Жұқпалы ауруларды анықтаудың дәстүрлі диагностикалық стратегиялары медициналық көмек көрсету пунктіндегі тестілеуге (POCT) сәйкес келмейтін стендтік құралдарды пайдалануды талап етеді.Дамып келе жатқан микрофлюидика - бұл өте миниатюрленген, автоматтандырылған және біріктірілген технология, ол жердегі жылдам, арзан, дәл диагностиканың дәстүрлі әдістеріне әлеуетті балама болып табылады.Молекулярлық диагностикалық әдістер патогенді анықтаудың ең тиімді әдістері ретінде микрофлюидтік құрылғыларда кеңінен қолданылады.Бұл шолу академиялық және өндірістік тұрғыдан жұқпалы аурулардың микрофлюидтік негізіндегі молекулалық диагностикасындағы соңғы жетістіктерді жинақтайды.Біріншіден, біз үлгіні алдын ала өңдеуді, күшейтуді және сигналды оқуды қамтитын нуклеин қышқылдарының микросхемадағы типтік өңдеуін сипаттаймыз.Содан кейін микрофлюидтік платформалардың төрт түрінің сипаттамалары, артықшылықтары мен кемшіліктері салыстырылады.Әрі қарай біз нуклеин қышқылдарының абсолютті мөлшерін анықтау үшін цифрлық талдауларды қолдануды талқылаймыз.Классикалық және соңғы коммерциялық микрофлюидке негізделген молекулалық диагностикалық құрылғылар нарықтың ағымдағы жағдайының дәлелі ретінде жинақталған.Соңында біз жұқпалы аурулардың микрофлюидті диагностикасының болашақ бағыттарын ұсынамыз.
Жұқпалы ауруларды қоздырғыштар, соның ішінде бактериялар, вирустар және бүкіл әлемде таралған паразиттер тудырады.Басқа аурулардан айырмашылығы, қоздырғыштар тез жұғады және егу, ауа және су орталары арқылы адамдар мен иесі жануарлар арасында таралады [1].Жұқпалы аурулардың алдын алу қоғамдық денсаулық сақтау шарасы ретінде маңызды.Жұқпалы аурулармен күресудің үш негізгі стратегиясы: (1) инфекция көзін бақылау;(2) тасымалдау жолының үзілуі;(3) сезімтал популяцияларды қорғау.Негізгі стратегиялардың ішінде инфекция көзін бақылау ыңғайлылығы мен құнының төмендігіне байланысты ең маңызды стратегия болып саналады.Инфекция жұқтырған адамдарды жылдам диагностикалау, оқшаулау және емдеу өте маңызды, бұл жылдам, сезімтал және дәл диагностикалық стратегияларды қажет етеді [2].Жұқпалы аурулардың қазіргі диагностикасы әдетте белгілер мен белгілерге негізделген клиникалық тексеруді және жасуша мәдениеті және молекулалық диагностика сияқты зертханалық зерттеулерді біріктіреді, бұл оқытылған қызметкерлерді, көп еңбекті қажет ететін процедураларды және қымбат сынақ жабдықтарын қажет етеді [3, 4].Жұқпалы аурулардың өршуінің алдын алу, әсіресе, ресурстары шектеулі аймақтарда, әсіресе жұқпалы аурулар жиі және ауыр [5] болатын жерлерде тез, қымбат емес және дәл жергілікті диагностиканы, сондай-ақ шөл далада немесе төтенше жағдайларды болжауға болмайтын ұрыс даласында емдеуді қажет етеді..медициналық көмек шектеулі [6].Осы тұрғыда микрофлюидика - бұл сұйықтықпен нақты манипуляциялау үшін микроэлектромеханикалық жүйелер технологияларын, нанотехнологияларды немесе материалтануды біріктіретін технология [7,8,9,10], медициналық көмек көрсету орнын анықтаудың (POCT) жаңа мүмкіндіктерін береді.) ауруханалар мен зертханалардан тыс инфекция қоздырғыштары.Дәстүрлі уақытты қажет ететін диагностикамен салыстырғанда, микрофлюидтік технология аурудың өршуі кезінде молекулалық диагностика үшін үлгіні және шығынды үнемдеуді ұсынады.2019 жылғы коронавирустық аурудың (COVID-19) жаһандық таралуы коронавирус 2 (SARS-CoV-2) ауыр жіті респираторлық синдромынан туындайды, сондықтан пандемияның дер кезінде алдын алу және бақылау үшін микрофлюидтердің маңыздылығы тағы да атап өтіледі [11, 12 , 13].Дәстүрлі диагностикадан айырмашылығы, микрофлюидтік POCT сынама алу нүктесінің жанында сынау үшін үстелдік анализаторлардан бастап шағын бүйірлік сынақ жолақтарына дейінгі шағын портативті құрылғыларды пайдаланады [14].Бұл сынақтарда үлгіні дайындаудың қарапайымдылығы немесе жоқтығы, сигналды жылдам күшейту және сезімтал сигнал көрсеткіштері бар, бұл қысқа уақытқа және бірнеше минут ішінде дәл нәтижелерге әкеледі.Микрофлюидке негізделген денсаулық сақтау құралдарының болуы және жаппай өндірісі олардың ауруханадан тыс, пациенттің жанында және тіпті үйде үнемді және тікелей диагностикалық қолданбаларын кеңейтті.
Жұқпалы ауруларды диагностикалаудың қолданыстағы стратегияларының ішінде молекулалық диагностика ең сезімталдардың бірі болып табылады [15, 16].Сонымен қатар, молекулярлық диагностика иммундық жауап басталғанға дейін РНҚ немесе ДНҚ-ның вирусқа тән аймақтарын тікелей анықтауға мүмкіндік беретін COVID-19-ды үздіксіз анықтаудың алтын стандарты ретінде жиі пайдаланылады [17, 18].Ағымдағы шолуда біз жұқпалы аурулардың микрофлюидикаға негізделген молекулалық диагностикалық процестеріндегі соңғы жетістіктерді академиялық тұрғыдан болашақ өнеркәсіптік перспективаларға дейін ұсынамыз (1-сурет).Біз нуклеин қышқылын анықтаудағы үш негізгі қадамнан бастаймыз: үлгіні чипте алдын ала өңдеу, нуклеин қышқылын күшейту және сигналды оқу.Содан кейін біз микрофлюидтік платформалардың әртүрлі түрлерін олардың құрылымымен және функцияларымен салыстырдық, бірегей сипаттамаларын (күшті және әлсіз жақтарын) көрсеттік.Цифрлық нуклеин қышқылын анықтау одан әрі талқыланады және жұқпалы қоздырғыш молекулаларының абсолютті санын анықтаудың үшінші буын технологиясының мысалы ретінде беріледі.Сонымен қатар, молекулалық диагностикаға арналған микрофлюидті POCT нарығының ағымдағы жағдайын көрсету үшін бірнеше типтік және соңғы коммерциялық POCT құрылғылары ұсынылады.Біз сондай-ақ болашақ қолданбаларға қатысты көзқарасымызды талқылаймыз және түсіндіреміз.
Нуклеин қышқылын анықтауға арналған микрофлюидтік чиптердің модульдерін атқаратын қызметтері бойынша үш санатқа (сынама алу, тану және сигнал беру) бөлуге болады [19].Осы модульдердің ішінде сынама алу модулі негізінен үлгі лизисін және нуклеин қышқылының экстракциясын жүзеге асырады.Сенсорлық модуль негізінен нуклеин қышқылының сигналдарын түрлендіруді және күшейтуді басқарады.Сигналдық модуль сенсорлық модуль арқылы түрлендірілетін және өңделген сигналды анықтайды.Чиптегі нуклеин қышқылдарын анықтау процесіне сүйене отырып, біз «енгізу және шығару» функциясын жүзеге асыра алатын әртүрлі чиптерді қорытындылаймыз.
Нуклеин қышқылын анықтаудағы бірінші қадам нуклеин қышқылын экстракциялау болып табылады, яғни бастапқы үлгіден мақсатты нуклеин қышқылын бөліп алу.Нуклеин қышқылының экстракциясы нуклеин қышқылдарын басқа молекулалық ластаушылардан тазарту, нуклеин қышқылы молекулаларының бастапқы құрылымының тұтастығын қамтамасыз ету және нәтижелерді оңтайландыру үшін орындалады.Нуклеин қышқылының экстракциясы қажетті үлгі лизисін және нуклеин қышқылын ұстауды талап етеді, оның сапасы мен тиімділігі зерттеу және диагностикалық нәтижелерге үлкен әсер етеді.Экстракция кезінде кез келген нәзік жанама әсерлер одан әрі анықтауды шектей алады.Мысалы, полимеразды тізбекті реакция (ПТР) және циклдік изотермиялық күшейту (LAMP) әдістері нуклеин қышқылын оқшаулау реагенттеріндегі этанол және изопропанол сияқты кейбір қалдық органикалық еріткіштермен тежеледі [20].Сұйық-сұйық экстракция және қатты фазалық экстракция нуклеин қышқылдарын оқшаулаудың ең танымал әдістері болып табылады [21], алайда чипте сұйық-сұйық экстракция өте шектеулі, өйткені сұйық-сұйық экстракцияда қолданылатын реагенттер көптеген микросұйықтық чиптерінің коррозиясын тудырады. .Мұнда біз микромассив негізіндегі қатты фазаны алу әдістерін бөліп көрсетеміз және олардың артықшылықтары мен кемшіліктерін салыстырамыз.
