IBV a GAPDH;(4) IAV/IBV Infektioun ("IAV+/IBV+") mat IAV, IBV a GAPDH.Déi gestippte Linn representéiert d'Schwelllinn.n = 6 biologesch onofhängeg Experimenter goufen gesuergt, Daten sinn als ± Standard deviation gewisen.Raw Daten ginn als Matière Datendateien presentéiert.
Op Fig.5c weist d'Resultater vum Multiplexing Test fir IAV / IBV.Hei, Virus lysate war als Prouf Léisung am Plaz vun gereinegt RNS benotzt, a véier primers fir IAV, IBV, GAPDH (positiv Kontroll) an TE Puffer (negativ Kontroll) goufen zu véier verschiddene Reaktiounsfäegkeet Chambers vun der FAST-POCT Plattform dobäi.Positiv an negativ Kontrolle ginn hei benotzt fir méiglech Kontaminatioun an Hannergrondverbesserung ze vermeiden.D'Tester goufen an véier Gruppen ënnerdeelt: (1) GAPDH-negativ Echantillon ("IAV-/IBV-");(2) IAV-infizéiert ("IAV+/IBV-") versus IAV a GAPDH;(3) IBV-.infizéiert ("IAV-") -/IBV+") IBV a GAPDH;(4) IAV/IBV ("IAV+/IBV+") Infektioun mat IAV, IBV a GAPDH.Op Fig.5c weist datt wann negativ Echantillon applizéiert goufen, d'Fluoreszenzintensitéit ΔRn vun der positiver Kontrollkammer 0.860 war, an den ΔRn vun IAV an IBV war ähnlech wéi déi negativ Kontroll (0.002).Fir d'IAV+/IBV-, IAV-/IBV+ an IAV+/IBV+ Gruppen hunn d'IAV/GAPDH, IBV/GAPDH an IAV/IBV/GAPDH Kameras eng bedeitend Fluoreszenzintensitéit respektiv gewisen, während déi aner Kameraen souguer d'Fluoreszenzintensitéit op engem Hannergrond weisen. Niveau vun 40 no thermesch Cycling.Vun den Tester uewendriwwer huet d'FAST-POCT Plattform aussergewéinlech Spezifizitéit gewisen an eis erlaabt gläichzäiteg verschidde Grippvirusen ze pathotypéieren.
Fir d'klinesch Anwendbarkeet vu FAST-POCT ze validéieren, hu mir 36 klinesch Exemplare (Nues-Substécker) vun IB Patienten (n = 18) an Net-IB Kontrollen (n = 18) (Dorënner 6a) getest.D'Patientinformatioun gëtt an der Ergänzungstabelle presentéiert 3. IB Infektiounsstatus gouf onofhängeg bestätegt an de Studieprotokoll gouf vun der Zhejiang University First Affiliated Hospital (Hangzhou, Zhejiang) guttgeheescht.All Prouf vu Patienten gouf an zwou Kategorien opgedeelt.Ee gouf mat FAST-POCT veraarbecht an déi aner gouf mat engem Desktop PCR System (SLAN-96P, China) veraarbecht.Béid Assays benotzen déiselwecht Reinigungs- an Detektiounskits.Op Fig.6b weist d'Resultater vun FAST-POCT a konventionell ëmgedréint Transkriptiouns PCR (RT-PCR).Mir verglach d'Fluoreszenzintensitéit (FAST-POCT) mat -log2 (Ct), wou Ct den Zyklusschwelle fir konventionell RT-PCR ass.Et war gutt Accord tëscht deenen zwou Methoden.FAST-POCT an RT-Hinnen alleguer eng staark positiv Korrelatioun mat engem Pearson d'Verhältnis (r) Wäert vun 0,90 (Dorënner 6b).Mir hunn dann d'diagnostesch Genauegkeet vu FAST-POCT bewäert.Fluoreszenz Intensitéit (FL) distributions fir positiv an negativ Echantillon waren als onofhängeg analytesch Mooss (Lalumi 6c) gëtt.FL Wäerter ware wesentlech méi héich bei IB Patienten wéi bei Kontrollen (****P = 3.31 × 10-19; zwee-tailed T-Test) (Fig. 6d).Als nächst goufen IBV Receiver Operatiounseigenschaften (ROC) Kéiren geplot.Mir hu festgestallt, datt d'Diagnostik Genauegkeet ganz gutt war, mat engem Gebitt ënner der Curve vun 1 (Fig. 6e).Notéiert w.e.g. datt wéinst obligatorescher Maskebestellung a China wéinst COVID-19 ab 2020, mir keng Patienten mat IBD identifizéiert hunn, sou datt all positiv klinesch Exemplare (dh Nasal Swab Exemplare) nëmme fir IBV waren.
