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I sistemi Lab-on-a-chip cù capacità in situ offrenu u putenziale di diagnostichi rapidi è precisi è sò utili in paràmetri limitati di risorse induve l'equipaggiu biomedicale è i prufessiunali furmati ùn sò micca dispunibili.Tuttavia, a creazione di un sistema di teste di u puntu di cura chì hà simultaneamente tutte e caratteristiche necessarie per a dispensazione multifunzionale, a liberazione à dumanda, a prestazione affidabile è u almacenamentu à longu andà di reagenti resta una sfida maiò.Quì descrivimu una tecnulugia di micro switch di viaghju attivata da leva chì pò manipulà i fluidi in ogni direzzione, furnisce una risposta precisa è proporzionale à a pressione di l'aria applicata, è stà stabile contr'à movimenti bruschi è vibrazioni.Basatu nantu à a tecnulugia, descrivimu ancu u sviluppu di un sistema di reazzione di a catena di polimerasi chì integra l'introduzione di reagenti, u mischju è e funzioni di reazione tutte in un prucessu, chì rializeghja un rendimentu "sample-in-answer-out" per tutti i campioni nasali clinichi da 18 pazienti cù Influenza è 18 cuntrolli individuali, in bona cuncordanza di l'intensità di fluorescenza cù a reazione standard di a catena di polimerasi (coefficienti Pearson> 0,9).Basatu nantu à a tecnulugia, descrivimu ancu u sviluppu di un sistema di reazzione di a catena di polimerasi chì integra l'introduzione di reagenti, u mischju è e funzioni di reazione tutte in un prucessu, chì rializeghja un rendimentu "sample-in-answer-out" per tutti i campioni nasali clinichi da 18 pazienti. cù Influenza è 18 cuntrolli individuali, in bona cuncordanza di l'intensità di fluoriscenza cù a reazione standard di a catena di polimerasi (coefficienti Pearson> 0,9).Основываясь на этой технологии, мы также описываем разработку системы полимеразной цери зной цеработку единяет функции введения реагентов, смешивания и реакции в одном процессе, что обеспеч-беспеч-бессе ответ-выход» для всех клинических образцов из носа от 18 пациентов с Грипп и 18 отдельных контролей, в хорошем соответствии интенсивности флуоресценции со станедарой соответствии еакцией (коэффициенты Пирсона> 0,9).Basatu nantu à sta tecnulugia, discrimu ancu u sviluppu di un sistema di reazzione in catena di polimerasi chì combina e funzioni di injecting, mixing, and reacting in un unicu prucessu, permettendu sample-in-response-out per tutti i campioni nasali clinichi da 18 pazienti di influenza.è 18 cuntrolli individuali, in bonu accordu cù l'intensità di fluorescenza standard di a reazione di polimerasi in catena (coefficienti di Pearson> 0,9).Basatu nantu à sta tecnulugia, discrimu ancu u sviluppu di un sistema di reazzione in catena di polimerasi chì integra iniezione di reagenti, mischju è funzioni di reazione per analizà tutti i campioni nasali clinichi da 18 specimens di pazienti nasali in-sample. bè cù a reazione in catena di polimerasi standard (coefficient di Pearson> 0,9).A piattaforma pruposta guarantisci l'automatizazione affidabile di l'analisi biomedica è cusì pò accelerà a cummercializazione di una gamma di dispositivi di teste di u puntu di cura.
E malatie umane emergenti, cum'è a pandemia di u 2020 COVID-19 chì hà rivendicatu a vita di milioni di persone, ponenu una seria minaccia per a salute globale è a civilizazione umana1.A rilevazione precoce, rapida è precisa di e malatie hè critica per cuntrullà a diffusione di u virus è migliurà i risultati di u trattamentu.Un ecosistema di diagnosticu core basatu annantu à laboratori centralizzati induve i campioni di teste sò mandati à ospedali o cliniche di diagnostica è gestiti da prufessiunali attualmente restringe l'accessu à quasi 5.8 miliardi di persone in u mondu, in particulare quelli chì vivenu in paràmetri limitati di risorse.induve ci hè una mancanza di equipaggiu biomedicale caru è specialisti qualificati.clinichi 2. Cusì, ci hè un urgente bisognu di sviluppà un sistema di lab-on-a-chip à pocu costu è amichevule cù capacità di teste di u puntu di cura (POCT) chì ponu furnisce à i clinichi infurmazione di diagnostica puntuale per piglià decisioni di diagnosi infurmate. .è trattamentu 3.
L'urganisazione di l'Organizazione Mondiale di a Salute (OMS) dicenu chì un POCT ideale deve esse assequible, user-friendly (faciule à aduprà cù una furmazione minima), precisu (evite falsi negativi o falsi pusitivi), veloce è affidabile (furnisce boni proprietà di ripetibilità), è consegnabile (capace di almacenamiento à longu andà è prontamente dispunibule per l'utilizatori finali)4.Per risponde à questi requisiti, i sistemi POCT devenu furnisce e seguenti caratteristiche: dosaggio versatile per riduce l'intervenzione manuale, liberazione à dumanda à u trasportu di reagenti à scala per risultati di test precisi, è prestazione affidabile per sopporta a vibrazione ambientale.Attualmente, u dispositivu POCT più utilizatu hè a striscia di flussu laterale5,6 custituita da parechji strati di membrani di nitrocellulose porosa chì spinghja una quantità assai chjuca di mostra in avanti, reagisce cù reagenti pre-immobilizati per forza capillare.Ancu s'ellu anu u vantaghju di u prezzu bassu, a facilità d'utilizazione è i risultati rapidi, i dispositi POCT basati in striscia di flussu ponu esse aduprati solu per testi biologichi (per esempiu, testi di glucose7,8 è testi di gravidanza9,10) senza avè bisognu di analisi multi-stadi.reazioni (per esempiu, carica di reagenti multipli, mischju, multiplexing).Inoltre, e forze motrici chì cuntrolanu u muvimentu di u fluidu (vale à dì, e forze capillari) ùn furnisce micca una bona coerenza, soprattuttu trà lotti, risultatu in una povira riproducibilità11 è facenu bande di flussu laterale principarmenti utili per una bona rilevazione12,13.
E capacità di fabricazione allargate à a micro è nanoscala anu creatu opportunità per u sviluppu di i dispositi POCT microfluidici per misure quantitative14,15,16,17.Ajustendu e proprietà di l'interfaccia 18, 19 è a geometria di i canali 20, 21, 22, a forza capillare è u flussu di sti dispusitivi ponu esse cuntrullati.Tuttavia, a so affidabilità, in particulare per i liquidi assai bagnati, resta inaccettabile per via di imprecisioni di fabricazione, difetti di materiale è sensibilità à vibrazioni ambientali.Inoltre, postu chì un flussu capillare hè creatu à l'interfaccia di u gasu liquidu, ùn pò esse introduttu un flussu supplementu, soprattuttu dopu à riempie u canali microfluidic cù liquidu.Dunque, per una deteczione più cumplessa, deve esse realizatu parechji passi di iniezione di mostra24,25.