Кремний биоүйлесімділігі, тұрақтылығы және модификациясының жеңілдігі арқасында нуклеин қышқылдарымен үйлесімді субстрат материалы болып табылады [22].Маңыздысы, кремнеземмен немесе басқа материалдармен модификацияланған кезде, бұл композиция төмен рН, жоғары тұз жағдайында теріс зарядталған нуклеин қышқылдарын адсорбциялау қасиеттерін көрсетеді, сонымен бірге жоғары рН, төмен тұз ерітінділерімен элюциялайды.Осы құбылыстың негізінде нуклеин қышқылын тазартуға болады.
Микрофлюидтерде нуклеин қышқылын экстракциялау үшін кремний диоксиді негізіндегі материалдардың әртүрлі формалары қолданылды, мысалы, кремнеземдік түйіршіктер, ұнтақтар, микроталшықты сүзгілер және кремний диоксиді мембраналар [23, 24, 25, 26].Материалдың қасиеттеріне байланысты кремний негізіндегі материалдарды микросхемаларда әртүрлі тәсілдермен қолдануға болады.Мысалы, кремний диоксиді түйіршіктері, ұнтақтар және коммерциялық нанофильтрлер жай ғана микрофлюидтік чиптердің тесіктеріне немесе микроарналарына орналастырылуы мүмкін және үлгілерден нуклеин қышқылдарын алуға көмектеседі [27, 28, 29].Беттік модификацияланған кремний диоксиді мембраналар сонымен қатар төмен бағамен патогендерден ДНҚ-ны жылдам тазарту үшін пайдаланылуы мүмкін.Мысалы, Wang et al.[30] Хитозан олигосахаридтерімен қапталған кремний диоксиді мембраналармен везикулярлық тізбекті алмасумен денатурациялық күшейту реакцияларын біріктіру арқылы 102–108 колония түзуші бірліктерді сәтті анықтаған әмбебап портативті жүйе енгізілді.(CFU)/мл Vibrio parahaemolyticus., және вирустың болуы оңай көрінді.Пауэлл және т.б.[31] Содан кейін кремний негізіндегі микромассивтер С гепатиті вирусын (HCV), адамның иммун тапшылығы вирусын (АИТВ), Зика вирусын және адам папилломавирусын анықтау үшін пайдаланылды және РНҚ вирустарын ұстау үшін 1,3 мкл бұралмалы микрореактор әзірленді.және in situ күшейтуді орындаңыз.Осы әдістерден басқа, беттік модификацияланған кремнеземдік микробағандар да нуклеин қышқылын алуда негізгі рөл атқарады, өйткені модификациялаушы материалдың геометриясы мен қасиеттері экстракция тиімділігін айтарлықтай арттырады.Чен және т.б.[32] аминмен қапталған кремний микробағандары негізінде төмен концентрациялы РНҚ оқшаулау үшін микрофлюидтік платформаны ұсынды.Бұл микрофлюидтік құрылғы бетінің жоғары ауданына көлемге қатынасы дизайны арқылы жоғары экстракция тиімділігіне қол жеткізу үшін кремний астындағы 0,25 см2 микропиллер массивін біріктіреді.Бұл дизайнның артықшылығы микрофлюидтік құрылғының нуклеин қышқылын алу тиімділігінің 95% дейін жетуі.Кремний негізіндегі бұл стратегиялар нуклеин қышқылдарын төмен бағамен жылдам оқшаулаудың құндылығын көрсетеді.Микрофлюидтік чиптермен бірге кремний негізіндегі экстракция стратегиялары нуклеин қышқылын анықтау тиімділігін арттырып қана қоймай, аналитикалық құрылғыларды миниатюризациялау мен біріктіруді жеңілдетеді [20].
Магниттік бөлу әдістері сыртқы магнит өрісі болған кезде нуклеин қышқылдарын оқшаулау үшін магниттік бөлшектерді пайдаланады.Кеңінен қолданылатын магниттік бөлшектерге кремнезем, амин және карбоксилмен қапталған Fe3O4 немесе γ-Fe2O3 магниттік бөлшектер жатады [33,34,35,36].Магниттік бөлшектердің кремний негізіндегі SPE әдістерімен салыстырғандағы айрықша ерекшелігі сыртқы магниттермен манипуляция мен басқарудың қарапайымдылығы болып табылады.
Нуклеин қышқылдары мен кремний диоксиді арасындағы электростатикалық әрекеттесу арқылы жоғары тұз және төмен рН жағдайында нуклеин қышқылдары кремниймен қапталған магниттік бөлшектердің бетіне адсорбцияланады, ал төмен тұз және жоғары рН жағдайында молекулаларды жууға болады. қайтадан..Кремний диоксидімен қапталған магниттік моншақтар магниттік басқарылатын қозғалысты пайдалана отырып, үлкен көлемді үлгілерден (400 мкл) ДНҚ алуға мүмкіндік береді [37].Демонстрация ретінде Родригес-Матеос және т.б.[38] магниттік моншақтарды әртүрлі камераларға тасымалдауды басқару үшін реттелетін магниттерді пайдаланды.Кремниймен қапталған магниттік бөлшектердің негізінде LAMP кері транскрипциясын анықтау (RT-LAMP) үшін 470 көшірме/мл SARS-CoV-2 геномдық РНҚ ағынды су үлгілерінен алуға болады және жауапты 1 сағат ішінде оқуға болады.жалаңаш көз (2а-сурет).
Магниттік және кеуекті материалдарға негізделген құрылғылар.SARS-CoV-2 РНҚ анықтауға арналған IFAST RT-LAMP микрофлюидтік құрылғысының концептуалды диаграммасы ([38] бойынша бейімделген).b Букальды жағынды нуклеин қышқылының dSPE үшін ортадан тепкіш микро құрылғы ([39] бейімделген).c FTA® картасын қолданатын кірістірілген өздігінен жұмыс істейтін үлгі концентраторы ([50] бастап бейімделген).d Хитозанмен өзгертілген Fusion 5 сүзгі қағазы ([51] бейімделген).SARS-CoV-2 ауыр жіті респираторлық синдром coronavirus 2, RT-LAMP кері транскрипция циклі арқылы изотермиялық күшейту, FTA іздеуші технологиялық серіктестер, NA нуклеин қышқылы
Оң зарядталған магниттік бөлшектер нуклеин қышқылының фосфатты негізін бекіту үшін өте қолайлы.Тұздың белгілі концентрациясында нуклеин қышқылдарының теріс зарядталған фосфат топтары магнитті құрама бөлшектердің бетінде оң зарядталады.Сондықтан нуклеин қышқылдарын экстракциялау үшін беті кедір-бұдырлы және амин топтарының тығыздығы жоғары магниттік нанобөлшектер жасалды.Магниттік бөлу және блоктаудан кейін магниттік нанобөлшектерді және ДНҚ кешендерін ПТР-де тікелей қолдануға болады, бұл күрделі және көп уақытты қажет ететін тазарту және элюция операцияларының қажеттілігін болдырмайды [35].Теріс карбоксил топтарымен қапталған магниттік нанобөлшектер жоғары концентрациялы полиэтиленгликоль мен натрий хлоридінің ерітінділеріндегі беттерде адсорбцияланған нуклеин қышқылдарын бөлу үшін де қолданылған [36].Осы беті модификацияланған магниттік моншақтар арқылы ДНҚ экстракциясы кейінгі күшейтумен үйлесімді.Динан және т.б.[39] нуклеин қышқылын алдын ала өңдеуге арналған автоматтандырылған және тасымалданатын ортадан тепкіш микрофлюидтік платформаны сипаттады, бұл техникалық емес қызметкерлерге оны сайтта пайдалануға мүмкіндік береді.Бұдан басқа, оқшауланған ДНҚ-ның LAMP-пен үйлесімділігі, нуклеин қышқылын бақылау нүктесінде талдауға жақсы сәйкес келетін әдіс одан әрі жабдыққа қойылатын минималды талаптарды және колориметриялық талдауларға жарамдылығын көрсетеді (2б-сурет).
Магниттік моншақ әдістері автоматтандырылған экстракция мүмкіндігін ұсынады, олардың кейбіреулері коммерциялық автоматтандырылған нуклеин қышқылы экстракторларында бар [KingFisher;ThermoFisher (Waltham, MA, АҚШ), QIAcube® HT;CapitalBio (Пекин, Қытай) және Biomek®;Бекман (Майами, АҚШ).), Флорида, АҚШ)].Магниттік моншақтарды микрофлюидтермен біріктірудің артықшылықтары нуклеин қышқылдарының тиімді автоматтандырылған экстракциясы үшін пайдаланылуы мүмкін, бұл молекулалық диагностиканың дамуын әлеуетті түрде алға жылжытуы мүмкін;дегенмен, магниттік моншақтардың микрофлюидтермен үйлесуі әлі күнге дейін магниттік моншақтармен дәл манипуляциялау үшін күрделі басқару жүйелеріне қатты сүйенеді, бұл коммерциялық өнімдердің танымалдылығын көлемді және қымбат екенін түсіндіреді, бұл магниттік моншақтарды POCT-те одан әрі қолдануды шектейді.