Klinesch Studie Design.Am Ganzen 36 Echantillon, dorënner 18 Patient Echantillon an 18 Net-Influenza Kontrollen, goufen analyséiert mat der FAST-POCT Plattform a konventionell RT-PCR.b Assesséiert d'analytesch Konsistenz tëscht FAST-POCT PCR a konventionell RT-PCR.D'Resultater ware positiv korreléiert (Pearson r = 0,90).c Fluoreszenz Intensitéit Niveauen an 18 IB Patienten an 18 Kontrollen.d Bei IB Patienten (+) ware FL Wäerter wesentlech méi héich wéi an der Kontrollgruppe (-) (****P = 3.31 × 10-19; zwee-tailed T-Test; n = 36).Fir all quadratesch Plot representéiert de schwaarze Marker am Zentrum de Median, an déi ënnescht an déi iewescht Linnen vun der Këscht representéieren de 25. a 75. Prozent.D'Whiskers verlängeren op d'Mindest- a Maximaldatenpunkten, déi net als Auslänner ugesi ginn.e ROC-Kurve.Déi gestippte Linn d representéiert de Schwellwäert aus der ROC Analyse geschätzt.Den AUC fir IBV ass 1. Matière Daten ginn als Matière Datendateien zur Verfügung gestallt.
An dësem Artikel presentéiere mir FAST, déi d'Charakteristiken huet, déi fir en ideale POCT néideg sinn.D'Virdeeler vun eiser Technologie enthalen: (1) Villsäiteg Doséierung (Kaskade, simultan, sequenziell a selektiv), Verëffentlechung op Ufro (schnell a proportional Verëffentlechung vum ugewandten Drock) an zouverléisseg Operatioun (Vibratioun bei 150 Grad) (2) laangfristeg Lagerung (2 Joer beschleunegt Tester, Gewiichtsverloscht ongeféier 0,3%);(3) d'Fäegkeet fir mat Flëssegkeeten mat enger breet Palette vu Befeuchtbarkeet a Viskositéit ze schaffen (Viskositéit bis zu 5500 cP);(4) Wirtschaftlech (Geschätzte Materialkäschte vum FAST-POCT PCR Apparat ass ongeféier US $ 1).Duerch d'Kombinatioun vun multifunktionnellen Spender gouf eng integréiert FAST-POCT Plattform fir PCR Detektioun vu Gripp A a B Viren demonstréiert an applizéiert.FAST-POCT dauert nëmmen 82 Minutten.D'klinesch Tester mat 36 Nasal Swab Echantillon weisen gutt Konkordanz an der Fluoreszenzintensitéit mat Standard RT-PCR (Pearson Koeffizienten> 0,9).D'klinesch Tester mat 36 Nasal Swab Echantillon weisen gutt Konkordanz an der Fluoreszenzintensitéit mat Standard RT-PCR (Pearson Koeffizienten> 0,9).(Клинические тесты с 36 образцами мазков из носа показали хорошее соответствие интенсивности флуданисц эффициенты Пирсона > 0,9).Klinesch Tester mat 36 Echantillon vun Nasal Swabs weisen gutt Accord mat der fluorescence Intensitéit vun Standard RT-PCR (Pearson d'Koeffizienten> 0,9). RT-PCR (Клинические испытания 36 образцов мазков из носа показали хорошее совпадение интенсивности флуоресидно эффициент Пирсона > 0,9).Klinesch Tester vun 36 nasal Swab Exemplare weisen gutt Accord vun der Fluoreszenzintensitéit mat Standard RT-PCR (Pearson Koeffizient> 0,9).Parallel mat dëser Aarbecht, verschidde opkomende biochemesch Methoden (zB Plasma thermesch Cycling, Amplifikatioun-gratis Immunoassays, an Nanobody Funktionaliséierungsanalysen) hunn hir Potenzial am POCT gewisen.Wéi och ëmmer, wéinst dem Mangel un enger voll integréierter