Trà i dispositi microfluidici, i dispositi microfluidici centrifughi sò attualmente una di e migliori soluzioni per POCT26,27.U so mecanismu di guida hè vantaghju in chì a forza motrice pò esse cuntrullata aghjustendu a velocità di rotazione.In ogni casu, u svantaghju hè chì a forza centrifuga hè sempre diretta versu u bordu esterno di u dispusitivu, facendu difficiuli di implementà e reazzioni multi-step necessarie per analisi più cumplesse.Ancu s'è e forze motrici supplementari (per esempiu, i capillari 28, 29 è assai altri 30, 31, 32, 33, 34, 35) in più di a forza centrifuga sò introdutte per a dosing multifunzionale, u trasferimentu di liquidu imprevisu pò ancu accade perchè sti forze supplementari sò generalmente ordini. di magnitudine più bassu di a forza centrifuga, chì li rende efficaci solu nantu à picculi intervalli di uperazione o micca dispunibuli nantu à dumanda cù liberazione di liquidu.L'incorporazione di manipulazioni pneumatiche in i microfluidichi centrifughi cum'è i metudi cinetici centrifughi 36, 37, 38, i metudi termopneumatici 39 è i metudi pneumatici attivi 40 hà dimustratu esse una alternativa attraente.Cù l'approcciu contrafugodinamicu, una cavità addiziale è i microcanali di cunnessione sò integrati in u dispusitivu per l'azzione esterna è interna, ancu s'è a so efficienza di pumping (in u intervallu da 75% à 90%) hè assai dipendente da u numeru di ciculi di pumping è a viscosità. di u liquidu.In u metudu termopneumaticu, a membrana di lattice è a camera di trasferimentu di fluidu sò specificamente cuncepiti per sigillà o riapertura l'ingressu quandu u voluminu di l'aria intrappulatu hè riscaldatu o rinfriscatu.Tuttavia, l'installazione di riscaldamentu / raffreddamentu introduce prublemi di risposta lenta è limita u so usu in saggi termosensibili (per esempiu, amplificazione di a reazione in catena di polimerasi (PCR).Cù un approcciu pneumaticu attivu, a liberazione à dumanda è u muvimentu in l'internu sò ottenuti attraversu l'applicazione simultanea di pressione pusitiva è velocità di rotazione precisamente adattate da i mutori d'alta velocità.Ci sò altri approcci riesciuti chì utilizanu solu attuatori pneumatici (pressione pusitiva 41, 42 o pressione negativa 43) è disinni di valvula normalmente chjusu.Appiendu successivamente a pressione in a camera pneumatica, u liquidu hè pompatu in avanti peristalticamenti, è a valvula normalmente chjusa impedisce u flussu di liquidu per via di peristalsi, rializendu cusì operazioni di liquidu cumplessu.Tuttavia, ci hè attualmente solu un numeru limitatu di tecnulugia microfluidica chì ponu realizà operazioni di liquidu cumplessu in un unicu dispositivu POCT, cumprese dispensazione multifunzionale, liberazione à dumanda, prestazione affidabile, almacenamiento à longu andà, manipulazione di liquidi d'alta viscosità, è a fabricazione di costu.Tuttu à u stessu tempu.A mancanza di un funziunamentu funziunale multi-passu pò ancu esse unu di i mutivi perchè solu uni pochi di prudutti POCT cummirciali, cum'è Cepheid, Binx, Visby, Cobas Liat, è Rhonda sò stati introduttu in u mercatu apertu finu à a data.
In questu articulu, prupunemu un attuatore pneumaticu microfluidic basatu annantu à a tecnulugia di micro switch d'anellu verde (FAST).FAST combina tutte e proprietà necessarie à u stessu tempu per una larga gamma di reagenti da microlitri à millilitri.FAST hè custituitu di membrane elastiche, leve è blocchi.Senza l'applicazione di a pressione di l'aria, i membrani, i palanchi è i blocchi ponu esse chjusi è u liquidu in l'internu pò esse guardatu per un bellu pezzu.Quandu a pressione approprita hè appiicata è aghjustatu à a lunghezza di a palanca, u diafragma si espansione è spinge a palanca à a pusizioni aperta, chì permettenu u fluidu per passà.Questu permette una misurazione multifunzionale di liquidi in cascata, simultanea, sequenziale o selettiva.
Avemu sviluppatu un sistema di PCR utilizendu FAST per generà risultati di risposta in campionu per a rilevazione di virus di l'influenza A è B (IAV è IBV).Avemu ottinutu un limitu più bassu di rilevazione (LOD) di 102 copie / mL, u nostru esame multiplex hà dimustratu specificità per IAV è IBV è hà permessu a patotipia di u virus di l'influenza.I risultati di e teste cliniche chì utilizanu a mostra di tampone nasale da 18 pazienti è 18 individui sani mostranu una bona concordanza in l'intensità di fluorescenza cù RT-PCR standard (coefficienti Pearson> 0,9).I risultati di e teste cliniche chì utilizanu a mostra di tampone nasale da 18 pazienti è 18 individui sani mostranu una bona concordanza in l'intensità di fluorescenza cù RT-PCR standard (coefficienti Pearson> 0,9).Результаты клинических испытаний с использованием образца мазка из носа от 18 пацид 18 пацовие показывают хорошее соответствие интенсивности флуоресценции стандартной ОТ-ПЦРРести ОТ-ПЦРести флуоресценции.I risultati di prucessi clinichi chì utilizanu una mostra di tampone nasale da 18 pazienti è 18 individui sani mostranu un bonu accordu trà l'intensità di fluorescenza di RT-PCR standard (coefficienti di Pearson> 0,9).0.9）。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 Результаты клинических испытаний с использованием образцов назальных мазков от 18 поцованием лиц показали хорошее соответствие между интенсивностью флуоресценции и стандартствие (ОЦТной ОП ирсона > 0,9).I risultati di prucessi clinichi chì utilizanu campioni di tamponi nasali da 18 pazienti è 18 individui sani dimustranu un bonu accordu trà l'intensità di fluorescenza è RT-PCR standard (coefficient Pearson> 0,9).U costu materiale stimatu di un dispositivu FAST-POCT hè di circa US $ 1 (Tabella Supplementaria 1) è pò esse ridutta ulteriormente utilizendu metudi di fabricazione à grande scala (per esempiu, stampaggio per iniezione).In fattu, i dispositi POCT basati in FAST anu tutte e caratteristiche necessarie mandate da l'OMS è sò cumpatibili cù novi metudi di teste biochimiche cum'è u ciclicu termale di plasma44, immunoassays senza amplificazione45 è testi di funziunalità di nanobody46 chì sò a spina di i sistemi POCT.pussibilità.
Nantu à fig.1a mostra a struttura di a piattaforma FAST-POCT, chì hè custituita da quattru camere di liquidu: una camera di pre-storage, una camera di mistura, una camera di reazione è una camera di rifiuti.A chjave per u cuntrollu di u flussu di fluidu hè u disignu FAST (custituitu di membrane elastiche, leve è blocchi) situatu in a camera di pre-storage è a camera di mischju.Cum'è un metudu attuatu pneumaticamente, u disignu FAST furnisce un cuntrollu precisu di u flussu di fluidu, cumprese a commutazione chjusa / aperta, dosing versatile, liberazione di fluidu à dumanda, operazione affidabile (per esempiu, insensibilità à a vibrazione ambientale) è almacenamentu à longu andà.A piattaforma FAST-POCT hè custituita da quattru strati: una strata di supportu, una strata di film elastica, una strata di film plastica è una strata di copertura, cum'è mostra in una vista allargata in Fig. ).Tutti i canali è e camere di trasportu di fluidu (cum'è e camere di pre-almacenamiento è di reazione) sò incrustati in sustrati PLA (acidu polilatticu) chì varienu da 0,2 mm (parte più fina) à 5 mm di spessore.U materiale di film elasticu hè un PDMS di 300 µm di spessore chì si dilata facilmente quandu a pressione di l'aria hè appiicata per via di u so "spessore sottile" è u modulu di elasticità bassu (circa 2,25 MPa47).A strata di film di polietilene hè fatta di tereftalate di polietilene (PET) cù un spessore di 100 µm per prutege a film elasticu da a deformazione eccessiva dovuta à a pressione di l'aria.Corrispundenu à e camere, a capa di sustrato hà leves cunnessi à a capa di copertura (fatta di PLA) per cerniere per cuntrullà u flussu di liquidu.A film elastica hè stata pegata à a capa di supportu cù cinta adhesiva bifacciale (ARseal 90880) è coperta cù una film plastica.Trè strati sò stati assemblati nantu à un sustrato cù un disignu T-clip in a capa di copertura.U T-clamp hà un spaziu trà duie gambe.Quandu u clip hè stata inserita in u groove, i dui gammi curvati ligeramente, dopu tornanu à u so statu uriginale è strettu ligatu a tapa è u sustegnu mentre passavanu per u groove (Figura Supplementaria S1).I quattru strati sò allora assemblati cù connettori.