Сондай-ақ нуклеин қышқылын анықтау үшін модификацияланған нитроцеллюлоза сүзгілері, Finders Technology Associates (FTA) карталары, полиэтерсульфон негізіндегі сүзгі қағаздары және гликанмен қапталған материалдар сияқты бірнеше кеуекті материалдар пайдаланылды [40, 41, 42, 43, 44].Талшықты қағаз сияқты кеуекті талшықты материалдар алғаш рет ұзын жіпті ДНҚ молекулаларын талшықтармен физикалық шатастыру арқылы ДНҚ-ны оқшаулау үшін пайдаланылды.Кішкентай тесіктер ДНҚ молекулаларының күшті физикалық шектелуіне әкеледі, бұл ДНҚ экстракциясына оң әсер етеді.Талшықты қағаздың кеуектерінің әртүрлілігіне байланысты экстракция тиімділігі ДНҚ күшейту қажеттіліктерін қанағаттандыра алмайды [45, 46].FTA картасы сот медицинасы саласында қолданылатын және молекулалық диагностиканың басқа салаларында кеңінен қолданылатын коммерциялық сүзгі қағазы болып табылады.Үлгідегі жасуша жарғақшаларын лизиске түсіру үшін әртүрлі химиялық заттармен сіңдірілген целлюлоза сүзгі қағазын пайдалану арқылы босатылған ДНҚ 2 жылға дейін деградациядан қорғалған.Жақында сіңдірілген целлюлоза қағазы әртүрлі патогендерді, соның ішінде SARS-CoV-2, лейшманиоз және безгекті молекулалық анықтау үшін әзірленді [47,48,49].Оқшауланған плазмадағы АИВ тікелей лизиске ұшырайды, ал вирустық нуклеин қышқылы концентраторға салынған FTA® ағынды мембранада байытылған, бұл нуклеин қышқылын тиімді өндіруге мүмкіндік береді [50] (2c-сурет).FTA карталарын пайдалану арқылы нуклеин қышқылын анықтаудың негізгі мәселесі гуанидин және изопропанол сияқты химиялық заттардың кейінгі күшейту реакцияларын тежеуінде.Бұл мәселені шешу үшін біз нуклеин қышқылының жоғары тиімді экстракциясына қол жеткізу үшін ДНҚ молекулаларының және талшықты сүзгі қағазының физикалық тоғысуының және хитозанмен модификацияланған қосылыстардағы ДНҚ электростатикалық адсорбциясының артықшылықтарын біріктіретін Fusion 5 хитозанмен модификацияланған сүзгі қағазын жасадық. ..сүзгі талшықтары [51] (2d-сурет).Сол сияқты, Чжу т.б.[52] Зика вирусының РНҚ-сын жылдам оқшаулау және анықтау үшін in situ капиллярлық микрофлюидтік жүйеге негізделген хитозанмен модификацияланған ПТР әдісін көрсетті.Нуклеин қышқылдары хитозанның қосу/өшіру қасиетіне негізделген, тиісінше, аралас лизат/ПТР ортасында адсорбциялануы/десорбциялануы мүмкін.қосу және өшіру», рН-ға жауап береді.
Жоғарыда айтылғандай, бұл стратегиялар әртүрлі қатты фазалық материалдардың артықшылықтарын біріктіреді және микрофлюидтерде нуклеин қышқылын алудың тиімділігін арттырады.Практикалық қолдануда бұл материалдарды көп мөлшерде пайдалану үнемді емес және осы материалдармен жалпы материалдардың бетін дұрыс өңдеу немесе бетті өзгерту де олардың қызметін сақтай алады.Сондықтан пилоттық зерттеуден кейін бұл стратегияларды жүзеге асыру шығындарды азайтуға болады деп саналады.
Микрофлюидтік платформаларда нуклеин қышқылын сынау көбінесе шағын үлгі көлемін (<100 мкл) пайдаланады, сондықтан төменгі ағынды анықтауға ыңғайлы сигналға түрлендіру үшін мақсатты нуклеин қышқылдарын арнайы зондтармен күшейтуді қажет етеді (оптикалық, электрлік және магниттік) [53, 54]. Микрофлюидтік платформаларда нуклеин қышқылын сынау көбінесе шағын үлгі көлемін (<100 мкл) пайдаланады, сондықтан төменгі ағынды анықтауға ыңғайлы сигналға түрлендіру үшін мақсатты нуклеин қышқылдарын арнайы зондтармен күшейтуді қажет етеді (оптикалық, электрлік және магниттік) [53, 54]. , тестирование нуклеиновых кислот на микрожидкостных платформах часто используются небольшие объемы образцов (< 100 мкл), поэтому қажет амплификация целевых нуклеиновых кислот с помощью нуклеиновых кислот с помощью 3 үшін электр қуатының жоғарылауы. Микрофлюидтік платформаларда нуклеин қышқылдарын сынау кезінде сынама көлемінің аздығы (<100 мкл) жиі пайдаланылады, сондықтан мақсатты нуклеин қышқылдарын кейіннен анықтауға (оптикалық, электрлік және магниттік) ыңғайлы сигналға түрлендіру үшін арнайы зондтармен күшейту қажет. [53, 54].. ].. ]. Обнаружение нуклеиновых кислот на микрожидкостных платформах обычно использует небольшие объемы образцов (<100 мкл), бұл қажет амплификации целевых нуклеиновых кислот с помощью магнитофондық кислот амплификации целевых нуклеиновых кислот с помощью магнитофония, 5 электр энергиясына (5) қарсы тұруға мүмкіндік береді. Микрофлюидтік платформаларда нуклеин қышқылдарын анықтау әдетте шағын үлгі көлемін (<100 мкл) пайдаланады, бұл мақсатты нуклеин қышқылдарын кейіннен анықтау (оптикалық, электрлік және магниттік) сигналдарға түрлендіру үшін арнайы зондтармен күшейтуді талап етеді [53, 54]] .Микрофлюидтерде нуклеин қышқылын күшейту реакцияларды жылдамдатады, анықтау шектерін оңтайландырады, үлгі талаптарын азайтады және анықтау дәлдігін жақсартады [55, 56].Соңғы жылдары жылдам және дәл анықтауды жүзеге асыру арқылы микрофлюидтерде нуклеин қышқылын күшейтудің әртүрлі әдістері, соның ішінде ПТР және кейбір изотермиялық күшейту реакциялары қолданылды.Бұл бөлімде микрофлюидтік жүйелер негізінде нуклеин қышқылын анықтау әдістері жинақталады.
ПТР - бұл организмнің ДНҚ репликация процесін модельдеу, оның теориясы басқа жерде егжей-тегжейлі сипатталған және бұл жерде талқыланбайды.ПТР мақсатты ДНҚ/РНҚ-ның өте аз мөлшерін экспоненциалды жылдамдықпен күшейте алады, бұл ПТР-ны нуклеин қышқылдарын жылдам анықтауға арналған қуатты құрал етеді.Соңғы онжылдықтарда медициналық көмек көрсету пунктінің диагностикасының қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін ПТР термиялық циклдік жүйелерімен жабдықталған көптеген портативті микрофлюидтік құрылғылар әзірленді [57, 58].Чиптегі ПТР температураны бақылаудың әртүрлі әдістеріне сәйкес төрт түрге бөлуге болады (әдеттегі, үздіксіз ағынды, кеңістікте ауыстырылатын және конвективті ПТР) [59].Мысалы, Gee et al.[60] жұлдыру жағынды үлгілерінде SARS-CoV-2, А және В тұмауы вирустарын мультиплексті анықтау үшін өздерінің микрофлюидтік платформасында тікелей кері транскрипциялық сандық ПТР (RT-qPCR) әдісін әзірледі (Cурет 3a).Парк және т.б.[61] жұқа қабықша ПТР, электродтар және саусақпен басқарылатын полидиметилсилоксан негізіндегі микрофлюидтік модульді біріктіру арқылы қарапайым патогенді талдау чипін құрастырды.Дегенмен, екі жұмыста да кәдімгі ПТР-ның жалпы кемшіліктері бар.ПТР термиялық циклді қажет етеді, бұл құрылғыны одан әрі кішірейтуді және қысқартылған сынақ уақытын шектейді.
Үздіксіз ағынға негізделген микрофлюидті және кеңістікті ауыстыратын ПТР әзірлеу бұл мәселені шешу үшін өте маңызды.Ұзын серпентиндік арнаны немесе қысқа түзу арнаны пайдалану арқылы үздіксіз ағынды ПТР чиптен тыс сорғымен үш алдын ала қыздыру аймағында белсенді айналымдағы реагенттерді жылдам күшейтуді қамтамасыз ете алады.Бұл операция әртүрлі реакция температуралары арасындағы өту фазасын сәтті болдырмайды және осылайша сынақ уақытын едәуір қысқартады [62] (3б-сурет).Юнг және басқалардың басқа зерттеуінде.[63] ультра жылдам және мультиплекстік кері транскрипциялық ПТР үшін бекітілген және ағынды ПТР сипаттамаларын біріктіретін жаңа айналмалы ПТР генетикалық анализаторын ұсынды (Cурет 3c).Нуклеин қышқылын күшейту үшін ПТР микрочипі әртүрлі температурадағы үш қыздыру блогы арқылы айналады: 1. Денатурация блогы 94°C, 2. 58°C температурада күйдіру блогы, 3. 72°C кеңею блогы.
Микрофлюидтерде ПТР қолдану.Микрофлюидтік платформадағы dirRT-qPCR схемалық көрінісі ([60]-дан бейімделген).b Серпентиндік арнаға негізделген үздіксіз ағынды ПТР микромассивінің схемалық көрінісі ([62]-дан бейімделген).c Микрочиптен, үш қыздырғыш блоктан және қадамдық қозғалтқыштан тұратын айналмалы ПТР генетикалық анализаторының схемалық көрінісі ([63]-дан бейімделген).d Центрифугалау және орнату бар термоконвекциялық ПТР диаграммасы ([64] бейімделген).DirRT-qPCR, тікелей сандық кері транскрипциялық полимеразды тізбекті реакция
Капиллярлар мен ілмектерді немесе тіпті жұқа пластиналарды пайдалана отырып, конвекциялық ПТР сыртқы сорғыны қажет етпей-ақ табиғи бос термиялық конвекция арқылы нуклеин қышқылдарын жылдам күшейте алады.Мысалы, ПТР контурының микроканалында центрифугалау арқылы термиялық циклді қолданатын дайын айналмалы қыздыру сатысында циклдік олефинді полимерлі микрофлюидтік платформа әзірленді [64] (3d-сурет).Реакция ерітіндісі сақиналы құрылымы бар микроканалда жоғары және төмен температураны үздіксіз алмасатын термиялық конвекциямен қозғалады.Барлық күшейту процесін анықтау шегі 70,5 пг/арнамен 10 минутта аяқтауға болады.