a robuster POCT Plattform, erfuerderen dës Methoden zwangsleefeg separat Virveraarbechtungsprozeduren (zB RNA Isolation44, Incubation45 a Washing46), wat déi aktuell Aarbecht mat dëse Methoden weider ergänzt fir fortgeschratt POCT Funktiounen ëmzesetzen mat déi néideg Parameteren.fetch-in-response-output Leeschtung.An dëser Aarbecht, obwuel d'Loftpompel, déi benotzt gëtt fir de FAST Ventil z'aktivéieren, kleng genuch ass fir an e Benchtop-Instrument integréiert ze ginn (Fig. S9, S10), verbraucht se nach ëmmer bedeitend Kraaft a generéiert Kaméidi.Prinzipiell kënne méi kleng Formfaktor pneumatesch Pompelen duerch aner Mëttelen ersat ginn, wéi zum Beispill d'Benotzung vun elektromagnéitesche Kraaft oder Fangeraktuatioun.Weider Verbesserunge kënnen zum Beispill d'Adaptatioun vu Kits fir verschidden a spezifesch biochemesch Assays enthalen, mat neien Detektiounsmethoden déi keng Heiz- / Killsystemer erfuerderen, sou datt eng Tool-gratis POCT Plattform fir PCR Uwendungen ubitt.Mir gleewen datt wann d'FAST Plattform e Wee bitt fir Flëssegkeeten ze manipuléieren, gleewen mir datt déi proposéiert FAST Technologie de Potenzial presentéiert fir eng gemeinsam Plattform net nëmme fir biomedizinesch Tester ze kreéieren, awer och fir Ëmweltiwwerwaachung, Liewensmëttelqualitéit Testen, Material an Drogensynthese ..
D'Sammlung an d'Benotzung vu mënschlechen Nasal-Swab-Exemplare gouf vum Ethikkomitee vun der Zhejiang University First Affiliated Hospital (IIT20220330B) guttgeheescht.36 Nasal Swab Proben goufen gesammelt, mat 16 Erwuessener <30 Joer al, 7 Erwuessener> 40 Joer al, an 19 Männercher, 17 Weibercher.36 Nasal Swab Proben goufen gesammelt, mat 16 Erwuessener <30 Joer al, 7 Erwuessener> 40 Joer al, an 19 Männercher, 17 Weibercher.Было собрано 36 образцов мазков из носа, в которых приняли участие 16 взрослых < 30 лет, 7 маслыш 9, 1 an 17 Juni.Drësseg-sechs Nasal Swab Exemplare goufen aus 16 Erwuessener <30 Joer, 7 Erwuessener iwwer 40 Joer, 19 Männer a 17 Fraen gesammelt.Demographesch Donnéeën sinn an Zousaz Table presentéiert 3. Informéiert Zoustëmmung gouf vun all Participanten kritt.All Participanten goufen verdächtegt Gripp ze hunn a goufen fräiwëlleg ouni Entschiedegung getest.
D'FAST Basis an Deckel sinn aus Polymilksäure (PLA) gemaach a vum Ender 3 Pro 3D Drécker gedréckt (Shenzhen Transcend 3D Technology Co., Ltd.).Doppelseiteg Tape gouf vum Adhesives Research, Inc. Modell 90880 kaaft. PET-Film 100 µm déck gouf vum McMaster-Carr kaaft.Souwuel de Klebstoff wéi och de PET-Film goufe mat der Silhouette Cameo 2 Cutter aus Silhouette America, Inc.Als éischt gouf en 200 µm décke PET Frame mat engem Lasersystem geschnidden an op eng 3 mm déck PMMA Blat mat 100 µm doppelseiteg Klebeband gekollt.De PDMS Virleefer (Sylgard 184; Deel A: Deel B = 10:1, Dow Corning) gouf dann an d'Schimmel gegoss an e Glasstab gouf benotzt fir iwwerschësseg PDMS ze läschen.No der Aushärtung bei 70°C fir 3 Stonnen konnt den 300 μm décke PDMS-Film aus der Schimmel ofgeschleeft ginn.