Schema schematicu di a piattaforma chì illustra i diversi compartimenti funziunali è e caratteristiche di FAST.b Schema ingranditu di a piattaforma FAST-POCT.c Foto di a piattaforma accantu à una munita di quartu di dollaru americanu.
U mecanismu di travagliu di a piattaforma FAST-POCT hè indicatu in a Figura 2. I cumpunenti chjave sò i blocchi nantu à a capa di basa è e cerniere nantu à a capa di copertura, chì risultatu in un disignu di interferenza quandu i quattru strati sò assemblati cù una forma di T. .Quandu ùn hè micca appiicata pressione di l'aria (fig. 2a), l'intruduzione di l'interferenza face chì a cerniera si piega è si deforma, è una forza di sigillatura hè appiicata à traversu a palanca per appughjà u film elasticu contr'à u bloccu, è u liquidu in a cavità di u sigillo hè definitu. cum'è un statu sigillatu.Hè devi esse nutatu chì in questu statu, a palanca hè curvata fora, cum'è mostra in a vista laterale in Fig.Quandu l'aria hè furnita (Fig. 2b), a membrana elastica si allarga versu l'esternu versu a tappa è spinge a palanca, aprendu cusì un spaziu trà a palanca è u blocu per u fluidu per scorri in a camara vicinu, chì hè definitu cum'è un statu apertu. .Dopu a liberazione di a pressione di l'aria, a palanca pò turnà à a so pusizioni originale è stà strettu per via di l'elasticità di a cerniera.I video di i movimenti di a palanca sò presentati in u filmu supplementu S1.
A. Schematic diagram and photos when closed.In l'absenza di pressione, a palanca pressu a membrana contru u bloccu, è u liquidu hè stampatu.b In boni cundizioni.Quandu a pressione hè appiicata, a membrana si espande è spinge a palanca, cusì u canali s'apre è u fluidu pò scorri.c Determinà a dimensione caratteristica di a pressione critica.E dimensioni caratteristiche includenu a lunghezza di a leva (L), a distanza trà u slider è a cerniera (l) è u grossu di a protrusione di a leva (t).Fs hè a forza di compactazione à u puntu di l'acceleratore B. q hè a carica distribuita uniformemente nantu à a leva.Tx* rapprisenta u torque sviluppatu da a leva incernierata.A pressione critica hè a pressione necessaria per elevà a palanca è fà u flussu di fluidu.d Risultati teorichi è spirimintali di a relazione trà a pressione critica è a dimensione di l'elementu.n = 6 esperimenti indipendenti sò stati realizati è e dati sò mostrati cum'è ± deviazione standard.I dati crudi sò presentati cum'è schedarii di dati crudi.
Un mudellu analiticu basatu annantu à a teoria di u fasciu hè statu sviluppatu per analizà a dipendenza di a pressione critica Pc à quale u gap si apre nantu à i paràmetri geometrichi (per esempiu, L hè a lunghezza di a palanca, l hè a distanza trà u bloccu è u bloccu). cerniera, S hè a leva L'area di cuntattu cù u liquidu t hè u gruixu di a leva, cum'è mostra in Fig. 2c).Cum'è dettagliatu in e Note Supplementari è a Figura Supplementaria S3, u gap si apre quandu \({P}_{c}\ge \frac{2{F}_{s}l}{SL}\), induve Fs hè u torque. \ ({T}_{x}^{\ast}(={F}_{s}l)\) per eliminà e forze assuciate cù un accoppiamentu d'interferenza è pruvucà a cerniera a curva.A risposta spirimintali è u mudellu analiticu mostranu un bonu accordu (Fig. 2d), chì mostra chì a pressione critica Pc aumenta cù l'aumentu di t / l è a diminuzione di L, chì hè facilmente spiegatu da u mudellu di fasciu classicu, vale à dì u torque aumenta cù t / Lift. .Cusì, a nostra analisi teorica mostra chjaramente chì a pressione critica pò esse cuntrullata in modu efficace aghjustendu a lunghezza di a leva L è u rapportu t / l, chì furnisce una basa impurtante per u disignu di a piattaforma FAST-POCT.
A piattaforma FAST-POCT furnisce una dispensazione multifunzionale (mostra in Figura 3a cù inset è esperimentu), chì hè a funzione più impurtante di POCT successu, induve i fluidi ponu scorri in ogni direzzione è in ogni ordine (cascata, simultanea, sequenziale) o multicanale selettivu. dispensazione.- funzione di dosing.Nantu à fig.3a (i) mostra un modu di dosificazione in cascata in quale duie o più camere sò cascate cù blocchi per separà i diversi reactanti è una leva per cuntrullà i stati aperti è chjusi.Quandu a pressione hè appiicata, u liquidu scorri da a camera superiore à a camera più bassa in cascata.Semu devi esse nutatu chì e camere di cascata ponu esse piene di chimichi umidi o chimichi secchi, cum'è polveri liofilizzati.In l'esperimentu in a Fig. 3a (i), a tinta rossa da a camera superiore scorri cù u polu di tintura blu (sulfatu di cobre) in a seconda camera è diventa blu scuru quandu ghjunghje à a camera più bassa.Mostra ancu a pressione di cuntrollu per u fluidu chì hè pompatu.In listessu modu, quandu una leva hè cunnessa à duie camere, diventa u modu di iniezione simultanea, cum'è mostra in a fig.3a (ii), in quale u liquidu pò esse distribuitu uniformemente nantu à duie o più camere quandu a pressione hè applicata.Siccomu a pressione critica dipende da a lunghezza di a leva, a durata di a leva pò esse aghjustata per ottene un mudellu di iniezione sequenziale cum'è mostra in a fig.3a (iii).Una palanca longa (cù a pressione critica Pc_long) hè stata cunnessa à a camera B è una palanca corta (cù a pressione critica Pc_short > Pc_long) hè stata cunnessa à a camera A. Cum'è a pressione P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) hè stata applicata, solu u liquidu in rossu. pò flussu à a camera B è quandu a prissioni hè stata aumentata à P2 (> Pc_short), u liquidu turchinu pò scorri à a camera A. Stu modu d'iniezione sequenziale s'applica à diversi liquidi chì trasferisce à e so camere relative in sequenza, chì hè critica per un POCT successu. dispusitivu.Una palanca longa (cù a pressione critica Pc_long) hè stata cunnessa à a camera B è una palanca corta (cù a pressione critica Pc_short > Pc_long) hè stata cunnessa à a camera A. Cum'è a pressione P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) hè stata applicata, solu u liquidu in rossu. pò flussu à a camera B è quandu a prissioni hè stata aumentata à P2 (> Pc_short), u liquidu turchinu pò scorri à a camera A. Stu modu d'iniezione sequenziale s'applica à diversi liquidi chì trasferisce à e so camere relative in sequenza, chì hè critica per un POCT successu. dispusitivu.Длинный Рычаг (с ритическим pt_long) Сы_Lодинен с кридинен с кридинен с ка кавлеCинким к_short: PC_LONKненен ск_short: Иложени Давления P1 (PC_LONONX
бтОITE Пжодобыненtita a чидить жиобы Сти Тее в камеру A. затем, КГда Теббуббу B, Нам нужо толькожо толькжо колькодено толькжово (pc_long
a Illustrazione di l'assignazione multifunzionale, vale à dì (i) in cascata, (ii) simultanea, (iii) sequenziale, è (iv) assignazione selettiva.E curve rapprisentanu u flussu di travagliu è i paràmetri di sti quattru modi di distribuzione.b Risultati di testi di almacenamento à longu andà in acqua deionizzata è etanolu.n = 5 esperimenti indipendenti sò stati realizati è e dati sò mostrati cum'è ± sd c.Dimustrazioni di test di stabilità quandu u dispusitivu FAST è u dispusitivu di a valvula capillare (CV) eranu in (i) stati statichi è (ii) vibratori.(iii) Volume versus tempu per i dispositi FAST è CV à diverse frequenze angulari.d Publicazione di i risultati di a prova nantu à a dumanda per (i) un dispositivu FAST è (ii) un dispositivu CV.(iii) Relazione trà u voluminu è u tempu per i dispositi FAST è CV chì utilizanu u modu di pressione intermittenti.Tutte e barre di scala, 1 cm.I dati crudi sò furniti cum'è schedarii di dati crudi.
