www.chinacdoe.com сайтына кіргеніңіз үшін рахмет.Сіз пайдаланып жатқан шолғыш нұсқасында шектеулі CSS қолдауы бар.Ең жақсы тәжірибе үшін жаңартылған шолғышты пайдалануды ұсынамыз (немесе Internet Explorer шолғышында үйлесімділік режимін өшіріңіз).Әзірше, үздіксіз қолдауды қамтамасыз ету үшін біз сайтты стильсіз және JavaScriptсіз көрсетеміз.
Жергілікті мүмкіндіктері бар зертханалық жүйелер жылдам және дәл диагностиканың әлеуетін ұсынады және биомедициналық жабдықтар мен оқытылған мамандар қолжетімсіз ресурстары шектеулі жағдайларда пайдалы.Дегенмен, көп функционалды дозалау, сұраныс бойынша босату, сенімді өнімділік және реагенттерді ұзақ уақыт сақтау үшін барлық қажетті мүмкіндіктерге бір уақытта ие болатын медициналық пункттегі тестілеу жүйесін құру басты мәселе болып қала береді.Мұнда біз сұйықтықтарды кез келген бағытта манипуляциялай алатын, қолданылатын ауа қысымына дәл және пропорционалды жауап беретін және кенет қозғалыстар мен тербелістерге қарсы тұрақты болатын рычагпен басқарылатын микро жүріс қосқыш технологиясын сипаттаймыз.Технологияға сүйене отырып, біз сондай-ақ реагентті енгізу, араластыру және реакция функцияларын бір процесте біріктіретін полимеразды тізбекті реакция жүйесінің дамуын сипаттаймыз, ол барлық клиникалық мұрын үлгілері үшін «жауап бойынша үлгі» өнімділігін қамтамасыз етеді. Тұмау және 18 жеке бақылау, флуоресценция қарқындылығы стандартты полимеразды тізбекті реакциямен жақсы сәйкес келеді (Пирсон коэффициенттері > 0,9).Технологияға сүйене отырып, біз сондай-ақ 18 пациенттің барлық клиникалық мұрын үлгілері үшін «жауап бойынша үлгі» өнімділігін қамтамасыз ететін реагент енгізу, араластыру және реакция функцияларын бір процесте біріктіретін полимеразды тізбекті реакция жүйесінің дамуын сипаттаймыз. Тұмаумен және 18 жеке бақылаумен, флуоресценция қарқындылығы стандартты полимеразды тізбекті реакциямен жақсы сәйкес келеді (Пирсон коэффициенттері > 0,9).Основываясь на этой технологии, мы также описываем разработку системы полимеразной цепной реакции, которая объединяет функциялары введения реагентов, смешивания и реакции в одном процессе, что обеспечивает выполнение выполняющие новости выполняков. 18 пациентов с Грипп және 18 отдельных контролей, в хорошем соответствии интенсивности флуоресцентции және стандартты полимеразной цепной реакцией (коэффициенты Пирсона> 0,9).Осы технология негізінде біз сонымен қатар тұмаумен ауырған 18 науқастың барлық клиникалық мұрын үлгілері үшін жауап беру кезінде үлгіні алуға мүмкіндік беретін инъекция, араластыру және реакция функцияларын біріктіретін полимеразды тізбекті реакция жүйесінің дамуын сипаттаймыз.және стандартты полимеразды тізбекті реакцияның флуоресценция қарқындылығымен жақсы сәйкес келетін 18 жеке бақылау (Пирсон коэффициенттері > 0,9).Осы технологияға сүйене отырып, біз сондай-ақ 18 мұрындық емделуші үлгілерінен алынған барлық клиникалық мұрын үлгілерін талдау үшін реагент енгізу, араластыру және реакция функцияларын біріктіретін полимеразды тізбекті реакция жүйесінің дамуын сипаттаймыз. Тұмау және 18 жеке бақылау, флуоресценция қарқындылығы сәйкес келеді. стандартты полимеразды тізбекті реакциямен ұңғыма (Пирсон коэффициенті > 0,9).Ұсынылған платформа биомедициналық талдаудың сенімді автоматтандырылуына кепілдік береді және осылайша медициналық көмек көрсету пунктіндегі сынақ құрылғыларының ауқымын коммерцияландыруды жеделдете алады.
Миллиондаған адамдардың өмірін қиған 2020 жылғы COVID-19 пандемиясы сияқты жаңадан пайда болған адам аурулары жаһандық денсаулық пен адамзат өркениетіне үлкен қауіп төндіреді1.Ауруларды ерте, жылдам және дәл анықтау вирустың таралуын бақылау және емдеу нәтижелерін жақсарту үшін өте маңызды.Сынақ үлгілері ауруханаларға немесе диагностикалық клиникаларға жіберілетін және кәсіпқойлар басқаратын орталықтандырылған зертханаларға негізделген негізгі диагностикалық экожүйе қазіргі уақытта бүкіл әлем бойынша 5,8 миллиардқа жуық адамның, әсіресе ресурстары шектеулі жағдайларда тұратындардың қол жеткізуін шектейді.мұнда қымбат биомедициналық жабдықтар мен білікті мамандар жетіспейді.клиницистер 2. Осылайша, емхана дәрігерлерін диагностика туралы негізделген шешім қабылдау үшін уақтылы диагностикалық ақпаратпен қамтамасыз ете алатын, медициналық көмек көрсету нүктесінде тестілеу (POCT) мүмкіндігі бар, арзан және пайдаланушыға ыңғайлы зертханалық жүйені дамытудың шұғыл қажеттілігі туындайды. .және емдеу 3.
Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымының (ДДҰ) нұсқаулары идеалды POCT қол жетімді, пайдаланушыға ыңғайлы (ең аз дайындықпен пайдалану оңай), дәл (жалған негативтерді немесе жалған позитивтерді болдыртпау), жылдам және сенімді (қайталанатын жақсы қасиеттерді қамтамасыз ету) болуы керек деп көрсетеді. жеткізілетін (ұзақ мерзімді сақтауға қабілетті және соңғы пайдаланушыларға оңай қол жетімді)4.Осы талаптарды қанағаттандыру үшін POCT жүйелері келесі мүмкіндіктерді қамтамасыз етуі керек: қолмен араласуды азайту үшін әмбебап мөлшерлеу, дәл сынақ нәтижелері үшін масштабта реагент тасымалдауға сұраныс бойынша босату және қоршаған ортаның діріліне төтеп беретін сенімді өнімділік.Қазіргі уақытта ең көп қолданылатын POCT құрылғысы капиллярлық күшпен алдын ала иммобилизацияланған реагенттермен әрекеттесетін үлгінің өте аз мөлшерін алға қарай итеретін кеуекті нитроцеллюлоза мембраналарының бірнеше қабаттарынан тұратын бүйірлік ағынды жолақ5,6 болып табылады.Олардың төмен құны, пайдаланудың қарапайымдылығы және жылдам нәтижелер артықшылығы болғанымен, ағын жолағына негізделген POCT құрылғыларын көп сатылы талдауларды қажет етпестен тек биологиялық сынақтар (мысалы, глюкоза сынақтары7,8 және жүктілік сынақтары9,10) үшін пайдалануға болады.реакциялар (мысалы, бірнеше реагенттерді жүктеу, араластыру, мультиплекстеу).Сонымен қатар, сұйықтық қозғалысын бақылайтын қозғаушы күштер (яғни, капиллярлық күштер) жақсы консистенцияны қамтамасыз етпейді, әсіресе партиялар арасында, нәтижесінде нашар қайталану11 және бүйірлік ағын жолақтарын бірінші кезекте жақсы анықтауға пайдалы етеді12,13.
Микро- және нано масштабтағы кеңейтілген өндірістік мүмкіндіктер сандық өлшеулер үшін микрофлюидтік POCT құрылғыларын әзірлеуге мүмкіндіктер туғызды14,15,16,17.18, 19 интерфейсінің қасиеттерін және 20, 21, 22 арналардың геометриясын реттеу арқылы осы құрылғылардың капиллярлық күші мен ағынының жылдамдығын басқаруға болады.Дегенмен, олардың сенімділігі, әсіресе қатты суланған сұйықтықтар үшін, өндірістік дәлсіздіктерге, материал ақауларына және қоршаған орта діріліне сезімталдыққа байланысты қолайсыз болып қалады.Сонымен қатар, сұйық-газ интерфейсінде капиллярлық ағын пайда болғандықтан, әсіресе микрофлюидтік арнаны сұйықтықпен толтырғаннан кейін қосымша ағынды енгізу мүмкін емес.Сондықтан күрделірек анықтау үшін үлгі инъекциясының бірнеше қадамын орындау керек24,25.