Күтілгендей, жылдам ПТР толық біріктірілген үлгіге жауап беретін молекулалық диагностика және мультиплекстік талдау жүйелері үшін қуатты құрал болып табылады.Жылдам ПТР SARS-CoV-2 анықтауға қажетті уақытты айтарлықтай қысқартады, бұл COVID-19 пандемиясын тиімді бақылауға ықпал етеді.
ПТР POCT үшін жарамсыз күрделі термиялық циклдерді қажет етеді.Жақында изотермиялық күшейту әдістері микрофлюидтерге, соның ішінде LAMP, рекомбиназа полимеразаны күшейту (RPA) және нуклеин қышқылының тізбегіне негізделген күшейту [65,66,67,68] қоса, бірақ олармен шектелмей қолданылды.Осы әдістердің көмегімен нуклеин қышқылдары тұрақты температурада күшейтіліп, молекулярлық диагностикаға арналған арзан, жоғары сезімтал портативті POCT құрылғыларын жасауды жеңілдетеді.
Жоғары өнімді микрофлюидтерге негізделген LAMP талдаулары жұқпалы ауруларды бірнеше рет анықтауға мүмкіндік береді [42, 69, 70, 71].Орталықтан тепкіш микрофлюидтік жүйемен бірге LAMP нуклеин қышқылын анықтауды автоматтандыруды одан әрі жеңілдетеді [69, 72, 73, 74, 75].Spin-and-react SlipChip LAMP [76] көмегімен бірнеше параллель бактерияларды визуалды анықтау үшін әзірленді (4а-сурет).Талдауда оңтайландырылған LAMP пайдаланған кезде флуоресценция сигналының шуылға қатынасы шамамен 5 есе болды және анықтау шегі геномдық ДНҚ-ның 7,2 көшірмесі/мкл жетті. Сонымен қатар, бес жалпы асқорыту бактериясының қоздырғыштарының бар болуы, соның ішінде Bacillus cereus, ішек таяқшасы, Salmonella enterica, Vibrio fluvialis және Vibrio parahaemolyticus, <60 минутта әдіс негізінде бейнеленді. Сонымен қатар, бес жалпы асқорыту бактериясының қоздырғыштарының бар болуы, соның ішінде Bacillus cereus, ішек таяқшасы, Salmonella enterica, Vibrio fluvialis және Vibrio parahaemolyticus, <60 минутта әдіс негізінде бейнеленді.Сонымен қатар, ас қорыту жолдарының бес жалпы бактериялық қоздырғыштарының болуы, соның ішінде Bacillus cereus, ішек таяқшасы, Salmonella enterica, Vibrio fluvialis және Vibrio parahaemolyticus осы әдісті қолдану арқылы 60 минуттан аз уақыт ішінде көрінді.此外, 基于 该 方法方法 方法方法方法方法方法 分钟 分钟 内分钟 视化 视化 了了 种 种视化视化视化消化道消化道消化道, 的的, 存在包括, 的, 包括, 肠杆菌, 肠杆菌, 肠杆菌, 肠杆菌, 肠杆菌, 肠杆菌, 肠杆菌肠肠氏, 河流 弧菌肠 氏氏氏,此外, 基于 该 方法 方法 方法 方法方法方法视化 分钟了 了了 了了 五了 常见五五了的的的的, 包括包括, 芽孢杆菌, 芽孢杆菌, 包括大, 肠肠, 氏氏, 氏弧菌菌副溶血 ... 弧菌弧菌性 ... 弧菌 弧菌 弧菌弧菌 弧菌 弧菌 弧菌 弧菌 弧菌 弧菌 弧菌 弧菌 弧菌 弧菌 HIPСонымен қатар, бұл әдісті қолдану арқылы 60 минуттан аз уақыт ішінде Bacillus cereus, Escherichia coli, Salmonella enterica, Vibrio fluvius және Vibrio parahaemolyticus қоса алғанда, бес жалпы бактериялық асқазан-ішек патогендерінің болуы визуалды.
Микрофлюиктердегі LAMP артықшылықтарына басқалармен қатар жылдам жауап беру және кішірейтілген анықтау жатады.Дегенмен, реакция температурасына байланысты (шамамен 70°C) LAMP кезінде аэрозольдер сөзсіз түзіледі, бұл жоғары жалған оң жылдамдыққа әкеледі.Талдау ерекшелігі, праймер дизайны және температураны бақылау да LAMP үшін оңтайландырылған болуы керек.Сонымен қатар, бір чипте бірнеше мақсатты анықтауды жүзеге асыратын чип конструкциялары үлкен құндылыққа ие және оларды әзірлеу қажет.Сонымен қатар, LAMP бір чипке біріктірілген көп мақсатты анықтауға жарамды, бұл үлкен маңызға ие, бірақ әлі де әзірлеуге көп орын бар.
LAMP жоғары жалған оң жылдамдығын RPA көмегімен ішінара азайтуға болады, өйткені салыстырмалы түрде төмен реакция температурасы (~37 °C) салыстырмалы түрде аз булану мәселелеріне әкеледі [77].RPA жүйесінде екі қарама-қарсы праймер рекомбиназамен байланысу арқылы ДНҚ синтезін бастайды және күшейту 10 минут ішінде аяқталуы мүмкін [78,79,80,81].Сондықтан, бүкіл RPA процесі ПТР немесе LAMP қарағанда әлдеқайда жылдам.Соңғы жылдары микрофлюидтік технология RPA жылдамдығы мен дәлдігін одан әрі жақсартатыны көрсетілді [82,83,84].Мысалы, Лю т.б.[85] кері транскрипциялық RPA (RT-RPA) және әмбебап бүйірлік ағынды сынақ жолағын анықтау жүйесін біріктіру арқылы SARS-CoV-2-ні жылдам және сезімтал анықтауға арналған микрофлюидтік интеграцияланған бүйірлік ағынды полимеразды рекомбиназаны күшейту талдауын әзірледі.бір микрофлюидтік жүйеге айналады.4b-сурет).Анықтау шегі - 1 көшірме/мкл немесе 30 көшірме/үлгі және анықтау шамамен 30 минутта аяқталуы мүмкін.Конг және т.б.киетін микрофлюидті құрылғыны жасап шығарды.[86] RPA көмегімен АИВ-1 ДНҚ-сын жылдам және тікелей анықтау үшін дене температурасы мен ұялы телефон негізіндегі флуоресценцияны анықтау жүйесін пайдаланды (4c-сурет).Тағатын RPA талдауы 24 минут ішінде мақсатты тізбектің 100 көшірмесін/мл-ін анықтайды, бұл ресурс шектеулі жағдайларда АИТВ-1 жұқтырған нәрестелерді жылдам диагностикалаудың үлкен әлеуетін көрсетеді.
Күтім нүктесін сынаудағы изотермиялық күшейту (POCT).Spin және SlipChip реакциясын әзірлеу және өндіру.Плазмалық дәнекерлеуден кейін үстіңгі және астыңғы чиптер соңғы чипті қалыптастыру үшін гайкалар жиынтығымен жиналды ([76] бейімделген).b COVID-19 анықтауға арналған MI-IF-RPA жүйесінің схемасы ([85] бейімделген).c HIV-1 ДНҚ-ны жылдам анықтауға арналған киілетін RPA сынағының схемасы ([86]-дан бейімделген).SE Salmonella enterica, VF Vibrio fluvius, VP Vibrio parahaemolyticus, BC Bacillus cereus, EC Escherichia coli, FAM карбоксифлуоресцеин, адамның иммун тапшылығы вирусы АИВ, RPA рекомбиназа полимераза күшейту, жарық диодты жарық шығаратын диодты FRPA-пайдалы микрокомбиназды күшейту Күшейту
Микрофлюидке негізделген RPA жылдам дамып келеді, дегенмен чиптерді дайындау және реакция тұтыну құны тым жоғары және бұл технологияның қолжетімділігін арттыру үшін оны азайту керек.Сонымен қатар, RPA жоғары сезімталдығы спецификалық емес өнімдердің күшейтілуіне әсер етуі мүмкін, әсіресе ластану болған жағдайда.Бұл шектеулер микрофлюидтік жүйелерде RPA қолдануына әсер етуі және одан әрі оңтайландыруға лайық болуы мүмкін.Әртүрлі мақсаттарға арналған жақсы жобаланған праймерлер мен зондтар POCT-те RPA негізіндегі микрофлюидтік стратегиялардың орындылығын жақсарту үшін қажет.
Cas13 және Cas12a нуклеин қышқылдарын кездейсоқ ыдырату қабілетіне ие және осылайша анықтау және диагностикалық құралдар ретінде әзірленуі мүмкін.Cas13 және Cas12a тиісінше мақсатты ДНҚ немесе РНҚ-мен байланысқан кезде белсендіріледі.Белсендірілгеннен кейін ақуыз жақын маңдағы басқа нуклеин қышқылдарын ыдырай бастайды, содан кейін патогендік нуклеин қышқылдарына бағытталған бағыттаушы РНҚ өшірілген флуоресцентті зондтарды бөліп, флуоресценцияны шығара алады.Осы теорияға сүйене отырып, Келлнер және т.б.[87] Cas13 негізіндегі әдісті [Спецификалық жоғары сезімталдықты ферментативті репортер құлпын ашу (SHERLOCK)] әзірледі және Broughton және т.б.[88] Cas12a [CRISPR Trans Reporter DNA endonuclease (DTECR) бағытталған] негізінде басқа тәсілді әзірледі.