L'almacenamiento à longu andà di i reagenti hè un'altra caratteristica impurtante di un dispositivu POCT successu chì permetterà à u persunale senza addestramentu di trattà parechje reagenti.Mentre chì assai tecnulugii anu dimustratu u so potenziale per u almacenamentu à longu andà (per esempiu, 35 microdispensers, 48 packs blister, è 49 stick packs), un compartimentu di ricezione dedicatu hè necessariu per allughjà u pacchettu, chì aumenta u costu è a cumplessità;Inoltre, sti meccanismi di almacenamento ùn permettenu micca a dispensazione à dumanda è risultatu in un perdu di reagenti per via di i residui in l'imballu.A capacità di almacenamentu à longu andà hè stata verificata da a realizazione di una prova di vita accelerata utilizendu materiale PMMA lavoratu CNC per via di a so ligera rugosità è a resistenza à a permeazione di gas (Figura supplementaria S5).L'apparechju di teste hè statu pienu d'acqua deionizzata (acqua deionizzata) è 70% etanol (simulazione di reagenti volatili) à 65 ° C per 9 ghjorni.L'acqua deionizzata è l'etanol sò stati almacenati cù un fogliu d'aluminiu per bluccà l'accessu da sopra.L'equazione di Arrhenius è l'energia di attivazione di penetrazione riportata in a literatura50,51 sò stati utilizati per calculà l'equivalente in tempu reale.Nantu à fig.3b mostra i risultati di perdita di pisu mediu per 5 campioni guardati à 65 ° C per 9 ghjorni, equivalenti à 0,30% per l'acqua deionizzata è 0,72% per 70% etanol in 2 anni à 23 °C.
Nantu à fig.3c mostra a prova di vibrazione.Siccomu a valvula capillare (CV) hè u metudu di manipolazione di fluidi più populari trà i dispositi POCT28,29 esistenti, un dispositivu CV di 300 µm di larghezza è 200 µm di prufundità hè stata utilizata per paragunà.Pò esse vistu chì quandu i dui dispusitivi restanu stazionarii, u fluidu in i sigilli di a piattaforma FAST-POCT è u fluidu in u dispusitivu CV si chjude per via di l'espansione brusca di u canali, chì riduce e forze capillari.Tuttavia, cum'è a frequenza angulare di u vibratore orbitale aumenta, u fluidu in a piattaforma FAST-POCT resta sigillatu, ma u fluidu in u dispusitivu CV scorri in a camera più bassa (vede ancu Film Supplementary S3).Questu suggerisce chì e cerniere deformabili di a piattaforma FAST-POCT ponu applicà una forza meccanica forte à u modulu per chjude strettamente u liquidu in a camera.Tuttavia, in i dispusitivi CV, u liquidu hè ritenutu per via di l'equilibriu trà e fasi solidu, aria è liquidu, chì creanu inestabilità, è vibrazioni ponu disturbà l'equilibriu è causanu un cumpurtamentu di flussu inespettatu.U vantaghju di a piattaforma FAST-POCT hè chì furnisce una funziunalità affidabile è evita i fallimenti in presenza di vibrazioni chì generalmente si verificanu durante a consegna è l'operazione.
Un'altra caratteristica impurtante di a piattaforma FAST-POCT hè a so liberazione nantu à a dumanda, chì hè un requisitu chjave per l'analisi quantitativa.Nantu à fig.3d paraguna a liberazione à dumanda di a piattaforma FAST-POCT è u dispusitivu CV.Da fig.3d (iii) vedemu chì u dispusitivu FAST risponde rapidamente à u signale di pressione.Quandu a pressione hè stata appiicata à a piattaforma FAST-POCT, u fluidu scorri, quandu a prissioni hè stata liberata, u flussu si firmò immediatamente (Fig. 3d (i)).Questa azzione pò esse spiegata da u ritornu elasticu rapidu di a cerniera, chì pressu a palanca in daretu contr'à u bloccu, chjudendu a camera.Tuttavia, u fluidu hà cuntinuatu à scorri in u dispusitivu CV, eventualmente risultatu in un voluminu di fluidu inattesu di circa 100 µl dopu chì a pressione hè stata liberata (Figura 3d (ii) è Film Supplementary S4).Questu pò esse spiegatu da a scumparsa di l'effettu di pinning capillary dopu à a moglia completa di u CV dopu a prima iniezione.
A capacità di trattà liquidi di variità di umidità è viscosità in u stessu dispositivu resta una sfida per l'applicazioni POCT.Pover wettability pò purtà à fughe o altre cumportamentu di flussu inespettatu in i canali, è l 'equipaggiu ausiliari comu mixers vortex, centrifuges è filtri sò spessu richiesti di priparà liquidi assai viscosu 52 .Avemu pruvatu a relazione trà a pressione critica è e proprietà di u fluidu (cun una larga gamma di wettability è viscosità).I risultati sò mostrati in Table 1 è Video S5.Pò esse vistu chì i liquidi di diverse wettability è viscosità ponu esse sigillati in a camara, è quandu a pressione hè appiicata, ancu i liquidi cù una viscosità di sin'à 5500 cP ponu esse trasferiti à a camera adiacente, facendu pussibule di detectà campioni cù alta. viscosità (ie sputum, una mostra assai viscosa utilizata per u diagnosticu di malatie respiratorii).
Cumminendu i dispusitivi di dispensa multifunzionale sopra, una larga gamma di dispusitivi POCT basati in FAST pò esse sviluppata.Un esempiu hè mostratu in a Figura 1. A pianta cuntene una camera di pre-almacenamiento, una camara di mischju, una camara di reazzione è una camera di rifiuti.I reagenti ponu esse almacenati in a camera di pre-almacenamiento per periodi estesi di tempu è poi scaricati in a camera di mischju.Cù a pressione ghjusta, i reagenti misti ponu esse trasferiti selettivamente à una camera di rifiuti o una camera di reazzione.