Микрофлюидтік құрылғылардың арасында орталықтан тепкіш микрофлюидтік құрылғылар қазіргі уақытта POCT26,27 үшін ең жақсы шешімдердің бірі болып табылады.Оның қозғаушы механизмі тиімді, өйткені айналу жылдамдығын реттеу арқылы қозғаушы күшті басқаруға болады.Дегенмен, кемшілігі орталықтан тепкіш күш әрқашан құрылғының сыртқы жиегіне бағытталған, бұл күрделі талдаулар үшін қажет көп сатылы реакцияларды жүзеге асыруды қиындатады.Көп функциялы мөлшерлеу үшін орталықтан тепкіш күшке қосымша қосымша қозғаушы күштер (мысалы, 28, 29 және басқалары 30, 31, 32, 33, 34, 35) енгізілгенімен, сұйықтықтың күтпеген тасымалдануы әлі де болуы мүмкін, себебі бұл қосымша күштер әдетте тапсырыс болып табылады. шамасы орталықтан тепкіш күштен төмен, бұл оларды тек шағын жұмыс диапазонында тиімді етеді немесе сұйықтықтың бөлінуімен сұраныс бойынша қол жетімді емес.Орталықтан тепкіш кинетикалық әдістер 36, 37, 38, термопневматикалық әдістер 39 және белсенді пневматикалық әдістер 40 сияқты орталықтан тепкіш микрофлюидтерге пневматикалық манипуляцияларды енгізу тартымды балама болып шықты.Контрфугодинамикалық тәсілмен құрылғыға сыртқы және ішкі әсер ету үшін қосымша қуыс пен байланыстырушы микроарналар біріктірілген, бірақ оның айдау тиімділігі (75%-дан 90%-ға дейінгі диапазонда) сорғы циклдарының санына және тұтқырлыққа өте тәуелді. сұйықтықтың.Термопневматикалық әдісте латекс мембранасы мен сұйықтықты тасымалдау камерасы ұсталған ауа көлемі қызған немесе салқындатылған кезде кірісті жабу немесе қайта ашу үшін арнайы жасалған.Дегенмен, қыздыру/салқындату қондырғысы баяу жауап беру мәселелерін тудырады және оны термосезімтал талдауларда (мысалы, полимеразды тізбекті реакцияны (ПТР) күшейту) пайдалануды шектейді.Белсенді пневматикалық тәсілмен сұраныс бойынша босату және ішке жылжыту оң қысымды және жоғары жылдамдықты қозғалтқыштардың дәл сәйкес келетін айналу жылдамдығын бір уақытта қолдану арқылы қол жеткізіледі.Тек пневматикалық жетектерді (оң қысым 41, 42 немесе теріс қысым 43) және әдетте жабық клапан конструкцияларын қолданатын басқа сәтті тәсілдер бар.Пневматикалық камерадағы қысымды дәйекті қолдану арқылы сұйықтық перистальтикалық түрде алға айдалады, ал қалыпты жабық клапан перистальтикаға байланысты сұйықтықтың кері ағуын болдырмайды, осылайша күрделі сұйықтық операцияларын жүзеге асырады.Дегенмен, қазіргі уақытта бір POCT құрылғысында күрделі сұйықтық операцияларын орындай алатын микрофлюидтік технологиялардың шектеулі саны ғана бар, соның ішінде көп функциялы бөлу, сұраныс бойынша босату, сенімді өнімділік, ұзақ мерзімді сақтау, тұтқырлығы жоғары сұйықтықтарды өңдеу, және үнемді өндіріс.Барлығы бір уақытта.Көп сатылы функционалдық операцияның болмауы да бүгінгі күнге дейін ашық нарыққа Cepheid, Binx, Visby, Cobas Liat және Rhonda сияқты бірнеше коммерциялық POCT өнімдерінің сәтті шығарылуының себептерінің бірі болуы мүмкін.
Бұл мақалада біз жасыл сақиналы микро коммутатор технологиясына (FAST) негізделген пневматикалық микрофлюидті жетекті ұсынамыз.FAST микролитрден миллилитрге дейінгі реагенттердің кең ауқымы үшін барлық қажетті қасиеттерді бір уақытта біріктіреді.FAST серпімді мембраналардан, тұтқалардан және блоктардан тұрады.Ауа қысымын қолданбай, мембраналарды, рычагтарды және блоктарды тығыз жабуға және ішіндегі сұйықтықты ұзақ уақыт сақтауға болады.Тиісті қысым қолданылғанда және рычагтың ұзындығына реттелгенде, диафрагма кеңейіп, сұйықтықтың өтуіне мүмкіндік беретін тұтқаны ашық күйге итереді.Бұл сұйықтықтарды каскадты, бір мезгілде, дәйекті немесе таңдамалы түрде көп функциялы өлшеуге мүмкіндік береді.
Біз A және B тұмауы вирустарын (IAV және IBV) анықтау үшін үлгідегі жауап нәтижелерін жасау үшін FAST көмегімен ПТР жүйесін әзірледік.Біз анықтаудың төменгі шегіне (LOD) 102 көшірме/мл қол жеткіздік, біздің мультиплекстік талдауымыз IAV және IBV үшін ерекшелікті көрсетті және тұмау вирусының патотипіне жол берді.18 пациент пен 18 сау адамның мұрын жағынды үлгісін қолданатын клиникалық сынақ нәтижелері стандартты RT-ПТР (Пирсон коэффициенттері > 0,9) флуоресценция қарқындылығының жақсы сәйкестігін көрсетеді.18 пациент пен 18 сау адамның мұрын жағынды үлгісін қолданатын клиникалық сынақ нәтижелері стандартты RT-ПТР (Пирсон коэффициенттері > 0,9) флуоресценция қарқындылығының жақсы сәйкестігін көрсетеді.Результаты клинических испытаний с использованием образца мазка из носа от 18 здоровых пациентов және 18 здоровых лиц показывают соответствие интенсивности флуоресцентции стандартной ОТ-ПЦР (корэффициенти Пирсона > 0,9).18 пациент пен 18 дені сау адамның мұрын жағынды үлгісін пайдаланатын клиникалық сынақтардың нәтижелері стандартты RT-ПТР флуоресценция қарқындылығы арасында жақсы келісімді көрсетеді (Пирсон коэффициенттері > 0,9).0,9）。……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Результаты клинических испытаний с использованием образцов назальных мазков от 18 пациентов және 18 здоровых лиц показали хорошее соответствие между интенсивность флуоресцентции және стандартной ОТ-ПЦР (коэффициент, Пиона >).18 пациент пен 18 дені сау адамның мұрын жағынды үлгілерін пайдаланатын клиникалық сынақтардың нәтижелері флуоресценция қарқындылығы мен стандартты RT-ПТР (Пирсон коэффициенті > 0,9) арасында жақсы келісімді көрсетті.FAST-POCT құрылғысының болжамды материалдық құны шамамен АҚШ долларын құрайды (Қосымша 1-кесте) және оны ауқымды өндіріс әдістерін (мысалы, инъекциялық қалыптау) пайдалану арқылы одан әрі азайтуға болады.Шындығында, FAST негізіндегі POCT құрылғыларында ДДҰ бекіткен барлық қажетті мүмкіндіктер бар және POCT жүйелерінің негізі болып табылатын плазмалық термиялық цикл44, күшейтусіз иммундық талдаулар45 және нанодененің функционалдық сынақтары46 сияқты жаңа биохимиялық сынақ әдістерімен үйлесімді.мүмкіндігі.
Суретте.1а төрт сұйықтық камерасынан тұратын FAST-POCT платформасының құрылымын көрсетеді: алдын ала сақтау камерасы, араластыру камерасы, реакция камерасы және қалдықтар камерасы.Сұйықтық ағынын басқарудың кілті - алдын ала сақтау камерасында және араластыру камерасында орналасқан FAST конструкциясы (серпімді мембраналар, рычагтар және блоктардан тұрады).Пневматикалық түрде іске қосылатын әдіс ретінде, FAST конструкциясы жабық/ашық коммутацияны, әмбебап мөлшерлеуді, сұйықтықты сұраныс бойынша босатуды, сенімді жұмысты (мысалы, қоршаған орта діріліне сезімталдықты) және ұзақ мерзімді сақтауды қоса алғанда, сұйықтық ағынын дәл бақылауды қамтамасыз етеді.FAST-POCT платформасы төрт қабаттан тұрады: артқы қабат, серпімді пленка қабаты, пластикалық пленка қабаты және 1b-суреттегі үлкейтілген көріністе көрсетілгендей (сонымен қатар S1 және S2 қосымша суреттерінде егжей-тегжейлі көрсетілген) ).Барлық арналар мен сұйықтықты тасымалдау камералары (мысалы, алдын ала сақтау және реакция камералары) қалыңдығы 0,2 мм (ең жұқа бөлігі) мен 5 мм дейінгі PLA (полилактикалық қышқыл) субстраттарына салынған.Серпімді пленка материалы қалыңдығы 300 мкм PDMS болып табылады, ол «жұқа қалыңдығы» және икемділік модулінің төмен (шамамен 2,25 МПа47) арқасында ауа қысымы қолданылғанда оңай кеңейеді.Полиэтилен пленка қабаты серпімді пленканы ауа қысымының әсерінен шамадан тыс деформациядан қорғау үшін қалыңдығы 100 мкм болатын полиэтилентерефталаттан (ПЭТ) жасалған.Камераларға сәйкес субстрат қабатында сұйықтық ағынын басқару үшін топсалар арқылы жабу қабатына (PLA-дан жасалған) қосылған тұтқалар бар.Серпімді пленка екі жақты жабысқақ таспаны (ARseal 90880) пайдаланып, артқы қабатқа желімделген және пластикалық пленкамен жабылған.Үш қабат жабын қабатындағы T-клип дизайнын пайдаланып субстратқа жиналды.T-қысқышта екі аяқтың арасы бар.Қысқышты ойыққа кіргізгенде, екі аяқ аздап бүгілді, содан кейін бастапқы күйіне оралды және ойық арқылы өткенде қақпақ пен тіректерді мықтап байлайды (қосымша S1 сурет).Содан кейін төрт қабат қосқыштар арқылы жиналады.