Fotoe fir villsäiteg Verdeelung, On-Demande Verëffentlechung an zouverlässeg Leeschtung gi mat enger Héichgeschwindegkeet Kamera (Sony AX700 1000 fps) geholl.Den Orbital Shaker, deen am Zouverlässegkeetstest benotzt gouf, gouf vum SCILOGEX (SCI-O180) kaaft.De Loftdrock gëtt vun engem Loftkompressor generéiert, a verschidde digital Präzisiounsdrockreegler gi benotzt fir den Drockwäert unzepassen.De Flowverhalenstestprozess ass wéi follegt.Eng virbestëmmte Quantitéit vu Flëssegkeet gouf an den Testapparat injizéiert an eng Héichgeschwindegkeet Kamera gouf benotzt fir de Flowverhalen opzehuelen.Still Biller goufen dunn aus Videoe vum Flowverhalen op fixen Zäiten geholl, an de verbleiwen Gebitt gouf mat der Image-Pro Plus Software berechent, déi duerno mat der Kameradéift multiplizéiert gouf fir de Volume ze berechnen.Detailer vum Flowverhalenstestsystem kënnen an der Ergänzungsbild S4 fonnt ginn.
Sprëtzen 50 μl Mikrobeads an 100 μl deioniséiertem Waasser an de Fläschmixer.Gemëscht Performance Fotoe goufen mat enger Héichgeschwindegkeet Kamera all 0,1 Sekonnen bei Drock vun 0,1 Bar, 0,15 Bar an 0,2 Bar gemaach.Pixelinformatioun während dem Vermëschungsprozess kann aus dëse Biller mat Fotoveraarbechtungssoftware (Photoshop CS6) kritt ginn.A Vermëschungseffizienz kann mat der folgender Equatioun 53 erreecht ginn.
wou M d'Vermëschungseffizienz ass, N ass d'Gesamtzuel vun de Probe Pixel, a ci an \(\bar{c}\) sinn déi normaliséiert an erwaart normaliséiert Konzentratioune.Vermëschungseffizienz laut vun 0 (0%, ongemëscht) bis 1 (100%, voll gemëscht).D'Resultater ginn an der Zousazbild S6 gewisen.
Echtzäit RT-PCR Kit fir IAV an IBV, dorënner IAV an IBV RNA Echantillon (Kat. Nr. RR-0051-02/RR-0052-02, Liferiver, China), Tris-EDTA Puffer (TE Puffer Nr. B541019 , Sangon Biotech, China), Positiv Kontroll RNA Purification Kit (Deel Nr. Z-ME-0010, Liferiver, China) an GAPDH Léisung (Deel Nr. M591101, Sangon Biotech, China) sinn kommerziell verfügbar.De RNA Purification Kit enthält e Bindungsbuffer, Wash A, Wash W, Eluent, magnetesch Mikrobeads, an en Acryl Carrier.IAV an IBV Echtzäit RT-PCR Kits enthalen IFVA Nukleinsäure PCR Detektiounsmix an RT-PCR Enzym.Füügt 6 μl AcrylCarrier an 20 μl magnetesche Perlen op 500 μl bindender Pufferléisung, rëselt gutt a preparéiert dann d'Käreléisung.Füügt 21 ml Ethanol fir Wäschen A a W, gutt schüttelen fir Léisunge vu Wäschen A respektiv W ze kréien.Dunn, 18 μl vun fluorescent PCR Mëschung mat IFVA Nukleinsäure an 1 μl vun RT-PCR Enzym goufen zu 1 μl vun TE Léisung dobäi, geschüchtert an centrifuged fir e puer Sekonnen, kritt 20 μl vun IAV an IBV primers.
Follegt déi folgend RNA Puréierungsprozedur: (1) RNA Adsorptioun.Pipette 526 μl vun der Pelletsléisung an en 1,5 ml Zentrifugeröhre a füügt 150 μl Probe derbäi, da schütt de Rouer manuell 10 Mol op an erof.Transfert 676 μl vun der Mëschung an d'Affinitéitskolonn an centrifugéiert bei 1,88 x 104 g fir 60 Sekonnen.Duerno ginn d'Drains ewechgehäit.(2) Déi éischt Etapp vun wäschen.Füügt 500 μl Wäschléisung A an d'Affinitéitskolonn, centrifugéiert bei 1,88 x 104 g fir 40 Sekonnen, a verwinnt déi verbraucht Léisung.Dëse Wäschprozess gouf zweemol widderholl.(3) déi zweet Etapp vun wäschen.Füügt 500 μl Wäschléisung W an d'Affinitéitskolonne, centrifugéiert bei 1,88 × 104 g fir 15 Sekonnen an entlooss déi verbraucht Léisung.Dëse Wäschprozess gouf zweemol widderholl.(4) Elutioun.Füügt 200 μl Eluat an d'Affinitéitskolonn an centrifugéiert bei 1,88 x 104 g fir 2 min.(5) RT-PCR: D'Eluat gouf an 20 μl vun der Primer Léisung an engem PCR Rouer injizéiert, duerno gouf de Rouer an engem Echtzäit PCR Testapparat (SLAN-96P) plazéiert fir den RT-PCR Prozess auszeféieren.De ganzen Detektiounsprozess dauert ongeféier 140 Minutten (20 Minutte fir RNA Reinigung an 120 Minutte fir PCR Detektioun).