Perchè a rilevazione di PCR hè u standard d'oru per a rilevazione di patogeni cum'è H1N1 è COVID-19 è implica parechje tappe di reazione, avemu usatu a piattaforma FAST-POCT per a rilevazione di PCR cum'è applicazione.Nantu à fig.4 mostra u prucessu di teste PCR cù a piattaforma FAST-POCT.Prima, u reattivu di eluzione, u reattivu di microbead magnetichi, a soluzione di lavaggio A è a soluzione di lavaggio W sò stati pipettati in camere di pre-magazzinu E, M, W1 è W2, rispettivamente.I stadi di l'adsorption di RNA sò mostrati in a fig.4a è sò i seguenti: (1) quandu a pressione P1 (=0,26 bar) hè applicata, a mostra si move in a camera M è hè scaricata in a camera di mischju.(2) A pressione d'aria P2 (= 0,12 bar) hè furnita da u portu A cunnessu à u fondu di a camera di mischju.Ancu s'è una quantità di metudi di mischju anu dimustratu u so putenziale in mischjà liquidi nantu à e plataformi POCT (per esempiu, mischju di serpentina 53, mischju casuale 54 è mischju in batch 55), a so efficienza è l'efficacità di mischju ùn sò micca soddisfacenti.Adopta u metudu di mischju di bolle, in quale l'aria hè introdutta in u fondu di a camera di mistura per creà bolle in u liquidu, dopu chì u vortice putente pò ottene un mischju cumpletu in pochi seconde.L'esperimenti di mischju di bolle sò stati realizati è i risultati sò presentati in Figura Supplementaria S6.Pò esse vistu chì quandu una pressione di 0,10 bar hè appiicata, u mischju cumpletu dura circa 8 seconde.Aumentendu a pressione à 0,20 bar, u mischju cumpletu hè ottenutu in circa 2 seconde.I metudi per calculà l'efficienza di mischju sò presentati in a sezione Metudu.(3) Aduprate un magnetu di rubidium per estrattà e perle, poi pressurize P3 (= 0,17 bar) attraversu u portu P per traslassi i reagenti in a camera di rifiuti.Nantu à fig.4b,c mostra i passi di lavà per caccià impurità da a mostra cum'è seguente: (1) A suluzione di lavatura A da a camera W1 hè scaricata in a camera di mistura di pressione P1.(2) Allora fate u prucessu di mischju di bolle.(3) A suluzione di lavare A hè trasferita à a camera di liquidu di scarti, è i microbeads in a camera di mischju sò tirati fora da u magnetu.Lavà W (Fig. 4c) era simili à lavà A (Fig. 4b).Hè da nutà chì ogni passu di lavaggio A è W hè statu fattu duie volte.A figura 4d mostra i passi di l'eluzione per eluzione di l'RNA da e perle;i passi di l'eluzione è di l'introduzione di mischju sò listessi cum'è l'adsorption di RNA è i passi di lavaggio descritti sopra.Quandu i reagenti di l'eluzione sò trasferiti in a camera di reazione PCR sottu pressioni P3 è P4 (= 0,23 bar), a pressione critica hè ghjunta per sigillà u bracciu di a camera di reazione PCR.In listessu modu, a pressione P4 aiuta ancu à segellà u passaghju à a camera di rifiuti.Cusì, tutti i reagenti di l'eluzione sò stati distribuiti uniformemente trà e quattru camere di reazione PCR per inizià e reazioni PCR multiplex.A prucedura sopra hè presentata in Supplementary Movie S6.
In u passu di l'adsorption di l'RNA, u campione hè introduttu in l'inlet M è injected in a camera di mischju cù a suluzione di perle precedentemente almacenata.Dopu à mischjà è sguassate i granuli, i reagenti sò distribuiti in a camera di rifiuti.b è c passaggi di lavare, introduci diversi reagenti di lavaggio pre-magazzini in a camera di mischju, è dopu à mischjà è sguassate e perle, trasferisce i reagenti à a camera di liquidu di scarti.d Passu d'eluzione: Dopu avè introduttu i reagenti di l'eluzione, u mischju è l'estrazione di perle, i reagenti sò trasferiti à a camera di reazione PCR.E curve mostranu u flussu di travagliu è i paràmetri rilativi di e diverse tappe.A pressione hè a pressione esercitata attraversu e camere individuali.U voluminu hè u voluminu di liquidu in a camera di mischju.Tutte e barre di scala sò 1 cm.I dati crudi sò furniti cum'è schedarii di dati crudi.
Una prucedura di prova PCR hè stata eseguita è a Figura Supplementaria S7 presenta profili termichi chì includenu 20 minuti di tempu di trascrizione inversa è 60 minuti di tempu di ciclu termicu (95 è 60 ° C), cù un ciclu termale essendu 90 s (Film supplementu S7)..FAST-POCT richiede menu tempu per compie un ciclu termale (90 seconde) cà RT-PCR convenzionale (180 seconde per un ciclu termale).Questu pò esse spiegatu da l'altu rapportu di superficia à u voluminu è a bassa inerzia termica di a camera di reazione micro-PCR.A superficia di a camera hè 96,6 mm2 è u voluminu di a camera hè 25 mm3, facendu u rapportu superficia à u voluminu di circa 3,86.Cum'è vistu in a Figura Supplementaria S10, l'area di prova PCR di a nostra piattaforma hà una scanalatura nantu à u pannellu posteriore, facendu u fondu di a camera PCR di 200 µm di spessore.Un pad elasticu termoconduttivu hè attaccatu à a superficia di riscaldamentu di u controller di temperatura, assicurendu un cuntattu strettu cù a parte posteriore di a casella di prova.Questu reduce l'inerzia termica di a piattaforma è migliurà l'efficienza di riscaldamentu / raffreddamentu.Durante u ciclicu termale, a paraffina incrustata in a piattaforma si fonde è scorri in a camera di reazione PCR, agiscenu cum'è un sigillante per prevene l'evaporazione di i reagenti è a contaminazione ambientale (vede Movie Supplementary S8).
Tutti i prucessi di rilevazione PCR descritti sopra sò stati cumplettamente automatizati utilizendu un strumentu FAST-POCT customizatu, custituitu da una unità di cuntrollu di pressione programata, una unità di estrazione magnetica, una unità di cuntrollu di temperatura, è una unità di cattura è trasfurmazioni di signali fluorescenti.Da nutà, avemu usatu a piattaforma FAST-POCT per l'isolamentu di l'RNA è dopu utilizatu i campioni di RNA estratti per e reazioni di PCR utilizendu u sistema FAST-POCT è u sistema PCR di desktop per paragunà.I risultati eranu quasi listessi cum'è mostratu in a Figura Supplementaria S8.L'operatore esegue un compitu simplice: introduce a mostra in a camera M è inserisce a piattaforma in u strumentu.I risultati di test quantitativi sò dispunibuli in circa 82 minuti.L'infurmazioni detallate nantu à l'arnesi FAST-POCT ponu esse truvate in a figura supplementaria.C9, C10 è C11.
L'influenza causata da i virus influenza A (IAV), B (IBV), C (ICV) è D (IDV) hè un fenomenu globale cumuni.Di questi, l'IAV è l'IBV sò rispunsevuli di i casi più severi è di l'epidemie staghjunali, infettendu 5-15% di a pupulazione mundiale, causendu 3-5 milioni di casi severi è causendu 290,000-650,000 morti annu.Malatie respiratorie56,57.U diagnosticu precoce di IAV è IB hè essenziale per riduce a morbidità è a carica economica assuciata.Trà e tecniche di diagnostichi dispunibili, a reazione di a catena di polimerasi di transcriptase inversa (RT-PCR) hè cunsiderata a più sensibile, specifica è precisa (> 99%)58,59.Trà e tecniche di diagnostichi dispunibili, a reazione di a catena di polimerasi di transcriptase inversa (RT-PCR) hè cunsiderata a più sensibile, specifica è precisa (> 99%)58,59.Среди доступных диагностических методов полимеразная цепная реакция с обратной тратной тратной Транскро-зная ется наиболее чувствительной, специфичной и точной (> 99%)58,59.Trà i metudi di diagnostichi dispunibili, a reazione di a catena di polimerasi di transcriptase inversa (RT-PCR) hè cunsiderata a più sensibile, specifica è precisa (> 99%)58,59. Из доступных диагностических методов полимеразная цепная реакция с обратной транских (Из доступных с обратной транских) ся наиболее чувствительной, специфичной и точной (>99%)58,59.Di i metudi di diagnostichi dispunibili, a reazione di a catena di polimerasi di transcriptase inversa (RT-PCR) hè cunsiderata a più sensibile, specifica è precisa (> 99%)58,59.Tuttavia, i metudi tradiziunali di RT-PCR necessitanu pipetting ripetutu, mischju, dispensazione è trasferimentu di fluidu, limitendu u so usu da i prufessiunali in paràmetri limitati di risorse.Quì, a piattaforma FAST-POCT hè stata aduprata per a rilevazione PCR di IAV è IBV, rispettivamente, per ottene u so limitu più minimu di rilevazione (LOD).Inoltre, l'IAV è l'IBV sò stati multiplexati per discriminà trà diversi patotipi trà spezie, chì furnisce una piattaforma promettente per l'analisi genetica è a capacità di trattà accuratamente a malatia.