FAST әртүрлі функционалдық бөлімдері мен мүмкіндіктерін көрсететін платформаның схемалық диаграммасы.b FAST-POCT платформасының үлкейтілген диаграммасы.c АҚШ долларының ширек монетасының жанындағы платформаның фотосы.
FAST-POCT платформасының жұмыс механизмі 2-суретте көрсетілген. Негізгі құрамдас бөліктер негізгі қабаттағы блоктар және жабын қабатындағы топсалар болып табылады, бұл төрт қабатты T-пішіні арқылы құрастырған кезде кедергі дизайнын тудырады. .Ауа қысымы болмаған кезде (2а-сурет), кедергі қондырмасы топсаның иілуіне және деформациялануына әкеледі, ал серпімді пленканы блокқа басу үшін рычаг арқылы тығыздау күші қолданылады және тығыздағыш қуысындағы сұйықтық анықталады. жабық күй ретінде.Айта кету керек, бұл күйде рычаг 2а-суреттегі бүйірлік көріністе көрсетілгендей сыртқа қарай бүгілген.Ауа берілгенде (2б-сурет) серпімді мембрана қақпаққа қарай сыртқа қарай кеңейіп, рычагты жоғары итереді, осылайша сұйықтықтың келесі камераға ағуы үшін рычаг пен блоктың арасындағы саңылау ашылады, ол ашық күй ретінде анықталады. .Ауа қысымын босатқаннан кейін рычаг бастапқы күйіне оралып, топсаның икемділігіне байланысты тығыз болып қала алады.Тұтқаны қозғалыстарының бейнелері S1 қосымша фильмінде ұсынылған.
A. Жабық кезіндегі схема және фотосуреттер.Қысым болмаған жағдайда, рычаг мембрананы блокқа қарсы басады, ал сұйықтық тығыздалады.b Жақсы жағдайда.Қысым қолданылған кезде мембрана кеңейіп, тұтқаны жоғары итереді, осылайша арна ашылады және сұйықтық ағып кетуі мүмкін.c Критикалық қысымның сипаттамалық өлшемін анықтаңыз.Сипаттамалық өлшемдерге рычагтың ұзындығы (L), сырғытпа мен топса арасындағы қашықтық (l) және рычагтың шығуының қалыңдығы (t) жатады.Fs – B дроссель нүктесіндегі тығыздау күші. q – рычагқа біркелкі бөлінген жүктеме.Tx* топсалы рычагпен жасалған айналдыру моментін білдіреді.Критикалық қысым - бұл рычагты көтеру және сұйықтық ағынын жасау үшін қажет қысым.d Критикалық қысым мен элемент өлшемі арасындағы байланыстың теориялық және эксперименттік нәтижелері.n = 6 тәуелсіз эксперимент орындалды және деректер ± стандартты ауытқу ретінде көрсетілген.Шикі деректер бастапқы деректер файлдары ретінде ұсынылады.
Саңылаудың геометриялық параметрлерге (мысалы, L - рычагтың ұзындығы, l - блок пен блок арасындағы қашықтық) Pc сындық қысымының тәуелділігін талдау үшін сәуле теориясына негізделген аналитикалық модель әзірленді. топса, S - рычаг, сұйықтықпен жанасу аймағы t - рычагтың шығуының қалыңдығы , 2c-суретте көрсетілгендей).Қосымша ескертулерде және S3 қосымша суретінде егжей-тегжейлі көрсетілгендей, аралық \({P}_{c}\ge \frac{2{F}_{s}l}{SL}\) болғанда ашылады, мұндағы Fs - айналу моменті. \ ({T}_{x}^{\ast}(={F}_{s}l)\) кедергі орнатумен байланысты күштерді жою және топсаның бүгілуіне себеп болу үшін.Эксперименттік жауап пен аналитикалық модель жақсы келісімді көрсетеді (2д-сурет), бұл Pc критикалық қысымның т/л ұлғаюымен және L азаюымен артады, бұл классикалық сәулелік модельмен оңай түсіндіріледі, яғни момент t /Lift артады. .Осылайша, біздің теориялық талдауымыз рычагтың L ұзындығы мен t/l қатынасын реттеу арқылы критикалық қысымды тиімді басқаруға болатынын анық көрсетеді, бұл FAST-POCT платформасын жобалау үшін маңызды негіз береді.
FAST-POCT платформасы сұйықтықтар кез келген бағытта және кез келген ретпен (каскадты, бір мезгілде, дәйекті) немесе селективті көп арналы ағуы мүмкін сәтті POCT-тің ең маңызды ерекшелігі болып табылатын көп функционалды таратуды қамтамасыз етеді (кірістіру және тәжірибемен бірге 3a-суретте көрсетілген). тарату.– мөлшерлеу функциясы.Суретте.3a(i) екі немесе одан да көп камералар әртүрлі реагенттерді бөлу үшін блоктарды және ашық және жабық күйлерді басқаруға арналған тұтқаны пайдаланып каскадты мөлшерлеу режимін көрсетеді.Қысым түсіргенде, сұйықтық жоғарғы камерадан төменгі камераға каскадты түрде ағады.Айта кету керек, каскадты камераларды дымқыл химиялық заттармен немесе лиофилизацияланған ұнтақтар сияқты құрғақ химиялық заттармен толтыруға болады.3a(i)-суреттегі тәжірибеде жоғарғы камерадағы қызыл сия көк бояу ұнтағымен (мыс сульфаты) екінші камераға ағып, төменгі камераға жеткенде қою көк түске боялады.Ол сондай-ақ айдалатын сұйықтықтың бақылау қысымын көрсетеді.Сол сияқты, бір рычаг екі камераға қосылғанда, суретте көрсетілгендей, бір уақытта бүрку режиміне айналады.3а(іі), онда қысым түсіргенде сұйықтық екі немесе одан да көп камераларға біркелкі таралуы мүмкін.Критикалық қысым тұтқаның ұзындығына байланысты болғандықтан, рычагтың ұзындығын суретте көрсетілгендей дәйекті инъекция үлгісіне қол жеткізу үшін реттеуге болады.3a(iii).Ұзын рычаг (Pc_long сыни қысымы бар) B камерасына және қысқа иінтірегі (критикалық қысыммен Pc_short > Pc_long) А камерасына қосылды. P1 қысымы (Pc_long < P1 < Pc_short) қолданылғандықтан, тек қызыл түстегі сұйықтық. B камерасына ағуы мүмкін және қысым P2 (> Pc_short) дейін жоғарылағанда, көк сұйықтық А камерасына ағуы мүмкін. Бұл дәйекті айдау режимі сәйкес камераларға ретімен тасымалданатын әртүрлі сұйықтықтарға қолданылады, бұл сәтті POCT үшін өте маңызды құрылғы.Ұзын рычаг (Pc_long сыни қысымы бар) B камерасына және қысқа иінтірегі (критикалық қысыммен Pc_short > Pc_long) А камерасына қосылды. P1 қысымы (Pc_long < P1 < Pc_short) қолданылғандықтан, тек қызыл түстегі сұйықтық. B камерасына ағуы мүмкін және қысым P2 (> Pc_short) дейін жоғарылағанда, көк сұйықтық А камерасына ағуы мүмкін. Бұл дәйекті айдау режимі сәйкес камераларға ретімен тасымалданатын әртүрлі сұйықтықтарға қолданылады, бұл сәтті POCT үшін өте маңызды құрылғы.Дненный рычаг (с притическим Давлением PC_LONM) быт соединен с карерой B, короткий рычаг Рой А. Приложении Давления P1 (PC_LONG
a Көп функциялы тағайындаудың иллюстрациясы, яғни (i) каскадты, (ii) бір уақытта, (iii) тізбекті және (iv) таңдамалы тағайындау.Қисықтар жұмыс үрдісін және осы төрт тарату режимінің параметрлерін білдіреді.b Дейонсыздандырылған суда және этанолда ұзақ мерзімді сақтау сынақтарының нәтижелері.n = 5 тәуелсіз эксперимент орындалды және деректер ± sd c ретінде көрсетіледі.FAST құрылғысы мен капиллярлық клапан (CV) құрылғысы (i) статикалық және (ii) діріл күйде болған кездегі тұрақтылық сынағы көрсетілімдері.(iii) Әртүрлі бұрыштық жиіліктердегі FAST және CV құрылғылары үшін дыбыс көлемі мен уақыт.d (i) FAST құрылғысына және (ii) CV құрылғысына сұраныс бойынша сынақ нәтижелерін жариялау.(iii) Үздік қысым режимін пайдаланатын FAST және CV құрылғылары үшін көлем мен уақыт арасындағы байланыс.Барлық масштаб жолақтары, 1 см.Шикі деректер бастапқы деректер файлдары ретінде беріледі.