Соңғы жылдары CRISPR негізіндегі нуклеин қышқылдарын анықтаудың әртүрлі әдістері пайда болды [89, 90].Кәдімгі CRISPR негізіндегі әдістер нуклеин қышқылын алу, күшейту және CRISPR анықтауды қоса алғанда, көптеген процедураларға байланысты көп уақытты және еңбекті қажет етеді.Сұйықтықтардың ауаға әсері жалған оң нәтижелер алу мүмкіндігін арттыруы мүмкін.Жоғарыда айтылғандарды ескере отырып, CRISPR негізіндегі жүйелер оңтайландыруды өте қажет етеді.
CRISPR-Cas12a және CRISPR-Cas13a анықтау қолданбалары үшін параллельді түрде 24 талдауды орындай алатын пневматикалық басқарылатын микрофлюидтік платформа әзірленді [91].Жүйе нуклеин қышқылын күшейтуді айналып өтетін және фемтомолярлық ДНҚ және РНҚ үлгілерін автоматты түрде анықтайтын флуоресценцияны анықтау құрылғысымен жабдықталған.Чен және т.б.[92] орталықтан тепкіш микрофлюидтерде CRISPR-Cas12a жүйесімен біріктірілген рекомбиназаны күшейту (5а-сурет).Бұл жұмыс осы екі процесті біріктіру қиындықтарын жеңеді, өйткені Cas12a хабаршы ДНҚ-ны қорытып, күшейту процесін тежей алады.Сонымен қатар, Чен және т.б.[92] бүкіл процесті автоматты түрде аяқтау үшін реакция реагенттерін центрифугалық микрофлюидтік басқаруда қосымша алдын ала сақтады.Басқа жұмыста Silva et al.[93] SARS-CoV-2 анықтау үшін CRISPR/Cas12a күшейтусіз диагностикалық әдісті және смартфонды әзірледі (Cурет 5b).Ұялы телефон негізіндегі күшейтусіз жүйе ретінде белгілі бұл талдау микрофлюидтік арналардағы каталазадан жасалған көпіршік сигналдарын смартфон арқылы визуализациялауға негізделген CRISPR/Cas-тәуелді ферментті қамтиды.Алдын ала күшейтусіз 50 көшірме/мкл-ден аз нуклеин қышқылын сезімтал анықтау, үлгіні енгізуден сигналды оқуға дейінгі бүкіл процесс небәрі 71 минутты алады.
CRISPR негізіндегі нуклеин қышқылын анықтау әдістері.CRISPR негізінде біріктірілген молекулалық диагностикаға арналған центрифугалық POCT ([92] бейімделген).b SARS-CoV-2 смартфонға негізделген талдау үшін CASCADE тестін әзірлеу ([93] бейімделген).RAA рекомбиназаны күшейту, PAM іргелес протокеңістік мотиві, CRISPR кластерленген қысқа палиндромды тұрақты аралықтағы қайталаулар, CRISPR/CAS-тәуелді ферменттері бар ұялы телефонды күшейтусіз CASCADE жүйесі, 1-этил-3-[3-диметиламинопропил]карбодиимид гидрохлориді
Нуклеин қышқылын анықтаудағы соңғы қадам ретінде сигналды анықтау диагностикалық нәтижелерді тікелей көрсетеді және тиімді, сезімтал және дәл POCT әзірлеудегі маңызды фактор болып табылады.Сигналдарды флуоресцентті, электрохимиялық, колориметриялық және магниттік стратегиялар сияқты әртүрлі әдістер арқылы оқуға болады.Бұл бөлімде біз әрбір тәсілдің негіздемесін сипаттаймыз және микрофлюидтерде жұқпалы аурулардың молекулалық диагностикасын салыстырамыз.
Флуоресценция негізіндегі стратегиялар жұқпалы аурулардың POCT диагностикасы үшін олардың тамаша сезімталдығы, төмен құны, пайдаланудың қарапайымдылығы және медициналық көмек көрсету нүктесін талдаудың тамаша артықшылықтарына байланысты кеңінен қолданылады [94, 95].Бұл стратегиялар анықталатын сигналды (флуоресценцияны күшейту немесе сөндіру) жасау үшін флуоресцентті бояғыштар мен наноматериалдар сияқты таңбаланған флюорофорларды пайдаланады.Бұл қорытынды флуоресценцияға негізделген стратегияларды тікелей флуоресцентті таңбалау, сигналды қосу және сигналды өшіру флуоресцентті анықтауға бөлуге болатынын көрсетеді [96].Тікелей флуоресцентті жапсырманы анықтау мақсатқа таңдамалы түрде байланыстырылған кезде флуоресценцияның белгілі бір мөлшерін тудыратын арнайы лигандтарды белгілеу үшін арнайы флуоресцентті белгілерді пайдаланады.Сигнал негізіндегі флуоресценцияны анықтау үшін флуоресцентті сигналдың сапасы қызығушылық шамасына оң байланысты.Флуоресценция қарқындылығы нысана болмаған кезде шамалы және нысананың жеткілікті мөлшері болған кезде анықталады.Керісінше, «сигналды өшіру» флуоресценция арқылы анықталған флуоресценция қарқындылығы мақсатты шамаға кері пропорционалды, бастапқыда максималды мәнге жетеді және нысан ұлғайған сайын біртіндеп төмендейді.Мысалы, CRISPR-Cas13a мақсатқа тәуелді транс-бөліну механизмін пайдаланып, Tian et al.[97] кері транскрипцияны тікелей айналып өтетін РНҚ анықтау үшін жаңа тану стратегиясын әзірледі (6а-сурет).Қосымша мақсатты РНҚ-мен байланысқаннан кейін CRISPR-Cas13-РНҚ кешенін белсендіруге болады, бұл спецификалық емес репортер РНҚ арқылы трансколлатеральды ыдырауды тудырады.Флуоресцентті таңбаланған репортер [флюорофор (F)] сөндіргішпен (Q) бұзылмаған күйде сөндіріледі және белсендірілген кешенмен бөлінген кезде флуоресцентті болады.
Электрохимиялық анықтаудың артықшылығы – анықтаудың жоғары жылдамдығы, өндірістің жеңілдігі, құны аз, тасымалдауға оңай және автоматты басқару.Бұл POCT қолданбалары үшін қуатты аналитикалық әдіс.Графен өрістік транзисторлар негізінде Гао және т.б.[98] анықтау шегі 2 пг/мл болатын Borrelia burgdorferi бактерияларынан Лайм ауруы антигендерін мультиплексті анықтауға арналған нанобиосенсорды әзірледі (6б-сурет).
Колориметриялық талдаулар POCT қолданбаларында қолданылды, олар портативтіліктің, төмен бағаның, дайындаудың қарапайымдылығының және көрнекі оқудың артықшылықтарын пайдаланады.Колориметриялық анықтау мақсатты нуклеин қышқылдарының болуы туралы ақпаратты көрінетін түс өзгерістеріне түрлендіру үшін пероксидаза немесе пероксидаза тәрізді наноматериалдардың тотығуын, наноматериалдарды біріктіруді және индикаторлық бояғыштарды қосуды қолдана алады [99, 100, 101].Атап айтқанда, алтын нанобөлшектері колориметриялық стратегияларды әзірлеуде кеңінен қолданылады және олардың жылдам және маңызды түс өзгерістерін тудыру қабілетіне байланысты жұқпалы аурулардың in situ диагностикасы үшін POCT колориметриялық платформаларын әзірлеуге қызығушылық артып келеді [102].Біріктірілген ортадан тепкіш микрофлюидтік құрылғы [103] арқылы ластанған сүт үлгілеріндегі тағамдық қоздырғыштарды 10 бактерия жасушасы деңгейінде автоматты түрде анықтауға болады және нәтижелерді 65 минут ішінде көзбен оқуға болады (6c-сурет).
Магниттік зондтау әдістері магниттік материалдарды пайдалана отырып, талдағыштарды дәл анықтай алады және соңғы онжылдықтарда POCT қолданбаларына үлкен қызығушылық болды.Магниттік зондтау әдістері қымбат оптикалық компоненттерден гөрі арзан магниттік материалдар сияқты бірегей артықшылықтарға ие.Дегенмен, магнит өрісін пайдалану анықтау тиімділігін арттырады және үлгіні дайындау уақытын қысқартады [104].Сонымен қатар, магниттік зондтау нәтижелері биологиялық үлгілердің елеусіз магниттік фондық сигналына байланысты жоғары ерекшелікті, сезімталдықты және сигнал-шу арасындағы жоғары қатынасты көрсетеді [105].Шарма және т.б.портативті микрочип платформасына магниттік туннель қосылысына негізделген биосенсорды біріктірді.[106] қоздырғыштарды мультиплексті анықтауға арналған (6d-сурет).Биосенсорлар патогендерден бөлінген субнаномолярлы нуклеин қышқылдарын сезімтал анықтайды.
Сигналдарды анықтаудың типтік әдісі.Cas13a гиперлокализацияланған анықтау тұжырымдамасы ([97] бейімделген).b Lyme GroES scFv комбинациясындағы графен нанобиосенсоры FET ([98] бейімделген).c Ортадан тепкіш микрофлюидтік чипте тағамдық қоздырғыштарды мультиплексті анықтауға арналған колориметриялық көрсеткіштер: мақсатты қоздырғыштары бар № 1 және № 3 үлгілер және мақсатты қоздырғыштары жоқ № 2, № 4 және № 5 үлгілер ([103] бастап бейімделген) .d Платформаны, кірістірілген блоктаушы күшейткішті, басқару блогын және сигналды генерациялау/алу үшін қуат көзін қамтитын магниттік туннель қосылысына негізделген биосенсор ([106]-дан бейімделген).GFET Graphene FET, ішек таяқшасы, ішек таяқшасы, Salmonella typhimurium, Vibrio parahaemolyticus, Vibrio parahaemolyticus, Listeria monocytogenes, PC PC, PDMS Dimethicone, PMMA полиметилметакрилат
Жоғарыда аталған анықтау әдістерінің тамаша сипаттамаларына қарамастан, олардың әлі де кемшіліктері бар.Бұл әдістер салыстырылады (1-кесте), оның ішінде егжей-тегжейлері бар кейбір қолданбалар (жақсы және теріс жақтары).