Nantu à fig.5a mostra i risultati di u test PCR HAV utilizendu 150 µl di RNA virali purificatu cum'è un campione.Nantu à fig.5a (i) mostra chì à una cuncentrazione HAV di 106 copies / ml, l'intensità di fluorescenza (ΔRn) pò ghjunghje à 0,830, è quandu a cuncentrazione hè ridutta à 102 copies/ml, ΔRn pò ancu ghjunghje à 0,365, chì currisponde à più altu di quellu. di u gruppu di cuntrollu negativu viotu (0,002), circa 100 volte più altu.Per quantification basatu nantu à sei spirimenti indipindenti, una curve calibration lineari hè statu generatu trà log cuncintrazzioni è ciclu threshold (Ct) di IAV (Fig. 5a (ii)), R2 = 0.993, chì varieghja da 102-106 copies / mL.i risultati sò in bonu accordu cù i metudi RT-PCR convenzionali.Nantu à fig.5a (iii) mostra l'imaghjini fluorescenti di i risultati di a prova dopu à 40 cicli di a piattaforma FAST-POCT.Avemu trovu chì a piattaforma FAST-POCT pò detectà HAV finu à 102 copies / mL.In ogni casu, u metudu tradiziunale ùn hà micca un valore Ct à 102 copies/mL, facendu un LOD di circa 103 copies/mL.Avemu l'ipotesi chì questu pò esse dovutu à l'alta efficienza di a mistura di bolle.L'esperimenti di test PCR sò stati realizati nantu à l'ARN IAV purificatu per evaluà diversi metudi di mischju, cumpresu u mischju di agitazione (stessu metudu di mischju cum'è in l'operazione RT-PCR convenzionale), mischju di fiala (stu metudu, 3 s à 0,12 bar) è senza mischju cum'è un gruppu di cuntrollu. ..I risultati ponu esse truvati in Figura Supplementaria S12.Si pò vede chì à una cuncentrazione di RNA più altu (106 copies/mL), i valori Ct di i diversi metudi di mischju sò quasi listessi per u mischju di bolle.Quandu a cuncentrazione di l'ARN hè cascata à 102 copies / mL, u mischju di agitazione è i cuntrolli ùn anu micca valori Ct, mentre chì u metudu di u mischju di bolle hà ancu datu un valore Ct di 36,9, chì era sottu à u limitu Ct di 38. I risultati mostranu una caratteristica di mistura dominante. vesicule, chì hè statu ancu dimustratu in altre letteratura, chì pò ancu spiegà perchè a sensibilità di a piattaforma FAST-POCT hè ligeramente più altu ch'è RT-PCR convenzionale.Nantu à fig.5b mostra i risultati di l'analisi PCR di campioni di RNA IBV purificati chì varianu da 101 à 106 copie/ml.I risultati eranu simili à a prova IAV, ottenendu un R2 = 0.994 è un LOD di 102 copies/mL.
una analisi PCR di u virus di l'influenza A (IAV) cù concentrazioni di IAV chì varieghja da 106 à 101 copie/mL utilizendu buffer TE cum'è cuntrollu negativu (NC).(i) Curva di fluorescenza in tempu reale.(ii) Curva di calibrazione lineare trà a concentrazione logaritmica di l'ARN IAV è u sogliu di ciclu (Ct) per i metudi di teste FAST è convenzionali.(iii) Image fluorescente IAV FAST-POCT dopu 40 cicli.b, rilevazione PCR di virus influenza B (IBV) cù (i) spettru di fluorescenza in tempu reale.(ii) Curva di calibrazione lineare è (iii) Immagine di fluorescenza FAST-POCT IBV dopu 40 cicli.U limitu più bassu di rilevazione (LOD) per IAV è IBV chì utilizanu a piattaforma FAST-POCT era 102 copies/mL, chì hè più bassu di i metudi convenzionali (103 copies/mL).c I risultati di test multiplex per IAV è IBV.GAPDH hè stata utilizata cum'è un cuntrollu pusitivu è u buffer TE hè stata utilizata cum'è un cuntrollu negativu per prevene a pussibuli contaminazione è l'amplificazione di fondo.Quattru tipi di campioni diffirenti ponu esse distinti: (1) campioni negativi solu per GAPDH ("IAV-/IBV-");(2) Infezzione IAV ("IAV+/IBV-") cù IAV è GAPDH;(3) Infezzione IBV ("IAV-/IBV +") cù IBV è GAPDH;(4) Infezzione IAV/IBV (“IAV+/IBV+”) cù IAV, IBV è GAPDH.A linea punteggiata rapprisenta a linea di soglia.n = 6 esperimenti biologicamente indipendenti sò stati realizati, i dati sò mostrati cum'è ± deviazione standard.I dati crudi sò presentati cum'è schedarii di dati crudi.
Nantu à fig.5c mostra i risultati di u test di multiplexing per IAV/IBV.Quì, u lisatu di virus hè statu utilizatu cum'è una soluzione di mostra in u locu di l'RNA purificatu, è quattru primers per IAV, IBV, GAPDH (cuntrollu pusitivu) è buffer TE (cuntrollu negativu) sò stati aghjuntu à quattru camere di reazione diverse di a piattaforma FAST-POCT.I cuntrolli pusitivi è negativi sò usati quì per prevene a pussibuli contaminazioni è a rinfurzà di u fondu.I testi sò stati divisi in quattru gruppi: (1) campioni GAPDH-negativi ("IAV-/IBV-");(2) IAV-infected ("IAV+/IBV-") versus IAV è GAPDH;(3) IBV-.infettatu ("IAV-") -/IBV+") IBV è GAPDH;(4) Infezzione IAV/IBV (“IAV+/IBV+”) cù IAV, IBV è GAPDH.Nantu à fig.5c mostra chì quandu sò stati applicati campioni negativi, l'intensità di fluorescenza ΔRn di a camera di cuntrollu pusitivu era 0.860, è u ΔRn di IAV è IBV era simile à u cuntrollu negativu (0.002).Per i gruppi IAV+/IBV-, IAV-/IBV+ è IAV+/IBV+, e camere IAV/GAPDH, IBV/GAPDH è IAV/IBV/GAPDH anu mostratu una intensità di fluorescenza significativa, rispettivamente, mentre chì l'altri camere anu ancu mostratu intensità di fluorescenza in fondu. livellu di 40 dopu à u ciclicu termale.Da e teste sopra, a piattaforma FAST-POCT hà dimustratu una specificità eccezziunale è ci hà permessu di patotipà simultaneamente diversi virus di l'influenza.