Реагенттерді ұзақ уақыт сақтау - оқытылмаған қызметкерлерге бірнеше реагенттерді өңдеуге мүмкіндік беретін сәтті POCT құрылғысының тағы бір маңызды ерекшелігі.Көптеген технологиялар ұзақ мерзімді сақтау мүмкіндігін көрсеткенімен (мысалы, 35 микродиспенсер, 48 блистер және 49 таяқшалар), қаптаманы орналастыру үшін арнайы қабылдау бөлімі қажет, бұл құны мен күрделілігін арттырады;сонымен қатар, бұл сақтау механизмдері сұраныс бойынша жіберуге мүмкіндік бермейді және қаптамадағы қалдықтардың салдарынан реагенттердің ысырап болуына әкеледі.Ұзақ мерзімді сақтау мүмкіндігі шамалы кедір-бұдырлығы мен газ өткізгіштігіне төзімділігіне байланысты CNC өңделген PMMA материалын пайдалану арқылы жеделдетілген қызмет ету сынағы арқылы тексерілді (қосымша S5 сурет).Сынақ аппараты 9 күн бойы 65°C температурада ионсыздандырылған сумен (деиондандырылған су) және 70% этанолмен (ұшпа реагенттерді модельдейтін) толтырылды.Дейонсыздандырылған су да, этанол да жоғарыдан кіруді блоктау үшін алюминий фольга көмегімен сақталды.Нақты уақыттағы эквивалентті есептеу үшін әдебиетте келтірілген Аррениус теңдеуі және ену белсендіру энергиясы50,51 пайдаланылды.Суретте.3b 65°C температурада 9 күн бойы сақталған 5 үлгі үшін орташа салмақ жоғалту нәтижелерін көрсетеді, 23°C температурада 2 жыл ішінде ионсыздандырылған су үшін 0,30% және 70% этанол үшін 0,72% баламалы.
Суретте.3c вибрациялық сынақты көрсетеді.Капиллярлық клапан (CV) қолданыстағы POCT28,29 құрылғыларының арасында сұйықтықты өңдеудің ең танымал әдісі болғандықтан, салыстыру үшін ені 300 мкм және тереңдігі 200 мкм CV құрылғысы пайдаланылды.Екі құрылғы да қозғалмай тұрғанда, FAST-POCT платформасының тығыздағышындағы сұйықтық пен CV құрылғысындағы сұйықтық капиллярлық күштерді азайтатын арнаның кенет кеңеюіне байланысты құлыпталатынын көруге болады.Дегенмен, орбиталық вибратордың бұрыштық жиілігі артқан сайын, FAST-POCT платформасындағы сұйықтық тығыздалған күйінде қалады, бірақ CV құрылғысындағы сұйықтық төменгі камераға ағып кетеді (сонымен қатар S3 қосымша фильмін қараңыз).Бұл FAST-POCT платформасының деформацияланатын топсалары камерадағы сұйықтықты мықтап жабу үшін модульге күшті механикалық күш түсіре алатынын көрсетеді.Дегенмен, CV құрылғыларында сұйықтық қатты, ауа және сұйық фазалар арасындағы тепе-теңдікке байланысты сақталады, бұл тұрақсыздықты тудырады және діріл тепе-теңдікті бұзып, күтпеген ағын әрекетін тудыруы мүмкін.FAST-POCT платформасының артықшылығы - ол сенімді функционалдылықты қамтамасыз етеді және әдетте жеткізу және пайдалану кезінде пайда болатын діріл болған кезде ақауларды болдырмайды.
FAST-POCT платформасының тағы бір маңызды ерекшелігі оның сұраныс бойынша шығарылуы болып табылады, ол сандық талдаудың негізгі талабы болып табылады.Суретте.3d FAST-POCT платформасы мен түйіндеме құрылғысының сұраныс бойынша шығарылымын салыстырады.Суреттен.3d(iii) біз FAST құрылғысының қысым сигналына жылдам жауап беретінін көреміз.FAST-POCT платформасына қысым түсіргенде, сұйықтық ағып кетті, қысым босатылған кезде ағын бірден тоқтады (3d(i)-сурет).Бұл әрекетті топсаның жылдам серпімді қайтарылуымен түсіндіруге болады, ол рычагты блокқа кері басып, камераны жабады.Дегенмен, CV құрылғысында сұйықтық ағуды жалғастырды, нәтижесінде қысым босатылғаннан кейін шамамен 100 мкл сұйықтықтың күтпеген көлемі пайда болды (3d(ii) сурет және Қосымша фильм S4).Мұны бірінші инъекциядан кейін резюменің толық сулануы кезінде капиллярларды түйреу әсерінің жоғалуымен түсіндіруге болады.
Бір құрылғыда әртүрлі сулану және тұтқырлықтағы сұйықтықтарды өңдеу мүмкіндігі POCT қолданбалары үшін қиындық болып қала береді.Нашар ылғалдану арналардағы ағып кетуге немесе басқа күтпеген ағын әрекетіне әкелуі мүмкін және тұтқырлығы жоғары сұйықтықтарды дайындау үшін жиі құйынды араластырғыштар, центрифугалар және сүзгілер сияқты қосалқы жабдық қажет 52 .Біз сыни қысым мен сұйықтық қасиеттері арасындағы байланысты сынадық (сулану мен тұтқырлықтың кең диапазоны бар).Нәтижелер 1-кестеде және S5 бейнеде көрсетілген.Әртүрлі суланғыштығы мен тұтқырлығы бар сұйықтықтарды камерада нығыздауға болатынын, қысым түсіргенде, тіпті тұтқырлығы 5500 cP-ге дейінгі сұйықтықтарды да көрші камераға жіберуге болады, бұл жоғары температурадағы үлгілерді анықтауға мүмкіндік береді. тұтқырлық (яғни қақырық, респираторлық ауруларды диагностикалау үшін қолданылатын өте тұтқыр үлгі).
Жоғарыда көрсетілген көп функционалды дозалау құрылғыларын біріктіру арқылы FAST негізіндегі POCT құрылғыларының кең ауқымын жасауға болады.Мысал 1-суретте көрсетілген. Зауытта алдын ала сақтау камерасы, араластыру камерасы, реакция камерасы және қалдық камерасы бар.Реагенттер алдын ала сақтау камерасында ұзақ уақыт сақталуы мүмкін, содан кейін араластыру камерасына шығарылады.Тиісті қысыммен аралас реагенттерді қалдық камерасына немесе реакциялық камераға іріктеп жіберуге болады.