Микрофлюидиканың, микроэлектромеханикалық жүйелердің, нанотехнологияның және материалтану ғылымдарының дамуымен инфекциялық ауруларды анықтау үшін микрофлюидтік чиптерді қолдану үнемі алға жылжуда [55,96,107,108].Миниатюралық жабдықтар мен сұйықтықтарды дәл өңдеу диагностикалық дәлдік пен үнемділікке ықпал етеді.Сондықтан, одан әрі дамыту үшін чиптерді оңтайландыру және жаңарту бойынша күш-жігер жұмсалды, нәтижесінде әртүрлі құрылымдары мен функциялары бар әртүрлі микрофлюидтік чиптер пайда болды.Мұнда біз микрофлюидтік платформалардың бірнеше кең таралған түрлерін қысқаша таныстырып, олардың сипаттамаларын (жақсы және теріс) салыстырамыз.Сонымен қатар, төменде келтірілген мысалдардың көпшілігі негізінен SARS-CoV-2-мен күресуге бағытталған.
LOCC – ең кең тараған миниатюризацияланған күрделі аналитикалық жүйелер және олардың операциялары үлгіні енгізу мен дайындаудан, ағынды бақылаудан және сұйықтықты анықтаудан жоғары миниатюрленген, біріктірілген, автоматтандырылған және параллельденген [109, 110].Сұйықтықтар мұқият жобаланған геометрия және қысым градиенттері, капиллярлық әрекет, электродинамика, магнит өрістері және акустикалық толқындар сияқты көптеген физикалық әсерлердің өзара әрекеттесуі арқылы басқарылады [111].LOCC жылдам талдау жылдамдығымен, шағын үлгі өлшемімен, төмен қуат тұтынуымен және басқару мен пайдаланудың жоғары тиімділігімен жоғары өнімді скринингте және бірнеше анықтауда тамаша артықшылықтарды көрсетеді;дегенмен, LOCC құрылғылары өте нәзік және өндіру, орау және интерфейс.Дегенмен, мультиплекстеу және қайта пайдалану орасан зор қиындықтарға тап болады [96].Басқа платформалармен салыстырғанда, LOCC қолданбалардың максималды әртүрлілігі мен үздік технология үйлесімділігі бойынша бірегей артықшылықтарға ие, бірақ оның кемшіліктері де айқын, атап айтқанда жоғары күрделілік және нашар қайталану.Көбінесе көлемді және қымбат болатын сыртқы сорғыларға тәуелділік оларды POCT-те пайдалануды одан әрі шектейді.
COVID-19 індеті кезінде LOCC көп көңіл бөлді.Сонымен қатар, бірнеше технологияны біріктіретін бірнеше жаңа чиптер пайда болды.Мысалы, смартфондар қазір портативті аналитикалық құрылғылар ретінде кеңінен қолданылады және LOCC интеграциясы үшін үлкен әлеуетке ие.Sun және т.б.[21] LAMP көмегімен бес қоздырғыштың, соның ішінде SARS-CoV-2-нің нақты нуклеин қышқылының ретін мультиплексирлеуге мүмкіндік беретін микрофлюидтік чип жасап шығарды және реакция аяқталғаннан кейін 1 сағат ішінде смартфон арқылы оларды талдады.Басқа мысал ретінде Sundah et al.[112] смартфондар арқылы SARS-CoV-2 РНҚ нысандарын тікелей және сезімтал анықтау үшін молекулалық қосқышты [молекулярлық ауысу күйінің қосқышы (CATCH) арқылы каталитикалық күшейту] жасады. CATCH портативті LOCC-пен үйлесімді және жоғары өнімділікке қол жеткізеді (шамамен 8 РНҚ көшірмесі/мкл; бөлме температурасында < 1 сағ) [112]. CATCH портативті LOCC-пен үйлесімді және жоғары өнімділікке қол жеткізеді (шамамен 8 РНҚ көшірмесі/мкл; бөлме температурасында < 1 сағ) [112]. CATCH совместим с портативным LOCC и обеспечивает превосходную производительность (примерно 8 копий РНК/мкл; < 1 ч при комнатной температурае) [112]. CATCH портативті LOCC-пен үйлесімді және тамаша өткізу қабілетін қамтамасыз етеді (шамамен 8 РНҚ көшірмесі/мкл; бөлме температурасында < 1 сағ) [112]. CATCH 与便携式LOCC 兼容并具有卓越的性能（大约8 RNA 拷贝/μl；室温下< 1 小时。[1][1] CATCH 与便携式LOCC 兼容并具有卓越的性能（大约8 RNA 拷贝/μl；室温下< 1 小时。[1][1] CATCH совместим с портативными LOCC және обладает превосходной производительностью (примерно 8 копий РНК/мкл; < 1 сағат при комнатной температура) [112]. CATCH портативті LOCC құрылғыларымен үйлесімді және тамаша өнімділікке ие (шамамен 8 РНҚ көшірмесі/мкл; бөлме температурасында < 1 сағат) [112].Сонымен қатар, молекулалық диагностикаға арналған LOCC құрылғылары вакуум, созылу және электр өрістері сияқты кейбір қозғаушы күштерді де пайдаланады.Канг және т.б.[113] вакуумды плазмоникалық сұйық ПТР чипін пайдаланып далада COVID-19 жылдам және сандық диагностикасы үшін нақты уақыттағы, ультра жылдам наноплазма-чиптегі ПТР көрсетті.Ли және т.б.[114] кейіннен COVID-19 диагнозын қоюға мүмкіндік беретін созылатын микрофлюидтік чипті әзірледі.Платформа үлгінің оң немесе теріс екенін анықтау үшін RT-LAMP күшейту жүйесін пайдаланады.Кейіннен, Рамачандран және т.б.[115] микрофлюидтерде іске асырылған ионды фокустауды таңдамалы әдістеме болып табылатын изотахофорез (ITP) арқылы сәйкес электр өрісінің градиенттеріне қол жеткізді.ITP көмегімен өңделмеген мұрын-жұтқыншақ жағынды үлгілерінен мақсатты РНҚ автоматты түрде тазартылуы мүмкін.Содан кейін Рамачандран және т.б.[115] Осы ITP тазартуды ITP күшейтілген LAMP және CRISPR талдауларымен біріктіру SARS-CoV-2 адамның мұрын-жұтқыншақ жағындысында және клиникалық үлгілерде шамамен 35 минут ішінде анықталды.Сонымен қатар, үнемі жаңа идеялар пайда болады.Джадхав және т.б.[116] тігінен бағдарланған алтын/күміспен қапталған көміртекті нанотүтіктерді немесе бір реттік электроиірімді микро/нанотүтіктерді қамтитын микрофлюидтік құрылғымен үйлестіре отырып, беті жақсартылған Раман спектроскопиясына негізделген диагностикалық схеманы ұсынды.Мембраналық функционалды кірістірілген сүзгі микроарналары бір реттік болып табылады.Құрылғы сілекей, мұрын-жұтқыншақ және көз жасы сияқты әртүрлі дене сұйықтықтарынан/экссудацияларынан вирустарды сіңіреді.Осылайша, вирус титрі мол және вирусты Раман қолтаңбасы арқылы дәл анықтауға болады.
ЖҮКТЕП – барлық процестер микроқұрылымды субстратты айналдыратын жиілік протоколымен басқарылатын орталықтан тепкіш микрофлюидтік платформа [110].LOAD құрылғысы маңызды қозғаушы күш ретінде орталықтан тепкіш күшті қолданумен сипатталады.Сұйықтар капиллярлық, Эйлер және Кориолис күштеріне де ұшырайды.Центрифуга құрылғысының көмегімен талдаулар үздіксіз сұйықтық жұмысында радиалды ішке қарай сыртқы күйге дейін орындалады, бұл қосымша сыртқы түтіктердің, сорғылардың, жетектердің және белсенді клапандардың қажеттілігін болдырмайды.Бір сөзбен айтқанда, бір басқару әдісі жұмысты жеңілдетеді.Жүктеме центрінен бірдей қашықтықта бірдей микрофлюидтік арнадағы сұйықтыққа әсер ететін күштер тең, бұл арна құрылымын қайталауға мүмкіндік береді.Осылайша, LOAD жабдығы қарапайым LOCC жабдығына қарағанда жобалау мен өндіруде қарапайым және үнемді, ал реакциялар негізінен тәуелсіз және параллельді;дегенмен, орталықтан тепкіш жабдықтың механикалық беріктігі жоғары болғандықтан, қол жетімді чип материалы шектеулі және шағын көлемдер қиын.көлікке.Сонымен бірге LOAD құрылғыларының көпшілігі тек бір рет пайдалануға арналған, бұл ауқымды анықтау үшін қымбатқа түседі [96, 117, 118, 119].