Per validà l'applicabilità clinica di FAST-POCT, avemu testatu 36 campioni clinichi (esemplari di tampone nasale) da pazienti IB (n = 18) è cuntrolli non-IB (n = 18) (Figura 6a).L'infurmazione di u Pacientu hè presentata in a Tabella Supplementaria 3. U statutu d'infezzione IB hè statu cunfirmatu indipindente è u protocolu di studiu hè statu appruvatu da l'Università di Zhejiang First Affiliated Hospital (Hangzhou, Zhejiang).Ogni mostra di pazienti hè stata divisa in duie categorie.Unu hè statu processatu cù FAST-POCT è l'altru hè statu processatu cù un sistema PCR di desktop (SLAN-96P, Cina).I dui saggi utilizanu i stessi kit di purificazione è rilevazione.Nantu à fig.6b mostra i risultati di FAST-POCT è PCR di trascrizione inversa convenzionale (RT-PCR).Avemu paragunatu l'intensità di fluorescenza (FAST-POCT) cù -log2 (Ct), induve Ct hè u sogliu di u ciclu per a RT-PCR convenzionale.Ci era un bonu accordu trà i dui metudi.FAST-POCT è RT-PCR anu dimustratu una forte correlazione positiva cù un valore di u ratio di Pearson (r) di 0.90 (Figura 6b).Dopu avemu valutatu a precisione diagnostica di FAST-POCT.A distribuzione di l'intensità di fluorescenza (FL) per i mostri pusitivi è negativi sò stati furniti cum'è una misura analitica indipendente (Fig. 6c).I valori FL eranu significativamente più altu in i pazienti IB chì in i cuntrolli (****P = 3.31 × 10-19; test t-tailed two-tailed) (Fig. 6d).In seguitu, e curve di e caratteristiche operative di u receptore IBV (ROC) sò state tracciate.Avemu trovu chì a precisione di diagnostica era assai bona, cù una zona sottu a curva di 1 (Fig. 6e).Per piacè nutate chì a causa di l'urdinamentu obligatoriu di maschere in Cina per via di COVID-19 da u 2020, ùn avemu micca identificatu i pazienti cù IBD, cusì tutti i specimens clinichi pusitivi (vale à dì, esemplari di tampone nasale) eranu solu per IBV.
Disegnu di studiu clinicu.Un totale di 36 campioni, cumprese 18 campioni di pazienti è 18 cuntrolli non-influenza, sò stati analizati cù a piattaforma FAST-POCT è RT-PCR convenzionale.b Valutà a cunsistenza analitica trà FAST-POCT PCR è RT-PCR convenzionale.I risultati sò stati correlati positivamente (Pearson r = 0,90).c Livelli di intensità di fluorescenza in 18 pazienti IB è 18 cuntrolli.d In i pazienti IB (+), i valori FL eranu significativamente più altu ch'è in u gruppu di cuntrollu (-) (****P = 3.31 × 10-19; test t-coda; n = 36).Per ogni trama quadrata, u marcatu nìvuru in u centru rapprisenta a mediana, è e linee di fondu è superiore di a casella rapprisentanu i percentili 25 è 75, rispettivamente.I whiskers si estendenu à i punti di dati minimi è massimi, chì ùn sò micca cunsiderati outliers.e curva ROC.A linea punteggiata d rapprisenta u valore di u limitu stimatu da l'analisi ROC.L'AUC per IBV hè 1. I dati crudi sò furniti cum'è schedarii di dati crudi.
In questu articulu, presentemu FAST, chì hà e caratteristiche richieste per un POCT ideale.I vantaghji di a nostra tecnulugia includenu: (1) Dosing versatile (cascata, simultanea, sequenziale è selettiva), liberazione à dumanda (liberazione rapida è proporzionale di pressione applicata) è operazione affidabile (vibrazione à 150 gradi) (2) almacenamentu longu. (2 anni di prova accelerata, perdita di pisu circa 0,3%);(3) a capacità di travaglià cù liquidi cù una larga gamma di wettability è viscosità (viscosità finu à 5500 cP);(4) Economicu (U costu materiale stimatu di u dispusitivu FAST-POCT PCR hè di circa US $ 1).Cumminendu dispensatori multifunzionali, una piattaforma integrata FAST-POCT per a rilevazione PCR di virus influenza A è B hè stata dimustrata è applicata.FAST-POCT dura solu 82 minuti.I testi clinichi cù 36 campioni di tamponi nasali mostranu una bona concordanza in l'intensità di fluorescenza cù RT-PCR standard (coefficienti Pearson> 0.9).I testi clinichi cù 36 campioni di tamponi nasali mostranu una bona concordanza in l'intensità di fluorescenza cù RT-PCR standard (coefficienti Pearson> 0.9).Клинические тесты с 36 образцами мазков из носа показали хорошее соответствие интестов из носа ндартной ОТ-ПЦР (коэффициенты Пирсона > 0,9).I testi clinichi cù 36 campioni di tamponi nasali dimustranu un bonu accordu cù l'intensità di fluorescenza di RT-PCR standard (coefficienti di Pearson> 0.9). RT-PCR Клинические испытания 36 образцов мазков из носа показали хорошее совпадение интение интенцов из носа показали хорошее совпадение интение интенцов тандартной ОТ-ПЦР (коэффициент Пирсона > 0,9).A prova clinica di 36 campioni di tampone nasale hà dimustratu un bonu accordu di intensità di fluorescenza cù RT-PCR standard (coefficient Pearson> 0.9).In parallelu cù stu travagliu, diversi metudi biochimichi emergenti (per esempiu, ciculu termale di plasma, immunoassays senza amplificazione, è saggi di funziunamentu di nanocorpu) anu dimustratu u so potenziale in POCT.Tuttavia, a causa di a mancanza di una piattaforma POCT cumplettamente integrata è robusta, questi metudi necessitanu inevitabbilmente prucedure di pre-processazione separati (per esempiu, isolazione di RNA44, incubazione45 è lavatura46), chì cumplementa ancu u travagliu attuale cù questi metudi per implementà funzioni POCT avanzate cù i paràmetri richiesti.prestazione fetch-in-response-output.In questu travagliu, ancu s'è a pompa d'aria utilizata per attivà a valvula FAST hè abbastanza chjuca per esse integrata in un strumentu benchtop (Fig. S9, S10), ancu cunsumà una putenza significativa è genera rumore.In principiu, e pompe pneumatiche di fattore di forma più chjuca ponu esse rimpiazzate da altri mezi, cum'è l'usu di forza elettromagnetica o attuazione di dita.Ulteriori miglioramenti ponu include, per esempiu, l'adattazione di kit per saggi biochimici differenti è specifichi, utilizendu novi metudi di rilevazione chì ùn necessitanu micca sistemi di riscaldamentu / raffreddamentu, fornendu cusì una piattaforma POCT senza arnesi per applicazioni PCR.Cridemu chì, datu chì a piattaforma FAST furnisce una manera di manipulà i liquidi, credemu chì a tecnulugia FAST pruposta presenta u putenziale di creà una piattaforma cumuna micca solu per teste biomediche, ma ancu per u monitoraghju ambientale, teste di qualità di l'alimentu, materiale è sintesi di droghe. ..
A cullizzioni è l'usu di esemplari di tamponi nasali umani sò stati appruvati da u Cumitatu d'Etica di u Primu Hospital Affiliatu di l'Università di Zhejiang (IIT20220330B).Sò stati raccolti 36 campioni di tamponi nasali, chì implicanu 16 adulti < 30 anni, 7 adulti > 40 anni, è 19 masci, 17 femine.Sò stati raccolti 36 campioni di tamponi nasali, chì implicanu 16 adulti < 30 anni, 7 adulti > 40 anni, è 19 masci, 17 femine.Было собрано 36 образцов мазков из носа, в которых приняли участие 16 взрослых мазков из носа, в которых приняли участие 16 взрослых 30 летх4, взрослых 30 летро лет, 19 мужчин и 17 женщин.Trentasei esemplari di tamponi nasali sò stati raccolti da 16 adulti < 30 anni, 7 adulti più di 40 anni, 19 omi è 17 donne..I dati demografichi sò presentati in a Tabella Supplementaria 3. L'accunsentu infurmatu hè statu ottenutu da tutti i participanti.Tutti i participanti eranu suspettati di avè l'influenza è sò stati testati volontariamente senza compensazione.