ПТР анықтау H1N1 және COVID-19 сияқты патогендерді анықтаудың алтын стандарты болғандықтан және бірнеше реакция қадамдарын қамтитындықтан, біз қолданба ретінде ПТР анықтау үшін FAST-POCT платформасын қолдандық.Суретте.4 FAST-POCT платформасын пайдаланып ПТР тестілеу процесін көрсетеді.Алдымен, элюционды реагент, магнитті микротүйінді реагент, жуу ерітіндісі A және W жуу ерітіндісі тиісінше E, M, W1 және W2 алдын ала сақтау камераларына тамызылды.РНҚ адсорбциясының кезеңдері күріште көрсетілген.4a және төмендегідей: (1) P1 қысымы (=0,26 бар) қолданылғанда, үлгі M камерасына жылжиды және араластыру камерасына шығарылады.(2) P2 ауа қысымы (= 0,12 бар) араластыру камерасының түбіне жалғанған A порты арқылы беріледі.Бірқатар араластыру әдістері POCT платформаларында сұйықтықтарды араластыру кезінде өздерінің әлеуетін көрсеткенімен (мысалы, серпентинді араластыру 53, кездейсоқ араластыру 54 және сериялы араластыру 55), олардың араластыру тиімділігі мен тиімділігі әлі де қанағаттанарлық емес.Ол көпіршікті араластыру әдісін қабылдайды, онда сұйықтықта көпіршіктер жасау үшін араластыру камерасының түбіне ауа енгізіледі, содан кейін күшті құйынды секундтар ішінде толық араластыруға қол жеткізе алады.Көпіршікті араластыру эксперименттері жүргізілді және нәтижелер S6 қосымша суретінде көрсетілген.0,10 бар қысымды қолданғанда толық араластыру шамамен 8 секундқа созылатынын көруге болады.Қысымды 0,20 барға дейін арттыру арқылы толық араластыруға шамамен 2 секундта қол жеткізіледі.Араластыру тиімділігін есептеу әдістері Әдістер бөлімінде берілген.(3) Бисерді алу үшін рубидий магнитін пайдаланыңыз, содан кейін реагенттерді қалдық камераға жылжыту үшін P порты арқылы P3 (= 0,17 бар) қысымын орнатыңыз.Суретте.4b,c үлгідегі қоспаларды кетіру үшін жуу қадамдарын төмендегідей көрсетеді: (1) W1 камерасындағы жуу ерітіндісі P1 қысымды араластыру камерасына ағызылады.(2) Содан кейін көпіршікті араластыру процесін орындаңыз.(3) А жуу ерітіндісі қалдық сұйықтық камерасына тасымалданады және араластыру камерасындағы микротүйінділер магнит арқылы шығарылады.W (Cурет 4c) жуу A жууға ұқсас болды (Cурет 4b).Әрбір жуу қадамы A және W екі рет орындалғанын атап өткен жөн.4d суретте моншақтардан РНҚ элюциясы үшін элюция қадамдары көрсетілген;элюция және араластыру енгізу қадамдары жоғарыда сипатталған РНҚ адсорбциясы және жуу қадамдарымен бірдей.Элюция реагенттері P3 және P4 қысымдарымен (=0,23 бар) ПТР реакция камерасына тасымалданған кезде, ПТР реакция камерасының иығын жабу үшін критикалық қысымға жетеді.Сол сияқты, P4 қысымы да қалдық камерасына өтуді тығыздауға көмектеседі.Осылайша, мультиплекстік ПТР реакцияларын бастау үшін барлық элюция реагенттері төрт ПТР реакция камералары арасында біркелкі бөлінді.Жоғарыда көрсетілген процедура S6 қосымша фильмінде берілген.
РНҚ адсорбциясы сатысында үлгі М кірісіне енгізіледі және бұрын сақталған түйіршік ерітіндісімен бірге араластырғыш камераға енгізіледі.Түйіршіктерді араластырып, алып тастағаннан кейін реагенттер қалдық камерасына таратылады.b және c жуу қадамдарын орындаңыз, араластырғыш камераға алдын ала сақталған әртүрлі жуу реагенттерін енгізіңіз және түйіршіктерді араластырып, алып тастағаннан кейін реагенттерді қалдық сұйықтық камерасына өткізіңіз.d Элюция қадамы: Элюционды реагенттерді енгізгеннен, араластырғаннан және түйіршіктерді экстракциялаудан кейін реагенттер ПТР реакция камерасына тасымалданады.Қисықтар жұмыс үрдісін және әртүрлі кезеңдердің қатысты параметрлерін көрсетеді.Қысым - бұл жеке камералар арқылы түсетін қысым.Көлем – араластыру камерасындағы сұйықтықтың көлемі.Барлық масштаб жолақтары 1 см.Шикі деректер бастапқы деректер файлдары ретінде беріледі.
ПТР сынау процедурасы орындалды және S7 қосымша суретінде 20 минут кері транскрипция уақыты және 60 минуттық термиялық цикл уақыты (95 және 60 °C), бір жылу циклі 90 с (Қосымша фильм S7) қамтитын жылу профильдері берілген..FAST-POCT кәдімгі RT-PCR (бір жылу циклі үшін 180 секунд) қарағанда бір жылу циклін (90 секунд) аяқтау үшін аз уақытты қажет етеді.Мұны беттің көлемге қатынасының жоғары болуымен және микро-ПТР реакция камерасының төмен жылу инерциясымен түсіндіруге болады.Камера беті 96,6 мм2, ал камера көлемі 25 мм3, бұл беттің көлемге қатынасын шамамен 3,86 құрайды.Қосымша S10 суретінде көрсетілгендей, платформамыздың ПТР сынақ аймағының артқы панелінде ойық бар, ол ПТР камерасының түбін 200 мкм қалың етеді.Температура реттегішінің қыздыру бетіне сынақ қорабының артқы жағымен тығыз байланысын қамтамасыз ететін жылу өткізгіш серпімді төсем бекітілген.Бұл платформаның жылу инерциясын азайтады және қыздыру/салқындату тиімділігін арттырады.Термиялық цикл кезінде платформаға енгізілген парафин балқып, ПТР реакция камерасына ағып, реагенттің булануын және қоршаған ортаның ластануын болдырмайтын тығыздағыш ретінде әрекет етеді (Қосымша фильм S8 қараңыз).
Жоғарыда сипатталған барлық ПТР анықтау процестері бағдарламаланған қысымды басқару блогынан, магниттік экстракция блогынан, температураны басқару блогынан және флуоресцентті сигналды түсіру және өңдеу блогынан тұратын тапсырыс бойынша жасалған FAST-POCT құралы арқылы толығымен автоматтандырылған.Айта кету керек, біз РНҚ оқшаулау үшін FAST-POCT платформасын қолдандық, содан кейін салыстыру үшін FAST-POCT жүйесін және жұмыс үстеліндегі ПТР жүйесін пайдаланып ПТР реакциялары үшін алынған РНҚ үлгілерін пайдаландық.Нәтижелер S8 қосымша суретінде көрсетілгендей дерлік болды.Оператор қарапайым тапсырманы орындайды: үлгіні М-камераға енгізеді және платформаны аспапқа енгізеді.Сандық сынақ нәтижелері шамамен 82 минутта қол жетімді.FAST-POCT құралдары туралы толық ақпаратты қосымша суреттен табуға болады.C9, C10 және C11.
A (IAV), B (IBV), C (ICV) және D (IDV) тұмауы вирустары тудыратын тұмау жалпы жаһандық құбылыс болып табылады.Олардың ішінде IAV және IBV ең ауыр жағдайларға және маусымдық эпидемияларға жауап береді, әлем халқының 5-15% жұқтырады, 3-5 миллион ауыр жағдайды тудырады және жыл сайын 290 000-650 000 өлімге әкеледі.Тыныс алу мүшелерінің аурулары56,57.IAV және IB ерте диагностикасы сырқаттануды және онымен байланысты экономикалық жүктемені азайту үшін маңызды.Қол жетімді диагностикалық әдістердің ішінде кері транскриптазалық полимеразды тізбекті реакция (RT-ПТР) ең сезімтал, ерекше және дәл (>99%)58,59 болып саналады.Қол жетімді диагностикалық әдістердің ішінде кері транскриптазалық полимеразды тізбекті реакция (RT-ПТР) ең сезімтал, ерекше және дәл (>99%)58,59 болып саналады.Среди доступных диагностикалық әдістер полимеразная цепная реакция с обратной транскриптазой (ОТ-ПЦР) считается наиболее чувствительной, специфичной и точной (> 99%)58,59.Қол жетімді диагностикалық әдістердің ішінде кері транскриптазалық полимеразды тізбекті реакция (RT-ПТР) ең сезімтал, спецификалық және дәл (> 99%)58,59 болып саналады. Из доступных диагностических методов полимеразная цепная реакция с обратной транскриптазой (ОТ-ПЦР) считается наиболее чувствительной, специфичной и точной (>99%)58,59.Қол жетімді диагностикалық әдістердің ішінде кері транскриптазалық полимеразды тізбекті реакция (RT-ПТР) ең сезімтал, спецификалық және дәл (>99%)58,59 болып саналады.Дегенмен, дәстүрлі RT-PCR әдістері сұйықтықты қайталап тамшуырлауды, араластыруды, босатуды және тасымалдауды талап етеді, бұл оларды мамандардың ресурстары шектеулі жағдайларда пайдалануын шектейді.Мұнда FAST-POCT платформасы сәйкесінше IAV және IBV-ны ПТР анықтау үшін олардың анықтаудың төменгі шегін (LOD) алу үшін пайдаланылды.Сонымен қатар, IAV және IBV түрлер бойынша әртүрлі патотиптерді ажырату үшін мультиплексирленді, бұл генетикалық талдау үшін перспективалы платформаны және ауруды дәл емдеу мүмкіндігін қамтамасыз етеді.