Соңғы онжылдықтарда ең перспективалы микрофлюидтік құрылғылардың бірі болып саналатын LOAD зерттеушілер мен өндірушілердің назарын аударды.Осылайша, LOAD кең танымалдылыққа ие болды және жұқпалы қоздырғыштардың [120, 121, 122, 123, 124] молекулалық диагностикасы үшін, әсіресе COVID-19 індеті кезінде қолданылды.Мысалы, 2020 жылдың соңында Джи және т.б.[60] жұлдыру жағынды үлгілерінде SARS-CoV-2 және А және В тұмауы инфекцияларын жылдам және автоматтандырылған параллельді анықтауға арналған тікелей RT-qPCR талдауын көрсетті.Содан кейін Сионг және т.б.[74] 40 минут ішінде адамның жеті респираторлық коронавирусын, соның ішінде SARS-CoV-2-ні жылдам, дәл және бір мезгілде анықтауға арналған LAMP-пен біріктірілген дискоидты микрофлюидтік платформаны ұсынды.2021 жылдың басында де Оливейра және т.б.[73] COVID-19 RT-LAMP молекулалық диагностикасы үшін саусақ ұшы ротаторымен қолмен басқарылатын центрифугалық полистирол тонерінің микрофлюидтік чипін көрсетті.Кейіннен Дигнан және т.б.[39] SARS-CoV-2 РНҚ-ны тікелей ауыз қуысының жағынды бөліктерінен тазартуға арналған автоматтандырылған портативті центрифуга микроқұрылғысын ұсынды.Медвед және т.б.[53] анықтау шегі 10 көшірме/мкл және циклдің минималды шегі 15 минут болатын шағын көлемді айналатын микрофлюоресцентті чипі бар кірістірілген SARS-CoV-2 аэрозоль сынамаларын алу жүйесін ұсынды.Суарес және т.б.[75] жақында LAMP көмегімен жылумен белсендірілмеген мұрын-жұтқыншақ жағынды үлгілерінде SARS-CoV-2 РНҚ-сын тікелей анықтауға арналған интеграцияланған модульдік центрифугалық микрофлюидтік платформаның дамуы туралы хабарлады.Бұл мысалдар COVID-19 молекулярлық диагностикасындағы ЖҮКТЕГІҢ зор пайдасы мен уәдесін көрсетеді.
1945 жылы Мюллер мен Клегг [125] сүзгі қағазы мен парафинді пайдаланып қағазға микрофлюидтік арналарды алғаш рет ұсынды.2007 жылы Whitesides тобы [126] ақуыз мен глюкозаны сынауға арналған бірінші функционалды қағаз платформасын жасады.Қағаз микрофлюидтер үшін тамаша субстрат болды.Қағаздың гидрофильділігі мен кеуекті құрылымы, тамаша биоүйлесімділігі, жеңіл салмағы, икемділігі, бүктелгіштігі, төмен құны, пайдаланудың қарапайымдылығы және ыңғайлылығы сияқты тән қасиеттері бар.Классикалық µPAD қағаз субстраттарына салынған гидрофильді/гидрофобты құрылымдардан тұрады.Үш өлшемді құрылымына байланысты μPAD екі өлшемді (2D) және үш өлшемді (3D) μPAD болып бөлінеді.2D μPAD микрофлюидтік арналарды қалыптастыру үшін гидрофобты шекараларды қалыптастыру арқылы жасалады, ал 3D µPAD әдетте 2D микрофлюидтік қағаз қабаттарының дестелерінен, кейде қағазды бүктеу, сырғыту әдістері, ашық арналар және 3D басып шығару арқылы жасалады [96].μPAD құрылғысындағы сулы немесе биологиялық сұйықтықтар бірінші кезекте сыртқы қуат көзінсіз капиллярлық күшпен басқарылады, бұл реагенттерді алдын ала сақтауды, үлгіні өңдеуді және мультиплексті анықтауды жеңілдетеді.Дегенмен, ағынды дәл бақылау және мультиплексті анықтау жеткіліксіз анықтау жылдамдығымен, сезімталдықпен және қайта пайдалану мүмкіндігімен қиындайды [96, 127, 128, 129, 130].
Ерекше микрофлюидтік платформа ретінде μPAD HCV, АИТВ және SARS-CoV-2 сияқты жұқпалы аурулардың молекулалық диагностикасы үшін кеңінен насихатталды және әзірленді [131, 132].HCV селективті және сезімтал анықтау үшін Tengam et al.[133] пирролидинил пептидіне негізделген жоғары спецификалық нуклеин қышқылы зондының көмегімен флуоресцентті қағазға негізделген жаңа биосенсорды жасады.Нуклеин қышқылдары жартылай тотыққан целлюлоза қағазында амин топтары мен альдегидтер топтары арасында тотықсыздандырғыш алкилдену арқылы ковалентті иммобилизацияланады және анықтау флуоресценцияға негізделген.Бұл сигналдарды ұялы телефон камерасымен бірге портативті флуоресцентті камерасы бар арнайы жасалған гаджет оқуға болады.Кейіннен Лу және т.б.[134] никель/алтын нанобөлшектері/көміртек нанотүтіктері/поливинил спирті органометалл қаңқалық композиттеріне негізделген қағаз негізіндегі икемді электродты ДНҚ-тотықсыздану индикаторы ретінде метилен көкін пайдаланып ДНҚ будандастыру арқылы АИВ нысанасын анықтауға арналған.Жақында Chowdury et al.[135] COVID-19 анализаторын анықтауға арналған LAMP және портативті бейнелеу технологиясымен бірге емделуші шикі сілекейін пайдалана отырып, медициналық көмек көрсету пунктінде µPAD сынағы үшін гипотетикалық платформа дизайнын ұсынды.
Бүйірлік ағын сынақтары сұйықтықтарды капиллярлық күштер арқылы басқарады және кеуекті немесе микроқұрылымды негіздердің сулану қабілеті мен сипаттамалары арқылы сұйықтық қозғалысын басқарады.Бүйірлік ағын құрылғылары үлгіден, конъюгаттан, инкубатордан және анықтаудан және сіңіргіш төсемдерден тұрады.LFA құрамындағы нуклеин қышқылы молекулалары байланыстыру орнында алдын ала сақталған және кешен ретінде байланысатын арнайы байланыстырғыштарды таниды.Сұйықтық инкубация және анықтау пластиналарынан өткенде, кешендерді сынақ және бақылау сызықтарында орналасқан түсіру молекулалары басып алады, бұл тікелей көзге оқуға болатын нәтижелерді көрсетеді.Әдетте, LFA 2-15 минутта аяқталуы мүмкін, бұл дәстүрлі ашуға қарағанда жылдамырақ.Арнайы механизмнің арқасында LFA аз операцияларды қажет етеді және қосымша жабдықты қажет етпейді, бұл оны өте ыңғайлы етеді.Оны өндіру және кішірейту оңай, ал қағаз негізіндегі субстраттардың құны төмен.Дегенмен, ол тек сапалық талдау үшін қолданылады, ал сандық анықтау өте қиын, ал мультиплексирлеу қабілеті мен өткізу қабілеті өте шектеулі және бір уақытта бір ғана жеткілікті нуклеин қышқылын анықтауға болады [96,110,127].
LFA қолданбаларының көпшілігі иммундық талдауға бағытталғанымен, микрофлюидтік чиптерде молекулалық диагностика үшін LFA пайдалану да тиімді және танымал [136].В гепатиті вирусы жағдайында АИТВ және SARS-CoV-2 LFA Gong және т.б.[137] жоғары түрлендіретін нанобөлшек LFA платформасын ұсынды және HBV нуклеин қышқылы сияқты көптеген нысандарды сезімтал және сандық анықтау арқылы осы шағын және портативті платформаның әмбебаптығын көрсетті.Сонымен қатар, Fu et al.[138] төмен концентрациялардағы АИВ-1 ДНҚ-ның сандық талдауы үшін беті жақсартылған Раман спектроскопиясына негізделген жаңа LFA көрсетті.SARS-CoV-2 жылдам және сезімтал анықтау үшін, Liu және т.б.[85] RT-RPA және әмбебап бүйірлік ағынды анықтау жүйесін бір микрофлюидтік жүйеге біріктіру арқылы микрофлюидтік интеграцияланған RPA бүйірлік ағынының талдауын жасады.
Әртүрлі микрофлюидтік платформаларды қолдану платформалардың мүмкіндіктері мен артықшылықтарын толық пайдалана отырып, нақты зерттеулерге байланысты өзгереді.Қолжетімді клапандары, сорғылары және арналары бар LOCC қолданбалардың әртүрлілігі мен өзара әрекеттесуіне арналған ең кең ауқымды платформа болып табылады.Сондықтан біз ең жаңа зерттеулерді бірінші әрекет ретінде LOCC-те жүргізіп, шарттарды оңтайландыруды ұсынамыз деп үміттенеміз.Сонымен қатар, жүйеде тиімдірек және дәл әдістерді табу және пайдалану күтілуде.LOAD қолданыстағы LOCC құрылғыларынан сұйықтықтарды дәл басқаруда ерекшеленеді және сыртқы дискілерді қажет етпестен орталықтан тепкіш күш арқылы бір жетектерде бірегей артықшылықтарды көрсетеді, ал параллель жауаптар бөлек және синхрондалған болуы мүмкін.Осылайша, болашақта LOAD қолмен операциялары аз және жетілген және автоматтандырылған технологиялары бар негізгі микрофлюидтік платформаға айналады.µPAD платформасы арзан, бір реттік диагностика үшін LOCC және қағаз негізіндегі материалдардың артықшылықтарын біріктіреді.Сондықтан болашақ даму ыңғайлы және жақсы қалыптасқан технологияларға бағытталуы керек.Сонымен қатар, LFA сынаманы тұтынуды азайтуға және анықтауды жылдамдатуға уәде беретін жалаңаш көзді анықтауға өте қолайлы.Платформаны егжей-тегжейлі салыстыру 2-кестеде көрсетілген.