A basa FAST è a tapa sò fatti di l'acidu polilatticu (PLA) è stampati da a stampante Ender 3 Pro 3D (Shenzhen Transcend 3D Technology Co., Ltd.).A cinta doppia face hè stata acquistata da Adhesives Research, Inc. Model 90880. Film PET 100 µm thick hè statu acquistatu da McMaster-Carr.Sia l'adesivu è a film PET sò stati tagliati cù u cutter Silhouette Cameo 2 da Silhouette America, Inc. U film elasticu hè fattu di materiale PDMS per injezione.Prima, una cornice PET di 200 µm di spessore hè stata tagliata cù un sistema laser è incollata à una foglia di PMMA di 3 mm di spessore cù una cinta adhesiva bifacciale di 100 µm.U precursore PDMS (Sylgard 184; Part A: Part B = 10: 1, Dow Corning) hè stata poi versata in u moldu è una barra di vetru hè stata utilizata per sguassà l'excedente PDMS.Dopu a curazione à 70 ° C. per 3 ore, a film PDMS 300 μm grossu puderia esse sbuchjata da u moldu.
I ritratti per a distribuzione versatile, a publicazione nantu à a dumanda è u rendiment affidabile sò fatti cù una camera d'alta velocità (Sony AX700 1000 fps).L'agitateur orbital utilisé dans le test de fiabilité a été acheté auprès de SCILOGEX (SCI-O180).A pressione di l'aria hè generata da un compressore d'aria, è parechji regulatori di pressione di precisione digitale sò usati per aghjustà u valore di pressione.U prucessu di prova di u cumpurtamentu di u flussu hè u seguitu.Una quantità predeterminata di fluidu hè stata injectata in u dispusitivu di prova è una camera d'alta velocità hè stata aduprata per registrà u cumpurtamentu di u flussu.L'imaghjini fissi sò stati pigliati da i video di u cumpurtamentu di u flussu à i tempi fissi, è l'area restante hè stata calculata cù u software Image-Pro Plus, chì hè stata multiplicata da a prufundità di a camera per calculà u voluminu.I dettagli di u sistema di teste di cumportamentu di u flussu ponu esse truvati in a Figura Supplementaria S4.
Iniettare 50 µl di microsfere e 100 µl di acqua deionizzata nel dispositivo di miscelazione della fiala.Fotografie di prestazioni miste sò state pigliate cù una camera d'alta velocità ogni 0.1 seconde à pressioni di 0.1 bar, 0.15 bar è 0.2 bar.L'infurmazione di pixel durante u prucessu di fusione pò esse ottenuta da queste immagini cù u software di trattamentu di foto (Photoshop CS6).È l'efficienza di mischju pò esse ottenuta cù a seguente Equazione 53.
induve M hè l'efficienza di mistura, N hè u numeru tutale di pixel di mostra, è ci è \(\bar{c}\) sò e cuncentrazioni nurmalizate è previste.L'efficienza di mischju varieghja da 0 (0%, senza mischju) à 1 (100%, cumpletamente mischju).I risultati sò mostrati in Figura Supplementaria S6.
Kit RT-PCR in tempu reale per IAV è IBV, inclusi campioni di RNA IAV è IBV (cat. no. RR-0051-02/RR-0052-02, Liferiver, China), tampon Tris-EDTA (TE buffer no. B541019). , Sangon Biotech, China), Kit di Purificazione di RNA Control Positive (Part No. Z-ME-0010, Liferiver, China) è Solu GAPDH (Part No. M591101, Sangon Biotech, China) sò dispunibuli cummerciale.U kit di purificazione di l'RNA include un buffer di legame, lavare A, lavare W, eluente, microsfere magnetiche è un trasportatore acrilicu.I kit RT-PCR in tempu reale IAV è IBV includenu a mistura di rilevazione di PCR di l'acidu nucleicu IFVA è l'enzima RT-PCR.Aggiungere 6 µl di AcrylCarrier e 20 µl di perle magnetiche a 500 µl di soluzione tampone di legame, agitare bene e poi preparare la soluzione di perle.Aggiungere 21 ml di etanolo ai lavaggi A e W, agitare bene per ottenere soluzioni di lavaggi A e W, rispettivamente.Poi, 18 µl di miscela fluorescente di PCR con acido nucleico IFVA e 1 µl di enzima RT-PCR sono stati aggiunti a 1 µl di soluzione TE, agitati e centrifugati per alcuni secondi, ottenendo 20 µl di primer IAV e IBV.
Segui a seguente prucedura di purificazione di RNA: (1) Adsorption di RNA.Pipettare 526 µl di soluzione pellet in un tubo da centrifuga da 1,5 ml e aggiungere 150 µl di campione, poi agitare manualmente il tubo su e giù 10 volte.Trasferite 676 µl di a mistura à a colonna di affinità è centrifuga à 1,88 x 104 g per 60 seconde.I dreni successivi sò allora scartati.(2) U primu stadiu di lavà.Aggiungere 500 µl di soluzione di lavaggio A alla colonna di affinità, centrifugare a 1,88 x 104 g per 40 s, e scartare la soluzione usata.Stu prucessu di lavà hè ripetutu duie volte.(3) a seconda tappa di lavà.Aggiungere 500 µl di soluzione di lavaggio W alla colonna di affinità, centrifugare a 1,88 x 104 g per 15 s e scartare la soluzione usata.Stu prucessu di lavà hè ripetutu duie volte.(4) Eluzione.Aggiungere 200 µl di eluato alla colonna di affinità e centrifugare a 1,88 x 104 g per 2 min.(5) RT-PCR: L'eluate hè stata iniettata in 20 μl di a suluzione di prima in un tubu PCR, dopu u tubu hè statu piazzatu in un apparatu di test PCR in tempu reale (SLAN-96P) per realizà u prucessu RT-PCR.L'interu prucessu di rilevazione dura circa 140 minuti (20 minuti per a purificazione di RNA è 120 minuti per a rilevazione PCR).
526 µl di soluzione di perline, 1000 µl di soluzione di lavaggio A, 1000 µl di soluzione di lavaggio W, 200 µl di eluato e 20 µl di soluzione di primer sono stati aggiunti e conservati nelle camere M, W1, W2, E e camere di rilevazione PCR.Assemblea piattaforma.Dopu, 150 µl di u campione sò stati pipettati in a camera M è a piattaforma FAST-POCT hè stata inserita in l'instrumentu di prova mostratu in a Figura Supplementaria S9.Dopu à circa 82 minuti, i risultati di a prova eranu dispunibili.
À moins qu'il ne soit indiqué autrement, tous les résultats des tests sont présentés en moyenne ± SD après un minimum de six répliques utilisant uniquement la plateforme FAST-POCT et des échantillons biologiquement indépendants.Nisuna dati hè statu esclusu da l'analisi.L'esperimenti ùn sò micca casuali.I circadori ùn anu micca cecu à i travaglii di gruppu durante l'esperimentu.
Per più infurmazione nantu à u disignu di studiu, vede l'abstrattu di u Rapportu di Ricerca di Natura ligata à questu articulu.
I dati chì sustenenu i risultati di stu studiu sò dispunibili in Informazioni supplementari.Questu articulu furnisce i dati originali.
Chagla, Z. & Madhukar, P. I boosters COVID-19 in e nazioni ricche ritardanu i vaccini per tutti.Chagla, Z. & Madhukar, P. I boosters COVID-19 in e nazioni ricche ritardanu i vaccini per tutti.Chagla, Z. è Madhukar, P. Boosters COVID-19 in i paesi ricchi ritardanu i vaccini per tutti.Chagla, Z. è Madhukar, P. A revaccinazione di COVID-19 in i paesi ricchi ritardarà a vaccinazione per tutti.Medicina naziunale.27, 1659-1665 (2021).
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