Суретте.5а үлгі ретінде 150 мкл тазартылған вирустық РНҚ пайдаланатын HAV ПТР сынағының нәтижелерін көрсетеді.Суретте.5a(i) 106 көшірме/мл HAV концентрациясында флуоресценция қарқындылығы (ΔRn) 0,830 жетуі мүмкін екенін көрсетеді, ал концентрация 102 көшірме/мл-ге дейін төмендегенде, ΔRn әлі де 0,365-ке жетуі мүмкін, бұл одан жоғарырақ. бос теріс бақылау тобының (0,002), шамамен 100 есе жоғары.Алты тәуелсіз экспериментке негізделген сандық анықтау үшін IAV журналының концентрациясы мен цикл шегі (Ct) арасында (5a(ii) сурет), R2 = 0,993, 102-106 көшірме/мл аралығындағы сызықтық калибрлеу қисығы құрылды.нәтижелер әдеттегі RT-ПТР әдістерімен жақсы сәйкес келеді.Суретте.5a(iii) FAST-POCT платформасының 40 циклынан кейін сынақ нәтижелерінің флуоресцентті кескіндерін көрсетеді.FAST-POCT платформасы 102 көшірме/мл дейін төмен HAV анықтай алатынын анықтадық.Дегенмен, дәстүрлі әдіс 102 көшірме/мл Ct мәніне ие емес, бұл оны LOD шамамен 103 көшірме/мл құрайды.Бұл көпіршікті араластырудың жоғары тиімділігіне байланысты болуы мүмкін деп болжадық.Әртүрлі араластыру әдістерін бағалау үшін ПТР сынақ эксперименттері тазартылған IAV РНҚ-да орындалды, соның ішінде шайқау араластыру (әдеттегі RT-ПТР операциясындағы сияқты араластыру әдісі), құты араластыру (осы әдіс, 0,12 барда 3 с) және бақылау тобы ретінде араластырудың болмауы. ..Нәтижелерді S12 қосымша суретінен табуға болады.Жоғары РНҚ концентрациясында (106 көшірме/мл) әртүрлі араластыру әдістерінің Ct мәндері көпіршікті араластыру кезіндегідей дерлік екенін көруге болады.РНҚ концентрациясы 102 көшірме/мл дейін төмендегенде, шайқау қоспасы мен басқару элементтерінде Ct мәндері болмады, ал көпіршікті араластыру әдісі әлі де 36,9 Ct мәнін берді, ол Ct шегінен 38 төмен болды. Нәтижелер басым араласу сипаттамасын көрсетеді. везикулалар, бұл басқа әдебиеттерде де көрсетілген, бұл сонымен қатар FAST-POCT платформасының сезімталдығының әдеттегі RT-PCR қарағанда біршама жоғары екенін түсіндіре алады.Суретте.5b 101-ден 106 көшірме/мл аралығындағы тазартылған IBV РНҚ үлгілерінің ПТР талдауының нәтижелерін көрсетеді.Нәтижелер R2 = 0,994 және LOD 102 көшірме/мл болатын IAV сынағына ұқсас болды.
теріс бақылау (NC) ретінде TE буферін пайдаланып, IAV концентрациясы 106-101 көшірме/мл аралығында болатын А тұмауы вирусының (IAV) ПТР талдауы.(i) Нақты уақыттағы флуоресценция қисығы.(ii) FAST және әдеттегі сынақ әдістері үшін логарифмдік IAV РНҚ концентрациясы мен цикл шегі (Ct) арасындағы сызықтық калибрлеу қисығы.(iii) 40 циклден кейін IAV FAST-POCT флуоресцентті кескін.b, (i) нақты уақыттағы флуоресценция спектрімен В тұмауы вирусын (IBV) ПТР анықтау.(ii) Сызықтық калибрлеу қисығы және (iii) 40 циклден кейінгі FAST-POCT IBV флуоресценция кескіні.FAST-POCT платформасын пайдаланатын IAV және IBV үшін анықтаудың төменгі шегі (LOD) 102 көшірме/мл болды, бұл әдеттегі әдістерден (103 көшірме/мл) төмен.c IAV және IBV үшін мультиплексті сынақ нәтижелері.Мүмкін болатын ластану мен фондық күшейтуді болдырмау үшін оң бақылау ретінде GAPDH және теріс бақылау ретінде TE буфері пайдаланылды.Төрт түрлі үлгі түрін ажыратуға болады: (1) тек GAPDH бар теріс үлгілер («IAV-/IBV-»);(2) IAV және GAPDH бар IAV инфекциясы («IAV+/IBV-»);(3) IBV және GAPDH бар IBV инфекциясы («IAV-/IBV+»);(4) IAV, IBV және GAPDH бар IAV/IBV инфекциясы («IAV+/IBV+»).Нүктелі сызық шекті сызықты білдіреді.n = 6 биологиялық тәуелсіз эксперимент жүргізілді, деректер ± стандартты ауытқу ретінде көрсетілген.Шикі деректер бастапқы деректер файлдары ретінде ұсынылады.
Суретте.5c IAV/IBV үшін мультиплексирлеу тестінің нәтижелерін көрсетеді.Мұнда тазартылған РНҚ орнына үлгі ерітіндісі ретінде вирус лизаты қолданылды және FAST-POCT платформасының төрт түрлі реакция камераларына IAV, IBV, GAPDH (оң бақылау) және TE буфері (теріс бақылау) үшін төрт праймер қосылды.Бұл жерде ықтимал ластануды және фонды жақсартуды болдырмау үшін оң және теріс басқару элементтері қолданылады.Сынақтар төрт топқа бөлінді: (1) GAPDH-теріс үлгілер («IAV-/IBV-»);(2) IAV және GAPDH-ге қарсы IAV жұқтырған («IAV+/IBV-»);(3) IBV-.жұқтырған («IAV-») -/IBV+») IBV және GAPDH;(4) IAV/IBV («IAV+/IBV+») IAV, IBV және GAPDH инфекциясы.Суретте.5c теріс үлгілерді қолданған кезде оң бақылау камерасының ΔRn флуоресценция қарқындылығы 0,860, ал IAV және IBV ΔRn теріс бақылауға ұқсас болғанын көрсетеді (0,002).IAV+/IBV-, IAV-/IBV+ және IAV+/IBV+ топтары үшін IAV/GAPDH, IBV/GAPDH және IAV/IBV/GAPDH камералары сәйкесінше маңызды флуоресценция қарқындылығын көрсетті, ал басқа камералар тіпті фондық флуоресценция қарқындылығын көрсетті. термиялық циклден кейін 40 деңгейі.Жоғарыдағы сынақтардан FAST-POCT платформасы керемет ерекшелік көрсетті және бір мезгілде әртүрлі тұмау вирустарын патотиптеуге мүмкіндік берді.
FAST-POCT клиникалық қолданылуын растау үшін IB пациенттерінен (n=18) және IB емес бақылаулардан (n=18) алынған 36 клиникалық үлгіні (мұрын жағынды үлгілері) сынадық (6а-сурет).Науқас туралы ақпарат 3-қосымша кестеде берілген. IB инфекциясының күйі тәуелсіз расталды және зерттеу хаттамасын Чжэцзян университетінің бірінші еншілес ауруханасы (Ханчжоу, Чжэцзян) бекітті.Пациенттердің әрбір үлгісі екі санатқа бөлінді.Біреуі FAST-POCT көмегімен өңделді, ал екіншісі жұмыс үстеліндегі ПТР жүйесі (SLAN-96P, Қытай) арқылы өңделді.Екі талдау да бірдей тазарту және анықтау жинақтарын пайдаланады.Суретте.6b FAST-POCT және кәдімгі кері транскрипциялық ПТР (RT-PCR) нәтижелерін көрсетеді.Біз флуоресценция қарқындылығын (FAST-POCT) -log2(Ct) көрсеткішімен салыстырдық, мұнда Ct әдеттегі RT-ПТР үшін цикл шегі болып табылады.Екі әдіс арасында жақсы келісім болды.FAST-POCT және RT-PCR 0,90 Пирсон қатынасының (r) мәнімен күшті оң корреляцияны көрсетті (6б-сурет).Содан кейін біз FAST-POCT диагностикалық дәлдігін бағаладық.Оң және теріс үлгілер үшін флуоресценция қарқындылығы (FL) үлестірімі тәуелсіз аналитикалық шара ретінде берілген (Cурет 6c).FL мәндері IB пациенттерінде бақылауларға қарағанда айтарлықтай жоғары болды (****P = 3,31 × 10-19; екі жақты t-тест) (6d-сурет).Әрі қарай, IBV қабылдағышының жұмыс сипаттамалары (ROC) қисықтары сызылған.Біз диагностикалық дәлдіктің 1 қисық астындағы ауданмен өте жақсы екенін анықтадық (6e-сурет).2020 жылдан бастап Қытайда COVID-19 індетіне байланысты маскаға міндетті түрде тапсырыс беруге байланысты бізде IBD бар науқастар анықталмағанын ескеріңіз, сондықтан барлық оң клиникалық үлгілер (яғни, мұрын жағынды үлгілері) тек IBV үшін болды.