Сандық талдаулар үлгіні көптеген микрореакторларға бөледі, олардың әрқайсысында мақсатты молекулалардың дискретті саны бар [139, 140].Сандық талдаулар мыңдаған параллель биохимиялық эксперименттерді үздіксіз фазада емес, микрон масштабты бөлімдерде бір уақытта және жеке орындау арқылы абсолютті мөлшерлеуді орындау үшін маңызды артықшылықтарды ұсынады.Дәстүрлі микрофлюидтермен салыстырғанда бөлімдік реакциялар үлгі көлемін азайта алады, реакция тиімділігін арттырады және арналарды, сорғыларды, клапандарды және ықшам конструкцияларды қажет етпестен басқа аналитикалық әдістермен оңай біріктірілуі мүмкін [141, 142, 143, 144, 145, 146, 147].Жасушалар, нуклеин қышқылдары және басқа бөлшектер немесе молекулалар сияқты реагенттер мен үлгілерді қоса алғанда, ерітінділерді біркелкі және дәл бөлуге қол жеткізу үшін цифрлық талдауларда келесі екі әдіс қолданылады: (1) сұйықтық интерфейсінің тұрақсыздығын пайдаланатын тамшы эмульсиялар;(2) массивтерді бөлу құрылғының геометриялық шектеулері арқылы жүзеге асырылады.Бірінші әдісте микроарналардағы реагенттер мен үлгілерді қамтитын тамшылар ко-ток, айқаспалы ағын, ағынды фокустау, сатылы эмульсия, микроарна эмульсиясы және мембраналар тұтқыр ығысу күштері арқылы және арнаның өзгеруімен эмульсиялау сияқты пассивті әдістермен жасалуы мүмкін.оқшаулау [143, 145, 146, 148, 149] немесе белсенді әдістерді [150, 151] пайдалану арқылы электрлік, магниттік, жылулық және механикалық бақылау арқылы қосымша энергия енгізеді.Соңғы тәсілде микрофлюидтік камералардағы сұйықтық көлемінің ең жақсы біркелкілігі микрошұңқырлар мен беттік массивтер сияқты бірдей өлшемдегі кеңістіктік құрылымдарды сақтау арқылы ортақ болады [152,153,154].Атап айтқанда, тамшылар сандық микрофлюидтерге (DMF) негізделген электродтық массивтерде де жасалуы және өңделуі мүмкін негізгі ағын бөліктері болып табылады.Диэлектриктерді электрлік қышқылдандыру - ең жақсы зерттелген DMF теорияларының бірі, өйткені диэлектриктерді электродымқылдандыру сұйықтықтың пішінін және әртүрлі жақтар арқылы өтетін асимметриялық электрлік сигналдарды бақылай отырып, жеке тамшылармен дәл манипуляциялауға мүмкіндік береді [141, 144].DMF-те тамшылармен негізгі операцияларға сұрыптау, бөлу және біріктіру жатады [151, 155, 156], оларды талдаудың әртүрлі салаларында, әсіресе молекулалық анықтауда қолдануға болады [157, 158, 159].
Сандық нуклеин қышқылын анықтау – бұл жоғары өнімді секвенирлеу мен сұйық биопсияның параллельді түрде дәстүрлі ПТР және сандық нақты уақыттағы ПТР (qPCR) келесі үшінші буын молекулалық диагностикалық технологиясы.Соңғы екі онжылдықта жұқпалы қоздырғыштардың молекулалық диагностикасы саласында цифрлық нуклеин қышқылдары қарқынды дамыды [160, 161, 162].Сандық нуклеин қышқылын анықтаудың абсолютті сандық көрсеткіші әрбір мақсатты тізбектің әрбір жеке бөлікке кіру ықтималдығы бірдей болуын қамтамасыз ету үшін үлгілер мен реагенттерді жеке бөліктерге ораудан басталады.Теориялық тұрғыдан әрбір бөлімге бірнеше мақсатты реттілік тағайындалуы мүмкін немесе тәуелсіз микрореакция жүйесі болмауы мүмкін.Жоғарыда сипатталған әртүрлі сезу механизмдері арқылы белгілі бір табалдырықтан жоғары сигналдарды тудыратын микробтық мақсатты тізбектері бар бөлімдерді жалаң көзбен немесе машина арқылы көруге болады және олар оң деп белгіленеді, ал шекті мәннен төмен сигналдарды тудыратын басқа бөлімдер оң деп белгіленеді. .теріс, олар әрбір бөлім үшін сигналды логикалық етеді.Осылайша, құрылған бөлімдердің санын және реакциядан кейінгі оң нәтижелердің жылдамдығын есептеу арқылы сынақ үлгілерінің түпнұсқалық көшірмелерін стандартты қисықсыз Пуассон таралу формуласы арқылы сәйкестендіруге болады, бұл әдеттегі сандық талдаулар үшін қажет. qPCR ретінде.[163] Дәстүрлі молекулярлық диагностикалық әдістермен салыстырғанда, нуклеин қышқылын сандық анықтау автоматтандырудың жоғары дәрежесіне, жоғары талдау жылдамдығы мен сезімталдығына, аз реагенттерге, аз ластануға және қарапайым дизайн мен өндіріске ие.Осы себептерге байланысты SARS-CoV-2 сыни өршуі кезінде күшейту және сигналды оқу әдістерін біріктіретін молекулярлық диагностика үшін сандық талдауларды, әсіресе тамшылатуға негізделген әдістерді пайдалану жақсы зерттелген.Мысалы, Yin et al.[164] микрофлюидтік чипте SARS-CoV-2-дегі ORF1ab, N және RNase P гендерін анықтау үшін тамшы сандық және жылдам ПТР әдістерін біріктірді.Атап айтқанда, жүйе 115 секунд ішінде оң сигналды анықтай алды, бұл әдеттегі ПТР-ге қарағанда жылдамырақ, бұл оның медициналық көмек көрсету орнында анықтаудағы тиімділігін көрсетеді (7а-сурет).Dong және т.б.[165], Sow et al.[157], Чен және т.б.[166] және Alteri et al.[167] сонымен қатар әсерлі нәтижелермен микрофлюидтік жүйеде SARS-CoV-2 анықтау үшін тамшылы сандық ПТР (ddPCR) қолданды.Анықтау жылдамдығын одан әрі жақсарту үшін Шен және т.б.[168] ddPCR негізіндегі чипті бейнелеуге кескінді тігу әдістерін қолданбай-ақ 15 секундта қол жеткізіп, ddPCR технологиясының зертханадан қолданбаға дейінгі процесін жылдамдатты.ПТР сияқты термиялық күшейту әдістері ғана емес, сонымен қатар реакция жағдайлары мен жылдам реакцияны жеңілдету үшін изотермиялық күшейту әдістері қолданылады.Лу және т.б.[71] тамшыларды талдау үшін SlipChip әзірледі, ол бір қадамда жоғары тығыздықтағы әртүрлі өлшемдегі тамшыларды генерациялауға және цифрлық LAMP көмегімен SARS-CoV-2 нуклеин қышқылдарының санын анықтауға қабілетті (7б-сурет).Жылдам дамып келе жатқан технология ретінде CRISPR сонымен қатар нуклеин қышқылының қосымша дақтарын қажет етпестен ыңғайлы колориметриялық бейнелеу арқылы нуклеин қышқылын сандық анықтауда маңызды рөл атқара алады.Ackerman және т.б.нуклеин қышқылдарын мультиплексті бағалау үшін комбинаторлық матрицалық реакцияны әзірледі.[158] микроұңғы талдауында CRISPR-Cas13 негізіндегі нуклеин қышқылын анықтау реагенттері бар тамшыларда SARS-CoV-2 қоса алғанда, адаммен байланысты 169 вирусты анықтады (7c-сурет).Сонымен қатар, изотермиялық күшейту және CRISPR технологиясы екеуінің артықшылықтарын біріктіру үшін бір жүйеде қолданылуы мүмкін.Парк және т.б.[169] CRISPR/Cas12a сандық талдауы қысқа және жоғары сигналдан фонда анықтауы бар бір сатылы RT-RPA негізінде алынған және жылумен өлтірілген SARS-CoV-2 анықтау үшін коммерциялық микрофлюидтік чипте әзірленді. уақыт қатынасы., кеңірек динамикалық диапазон және жақсырақ сезімталдық (Cурет 7d).Бұл мысалдардың кейбір сипаттамалары 3-кестеде келтірілген.
Нуклеин қышқылын анықтауға арналған типтік цифрлық платформа.a Жылдам цифрлық ПТР жұмыс процесі төрт негізгі қадамнан тұрады: үлгіні дайындау, реакция қоспасын тарату, күшейту процесі және мақсатты мөлшерді анықтау ([164]-дан бейімделген).b Жоғары тығыздықта тамшылардың түзілуіне арналған SlipChip тамшыларының талдауын көрсететін схемалық ([71] бейімделген).c CARMEN-Cas жұмыс үрдісінің диаграммасы13 ([158]-ден бейімделген).d Бір ыдыста CRISPR/Cas көмегімен кеңейтілген цифрлық вирустарды анықтауға шолу ([169]-дан бейімделген).Майдағы сусыз, полидиметилсилоксан PDMS, ПТР полимеразды тізбекті реакциясы, DAQ деректерін жинау, PID пропорционалды интегралдық туындысы, мультиплекстік нуклеин қышқылын бағалауға арналған CARMEN комбинаторлық матрицалық реакциясы, SARS-CoV-2, ауыр жедел респираторлық синдром, коронавирус2, RT Кері транскриптаза рекомбиназа полимераза-РПА күшейту, фондық S/B сигналы
Жіберу уақыты: 15 қыркүйек 2022 ж