526 μl Perle-Léisung, 1000 μl Wäschléisung A, 1000 μl Wäschléisung W, 200 μl Eluat an 20 μl Primerléisung goufen virleefeg bäigefüügt an an de Chambers M, W1, W2, E an PCR Detektiounskammer gelagert.Plattform Assemblée.Duerno gouf 150 μl vun der Probe an d'Kammer M pipettéiert an d'FAST-POCT Plattform gouf an d'Testinstrument agefouert, dat an der Ergänzungsbild S9 gewise gëtt.No ongeféier 82 Minutten waren d'Testresultater verfügbar.
Wann net anescht bemierkt, ginn all Testresultater als mëttler ± SD no e Minimum vu sechs Replikate presentéiert mat nëmmen der FAST-POCT Plattform a biologesch onofhängeg Proben.Keng Donnéeën goufen aus der Analyse ausgeschloss.D'Experimenter sinn net zoufälleg.D'Fuerscher waren net blann fir Gruppaufgaben während dem Experiment.
Fir méi Informatioun iwwer Studiedesign, kuckt den Nature Research Report Abstrakt verbonne mat dësem Artikel.
Donnéeën déi d'Resultater vun dëser Etude ënnerstëtzen sinn an Ergänzungsinformatioun verfügbar.Dësen Artikel gëtt d'Original Donnéeën.
Chagla, Z. & Madhukar, P. COVID-19 Boosteren a räiche Natiounen wäerten Impfungen fir all verzögeren.Chagla, Z. & Madhukar, P. COVID-19 Boosteren a räiche Natiounen wäerten Impfungen fir all verzögeren.Chagla, Z. a Madhukar, P. COVID-19 Boosteren a räiche Länner wäerten Impfungen fir jiddereen verzögeren.Chagla, Z. a Madhukar, P. COVID-19 Revaccinatioun a räiche Länner wäert d'Impfung fir jiddereen ophalen.National Medezin.27, 1659–1665 (2021).
Faust, L. et al.SARS-CoV-2 Testen an niddreg- a mëttleren Akommeslänner: Disponibilitéit a Bezuelbarkeet am private Gesondheetssektor.mikrobieller Infektioun.22, 511–514 (2020).
Weltgesondheetsorganisatioun.Globale Prävalenz an Heefegkeet vun ausgewielte curable sexuell iwwerdroen Infektiounen: eng Iwwerpréiwung an Schätzungen.Genf: 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 geformt Sideflow Teststräifen.ASS Applikatioun.alma mater.Inter Mailand.1, 124–129 (2009).
Schilling, KM et al.Voll zouenen mikrofluidic Pabeier-baséiert Analyse Apparat.anus.Chemesch.84, 1579-1585 (2012).
Lapenter, N. et al.Kompetitiv Pabeier-baséiert Immunochromatographie gekoppelt mat Enzym modifizéierten Elektroden erlaabt drahtlose Iwwerwaachung an elektrochemesch Bestëmmung vun Urin Kotinin.Sensoren 21, 1659 (2021).
Zhu, X. et al.Quantifizéiere Krankheet Biomarker mat enger villsäiteger Nanozyme-integréiert lateral Flëssegkeetsplattform mat engem Glucometer.biologesche Sensor.Bioelektronik.126, 690–696 (2019).
Buer, S. et al.Schwangerschaft Teststreifen fir Erkennung vu pathogene Bakterien mat concanavalin A-Mënsch chorionescht Gonadotropin-Cu3 (PO4) 2 Hybrid Nanoblummen, magnetesch Trennung a Smartphone Liesen.Mikrocomputer.Magazin.185, 464 (2018).