Клиникалық зерттеу дизайны.Барлығы 36 үлгі, соның ішінде 18 емделуші үлгілері және 18 тұмауға қарсы емес бақылаулар FAST-POCT платформасы мен әдеттегі RT-ПТР көмегімен талданды.b FAST-POCT ПТР мен әдеттегі RT-ПТР арасындағы аналитикалық сәйкестікті бағалаңыз.Нәтижелер оң корреляцияға ие болды (Пирсон r = 0,90).c 18 IB пациентіндегі және 18 бақылаудағы флуоресценция қарқындылығының деңгейлері.d IB пациенттерінде (+) FL мәндері бақылау тобына қарағанда (-) айтарлықтай жоғары болды (****P = 3,31 × 10-19; екі жақты t-тест; n = 36).Әрбір шаршы сызба үшін ортадағы қара маркер медиананы білдіреді, ал қораптың төменгі және жоғарғы сызықтары сәйкесінше 25-ші және 75-ші процентильді білдіреді.Мұрттар ең төменгі және максималды деректер нүктелеріне дейін созылады, олар шектен тыс болып саналмайды.e ROC қисығы.Нүктелі сызық d ROC талдауынан есептелген шекті мәнді білдіреді.IBV үшін AUC мәні 1. Шикі деректер бастапқы деректер файлдары ретінде беріледі.
Бұл мақалада біз тамаша POCT үшін қажетті сипаттамаларға ие FAST ұсынамыз.Біздің технологияның артықшылықтарына мыналар жатады: (1) жан-жақты мөлшерлеу (каскадты, бір мезгілде, дәйекті және селективті), сұраныс бойынша босату (қолданылатын қысымды жылдам және пропорционалды босату) және сенімді жұмыс (150 градуста діріл) (2) ұзақ сақтау (2 жыл жеделдетілген тестілеу, салмақ жоғалту шамамен 0,3%);(3) суланғыштығы мен тұтқырлығының кең диапазоны бар сұйықтықтармен жұмыс істеу мүмкіндігі (тұтқырлығы 5500 cP дейін);(4) Экономикалық (FAST-POCT ПТР құрылғысының болжалды материалдық құны шамамен 1 АҚШ доллары).Көп функциялы диспенсерлерді біріктіру арқылы А және В тұмауы вирустарын ПТР анықтауға арналған интеграцияланған FAST-POCT платформасы көрсетілді және қолданылды.FAST-POCT тек 82 минутты алады.36 мұрын жағынды үлгілерімен жүргізілген клиникалық сынақтар флуоресценция қарқындылығында стандартты RT-ПТР (Пирсон коэффициенттері > 0,9) жақсы сәйкестігін көрсетті.36 мұрын жағынды үлгілерімен жүргізілген клиникалық сынақтар флуоресценция қарқындылығында стандартты RT-ПТР (Пирсон коэффициенттері > 0,9) жақсы сәйкестігін көрсетті.Клинические тесты с 36 образцами мазков из носа показали хорошее соответствие интенсивности флуоресцентции стандартной ОТ-ПЦР (коэффициенттер Пирсона > 0,9).Мұрын жағындыларының 36 үлгісімен жүргізілген клиникалық сынақтар стандартты RT-ПТР (Пирсон коэффициенттері > 0,9) флуоресценция қарқындылығымен жақсы сәйкестігін көрсетті.RT-PCR Клинические испытания 36 образцов мазков из носа показали хорошее совпадение интенсивности флуоресцентции со стандартной OT-PЦР (коэффициент Пирсона > 0,9).36 мұрын жағынды үлгісін клиникалық сынау стандартты RT-ПТР (Пирсон коэффициенті > 0,9) флуоресценция қарқындылығының жақсы сәйкестігін көрсетті.Осы жұмыспен қатар, әртүрлі жаңадан пайда болған биохимиялық әдістер (мысалы, плазмалық термиялық цикл, күшейтусіз иммундық талдаулар және наноденені функционализациялау талдаулары) POCT-те өздерінің әлеуетін көрсетті.Дегенмен, толық интеграцияланған және сенімді POCT платформасының болмауына байланысты, бұл әдістер сөзсіз алдын ала бөлек өңдеу процедураларын қажет етеді (мысалы, РНҚ оқшаулау44, инкубация45 және жуу46), бұл POCT кеңейтілген функцияларын енгізу үшін осы әдістермен ағымдағы жұмысты одан әрі толықтырады. қажетті параметрлер.жауап алу-шығару өнімділігі.Бұл жұмыста, FAST клапанын іске қосу үшін пайдаланылатын ауа сорғысы стендтік аспапқа біріктіру үшін жеткілікті кішкентай болса да (S9, S10-сурет), ол әлі де айтарлықтай қуатты тұтынады және шу шығарады.Негізінде, пішін факторы аз пневматикалық сорғыларды басқа құралдармен ауыстыруға болады, мысалы, электромагниттік күшті қолдану немесе саусақты іске қосу.Әрі қарай жақсартулар, мысалы, жылыту/салқындату жүйелерін қажет етпейтін анықтаудың жаңа әдістерін пайдаланып, әртүрлі және арнайы биохимиялық талдауларға арналған жинақтарды бейімдеуді қамтуы мүмкін, осылайша ПТР қолданбалары үшін құралсыз POCT платформасын қамтамасыз етеді.Біз FAST платформасы сұйықтықтарды манипуляциялау жолын беретінін ескере отырып, ұсынылған FAST технологиясы тек биомедициналық тестілеу үшін ғана емес, сонымен қатар қоршаған ортаны бақылау, тамақ сапасын сынау, материал мен дәрі-дәрмек синтезі үшін ортақ платформа құру мүмкіндігін береді деп санаймыз. ..
Адамның мұрын жағынды үлгілерін жинау және пайдалану Чжэцзян университетінің бірінші еншілес ауруханасының (IIT20220330B) Этика комитетімен мақұлданды.16 ересек адам <30 жастан, 7 ересек адам >40 жастан және 19 ер адам, 17 әйелден тұратын 36 мұрын жағынды үлгілері жиналды.16 ересек адам <30 жастан, 7 ересек адам >40 жастан және 19 ер адам, 17 әйелден тұратын 36 мұрын жағынды үлгілері жиналды.Было собрано 36 образцов мазков из носа, в которых приняли участие 16 взрослых < 30 жаста, 7 взрослых старше 40 жаста, 19 жаста және 17 жаста.30 жастан асқан 16 ересек адамнан, 40 жастан асқан 7 ересек адамнан, 19 ер адам мен 17 әйелден 36 мұрын жағынды үлгісі жиналды..Демографиялық деректер 3-қосымша кестеде берілген. Барлық қатысушылардан ақпараттандырылған келісім алынды.Қатысушылардың барлығы тұмаумен ауырды деп күдіктеніп, өтемақысыз өз еркімен тексерілді.
FAST негізі мен қақпағы полилактикалық қышқылдан (PLA) жасалған және Ender 3 Pro 3D принтерімен (Shenzhen Transcend 3D Technology Co., Ltd.) басып шығарылған.Екі жақты таспа Adhesives Research, Inc. компаниясынан сатып алынды. Үлгі 90880. Қалыңдығы 100 мкм ПЭТ пленкасы McMaster-Carr компаниясынан сатып алынды.Желім де, ПЭТ пленкасы да Silhouette America, Inc фирмасының Silhouette Cameo 2 кескіші арқылы кесілген. Серпімді пленка PDMS материалынан инъекциялық қалыптау арқылы жасалған.Алдымен лазерлік жүйе арқылы қалыңдығы 200 мкм ПЭТ жақтауы кесілді және 100 мкм екі жақты жабысқақ таспаны пайдаланып қалыңдығы 3 мм PMMA парағына желімделді.PDMS прекурсоры (Sylgard 184; А бөлігі: В бөлігі = 10:1, Dow Corning) содан кейін қалыпқа құйылды және артық PDMS алу үшін шыны таяқша пайдаланылды.70°C температурада 3 сағат бойы қатайтқаннан кейін қалыңдығы 300 мкм PDMS пленкасын қалыптан тазартуға болады.
Жан-жақты тарату, сұраныс бойынша жариялау және сенімді өнімділік үшін фотосуреттер жоғары жылдамдықты камерамен (Sony AX700 1000 кадр/с) түсіріледі.Сенімділік сынағы үшін пайдаланылатын орбитальды шайқағыш SCILOGEX (SCI-O180) компаниясынан сатып алынған.Ауа қысымы ауа компрессоры арқылы жасалады және қысым мәнін реттеу үшін бірнеше сандық дәлдік қысым реттегіштері пайдаланылады.Ағын әрекетін тексеру процесі келесідей.Сынақ құрылғысына сұйықтықтың алдын ала белгіленген мөлшері енгізілді және ағынның әрекетін жазу үшін жоғары жылдамдықты камера пайдаланылды.Содан кейін қозғалыссыз кескіндер белгіленген уақытта ағын әрекетінің бейнелерінен алынды, ал қалған аумақ Image-Pro Plus бағдарламалық құралы арқылы есептелді, содан кейін дыбыс көлемін есептеу үшін камера тереңдігіне көбейтілді.Ағынның мінез-құлқын тексеру жүйесі туралы мәліметтерді S4 қосымша суретінен табуға болады.
Құты араластырғыш құрылғыға 50 мкл микробисер және 100 мкл деиондандырылған суды енгізіңіз.Аралас өнімділік фотосуреттері жоғары жылдамдықты камерамен 0,1 секунд сайын 0,1 бар, 0,15 бар және 0,2 бар қысымда түсірілді.Араластыру процесі кезіндегі пиксел туралы ақпаратты фото өңдеу бағдарламалық құралын (Photoshop CS6) пайдаланып осы кескіндерден алуға болады.Ал араластыру тиімділігіне келесі 53 теңдеу арқылы қол жеткізуге болады.
мұндағы M - араластыру тиімділігі, N - үлгі пикселдерінің жалпы саны, ал ci және \(\bar{c}\) - нормаланған және күтілетін нормаланған концентрациялар.Араластыру тиімділігі 0-ден (0%, араласпаған) 1-ге дейін (100%, толық аралас).Нәтижелер S6 қосымша суретінде көрсетілген.
IAV және IBV үшін нақты уақыттағы RT-PCR жинағы, соның ішінде IAV және IBV РНҚ үлгілері (кат. № RR-0051-02/RR-0052-02, Liferiver, Қытай), Tris-EDTA буфері (TE буфер нөмірі B541019) , Sangon Biotech, Қытай), Positive Control RNA Purification Kit (Part No. Z-ME-0010, Liferiver, Қытай) және GAPDH Solution (бөлік № M591101, Sangon Biotech, Қытай) коммерциялық қол жетімді.РНҚ тазарту жинағы байланыстырушы буферді, A жууды, W жууды, элюентті, магниттік микротүйінділерді және акрилді тасымалдаушыны қамтиды.IAV және IBV нақты уақыттағы RT-ПТР жинақтарына IFVA нуклеин қышқылының ПТР анықтау қоспасы және RT-ПТР ферменті кіреді.500 мкл байланыстырушы буфер ерітіндісіне 6 мкл AcrylCarrier және 20 мкл магниттік моншақ қосыңыз, жақсылап шайқаңыз, содан кейін моншақ ерітіндісін дайындаңыз.A және W жууға 21 мл этанол қосып, сәйкесінше A және W жуу ерітінділерін алу үшін жақсылап шайқаңыз.Содан кейін 1 мкл TE ерітіндісіне IFVA нуклеин қышқылымен 18 мкл флуоресцентті ПТР қоспасы және 1 мкл RT-ПТР ферменті қосылды, шайқалып, бірнеше секунд бойы центрифугадан өткізіліп, 20 мкл IAV және IBV праймерлері алынды.
Келесі РНҚ тазарту процедурасын орындаңыз: (1) РНҚ адсорбциясы.1,5 мл центрифуга түтігіне пипеткамен 526 мкл түйіршік ерітіндісін құйып, 150 мкл үлгіні қосыңыз, содан кейін түтікті 10 рет жоғары және төмен қолмен шайқаңыз.676 мкл қоспаны ұқсастық бағанына тасымалдаңыз және 1,88 x 104 г мөлшерінде 60 секунд бойы центрифугалаңыз.Кейінгі дренаждар лақтырылады.(2) Жуудың бірінші кезеңі.Сәйкестік бағанына 500 мкл A жуу ерітіндісін қосыңыз, 40 секунд бойы 1,88 x 104 г центрифугалаңыз және жұмсалған ерітіндіні тастаңыз.Бұл жуу процесі екі рет қайталанды.(3) жуудың екінші кезеңі.Сәйкестік бағанына 500 мкл W жуу ерітіндісін қосыңыз, 1,88×104 г центрифугада 15 секундқа өткізіңіз және жұмсалған ерітіндіні тастаңыз.Бұл жуу процесі екі рет қайталанды.(4) Элюция.Сәйкестік бағанына 200 мкл элюат қосып, 1,88 x 104 г мөлшерінде 2 мин центрифугалаңыз.(5) RT-PCR: Элюат ПТР түтігіндегі 20 мкл праймер ерітіндісіне енгізілді, содан кейін түтік RT-PCR процесін орындау үшін нақты уақыттағы ПТР сынақ аппаратына (SLAN-96P) орналастырылды.Барлық анықтау процесі шамамен 140 минутты алады (РНҚ тазарту үшін 20 минут және ПТР анықтау үшін 120 минут).
526 мкл моншақ ерітіндісі, 1000 мкл A жуу ерітіндісі, 1000 мкл W жуу ерітіндісі, 200 мкл элюат және 20 мкл праймер ерітіндісі алдын ала қосылды және M, W1, W2, E камераларында және ПТР анықтау камераларында сақталды.Платформа құрастыру.Содан кейін 150 мкл үлгі M камерасына тамшуырмен құйылды және FAST-POCT платформасы S9 қосымша суретінде көрсетілген сынақ құралына салынды.Шамамен 82 минуттан кейін сынақ нәтижелері қолжетімді болды.
Басқаша белгіленбесе, барлық сынақ нәтижелері тек FAST-POCT платформасын және биологиялық тәуелсіз үлгілерді пайдаланып, кемінде алты қайталаудан кейін орташа ± SD ретінде ұсынылады.Ешбір деректер талдаудан шығарылған жоқ.Тәжірибелер кездейсоқ емес.Эксперимент барысында зерттеушілер топтық тапсырмаларды орындауда соқыр болған жоқ.
Зерттеу дизайны туралы қосымша ақпарат алу үшін осы мақалаға сілтеме жасалған Табиғатты зерттеу есебінің аннотациясын қараңыз.
Осы зерттеудің нәтижелерін растайтын деректер Қосымша ақпаратта қол жетімді.Бұл мақалада түпнұсқа деректер берілген.
Чагла, З. және Мадхукар, П. Бай елдердегі COVID-19 күшейткіштері барлығына вакциналарды кешіктіреді.Чагла, З. және Мадхукар, П. Бай елдердегі COVID-19 күшейткіштері барлығына вакциналарды кешіктіреді.Бай елдердегі Чагла, З. және Мадхукар, П. COVID-19 күшейткіштері барлығына вакциналарды кешіктіреді.Чагла, З. және Мадхукар, П. Бай елдерде COVID-19 ревакцинациясы барлығына вакцинацияны кейінге қалдырады.Ұлттық медицина.27, 1659–1665 (2021).
Фауст, Л. және т.б.Төмен және орташа кірісі бар елдерде SARS-CoV-2 сынағы: жеке денсаулық сақтау секторындағы қолжетімділік және қолжетімділік.микробтық инфекция.22, 511–514 (2020).
Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымы.Таңдалған емделетін жыныстық жолмен берілетін инфекциялардың жаһандық таралуы және жиілігі: шолу және бағалау.Женева: ДДҰ, ДДҰ/HIV_AIDS/2 https://apps.who.int/iris/bitstream/handle/10665/66818/WHO_HIV_AIDS_2001.02.pdf (2001).
Fenton, EM et al.Бірнеше 2D пішінделген бүйірлік ағынды сынақ жолақтары.ASS қолданбасы.алма матер.Интер Милан.1, 124–129 (2009).
Шиллинг, КМ және т.б.Толығымен жабық микрофлюидтік қағаз негізіндегі талдау құрылғысы.анус.Химиялық.84, 1579–1585 (2012).
Лапентер, Н. және т.б.Ферменттік модификацияланған электродтармен біріктірілген бәсекеге қабілетті қағаз негізіндегі иммунохроматография сымсыз бақылауға және несеп котининін электрохимиялық анықтауға мүмкіндік береді.Датчиктер 21, 1659 (2021).
Жу, X. және т.б.Глюкометр көмегімен жан-жақты нанозим-интеграцияланған бүйірлік сұйықтық платформасы бар аурудың биомаркерлерін сандық анықтау.биологиялық сенсор.Биоэлектроника.126, 690–696 (2019 ж.).
Boo, S. et al.Конканавалин А-адам хорионикалық гонадотропин-Cu3(PO4)2 гибридті наногүлдерді, магнитті бөлуді және смартфонды оқуды қолдану арқылы патогендік бактерияларды анықтауға арналған жүктілік сынағы.Микрокомпьютер.Журнал.185, 464 (2018 ж.).