Éilíonn straitéisí diagnóiseacha traidisiúnta chun galair thógálacha a bhrath go n-úsáidfear uirlisí benchtop nach bhfuil oiriúnach le haghaidh tástála pointe cúraim (POCT).Is teicneolaíocht an-mhion-bheag, uathoibrithe agus chomhtháite é micrea-shreabhachleacht atá ag teacht chun cinn atá ina rogha malartach féideartha ar mhodhanna traidisiúnta le haghaidh diagnóisic thapa, chruinn ar chostas íseal ar an láthair.Úsáidtear modhanna diagnóiseacha móilíneacha go forleathan i bhfeistí microfluidic mar na modhanna is éifeachtaí chun pataigin a bhrath.Déanann an t-athbhreithniú seo achoimre ar dhul chun cinn le déanaí i ndiagnóisic mhóilíneach bunaithe ar mhicrea-sreabhán ar ghalair thógálacha ó thaobh acadúil agus tionsclaíochta de.Ar dtús, déanaimid cur síos ar ghnáthphróiseáil aigéid núicléacha ar sliseanna, lena n-áirítear réamhchóireáil samplach, aimpliú, agus léamh comharthaí.Ansin déantar comparáid idir tréithe, buntáistí agus míbhuntáistí na gceithre chineál ardán microfluidic.Ansin, pléifimid úsáid thástálacha digiteacha chun aigéid núicléacha a chainníochtú absalóideach.Déantar feistí diagnóiseacha móilíneacha micrea-sreabhach-bhunaithe clasaiceacha agus tráchtála le déanaí a achoimriú mar fhianaise ar staid reatha an mhargaidh.Mar fhocal scoir, molaimid treoracha don todhchaí le haghaidh diagnóis mhicrea-shreabhach de ghalair thógálacha.
Is iad pataiginí, lena n-áirítear baictéir, víris agus paraisítí, is cúis le galair thógálacha, a dháiltear ar fud an domhain.Murab ionann agus galair eile, éiríonn pataiginí ionfhabhtaithe go tapa agus scaipeann siad idir daoine agus ainmhithe óstacha trí ionaclú, trí mheáin aeir agus uisce [1].Tá cosc ar ghalair thógálacha ríthábhachtach mar bheart sláinte poiblí.Trí phríomhstraitéis chun galair thógálacha a chomhrac: (1) foinse an ionfhabhtaithe a rialú;(2) briseadh ar an gcosán tarchurtha;(3) cosaint daonraí so-ghabhálacha.I measc na bpríomhstraitéisí, meastar gurb é rialú foinse an ionfhabhtaithe an straitéis is tábhachtaí mar gheall ar a áisiúlacht agus ar chostas íseal.Tá diagnóis mhear, leithlisiú agus cóireáil daoine aonair ionfhabhtaithe ríthábhachtach, agus éilíonn siad straitéisí diagnóiseacha tapa, íogaire agus cruinn [2].De ghnáth, comhcheanglaíonn diagnóis reatha galair thógálacha scrúdú cliniciúil bunaithe ar chomharthaí agus comharthaí agus staidéir saotharlainne ar nós cultúr cille agus diagnóisic mhóilíneach, a éilíonn pearsanra oilte, nósanna imeachta dian ar shaothar, agus trealamh tástála costasach [3, 4].Teastaíonn diagnóis áitiúil thapa, neamhchostasach agus chruinn chun ráigeanna de ghalair thógálacha a chosc, go háirithe i limistéir atá teoranta ó thaobh acmhainní de ina bhfuil galair thógálacha coitianta agus trom [5], chomh maith le cóireáil san fhásach nó ar an gcatha, áit nach féidir éigeandálaí a thuar..tá cúram leighis teoranta [6].Sa chomhthéacs seo, is teicneolaíocht í micreashreabhán a chomhcheanglaíonn teicneolaíochtaí córais micrea-leictrimheicniúla, nanaitheicneolaíocht, nó eolaíocht ábhair le haghaidh ionramháil beacht sreabhán [7,8,9,10], ag soláthar féidearthachtaí nua maidir le brath pointe cúraim (POCT).(c) gníomhairí ionfhabhtaíocha lasmuigh d'ospidéil agus de shaotharlanna.I gcomparáid le diagnóisic traidisiúnta am-íditheach, cuireann teicneolaíocht mhicrea-sreabhach coigilteas samplach agus costais ar fáil do dhiagnóisic mhóilíneach le linn ráigeanna galair.Is é is cúis le scaipeadh domhanda an ghalair coronavirus 2019 (COVID-19) ná géar-shiondróm riospráide coróinvíreas 2 (SARS-CoV-2), agus mar sin leagtar béim arís ar thábhacht na micri-shreabhach chun an phaindéim a chosc agus a rialú go tráthúil [11, 12 , 13].Murab ionann agus diagnóisic thraidisiúnta, úsáideann POCT microfluidic gléasanna iniompartha beaga ó anailísí benchtop go stiallacha tástála beaga taobh-srutha chun tástáil a dhéanamh gar don phointe samplála [14].Is éard atá i gceist leis na tástálacha seo ná ullmhúchán simplíoch ar bith nó gan sampla ar bith, aimpliú tapa comharthaí, agus léamha comharthaí íogaire as a dtagann achar gearr agus torthaí cruinne laistigh de nóiméid.Tá infhaighteacht agus mais tháirgeadh na n-ionstraimí cúram sláinte microfluidic-bhunaithe tar éis a n-iarratas diagnóiseach éifeachtach ó thaobh costais agus díreach a leathnú lasmuigh den ospidéal, in aice leis an othar, agus fiú sa bhaile.
I measc na straitéisí atá ann cheana féin chun galair thógálacha a dhiagnóisiú, tá diagnóisic mhóilíneach ar cheann de na cinn is íogaire [15, 16].Ina theannta sin, is minic a úsáidtear diagnóisic mhóilíneach mar an caighdeán óir chun COVID-19 a bhrath go leanúnach, rud a fhágann gur féidir réigiúin RNA nó DNA a bhaineann go sonrach le víreas a bhrath go díreach roimh thús freagra imdhíonachta [17, 18].San athbhreithniú reatha, cuirimid i láthair an dul chun cinn is déanaí i bpróisis dhiagnóiseacha móilíneacha bunaithe ar mhicrea-shreabhach do ghalair thógálacha, ó pheirspictíocht acadúil go peirspictíochtaí tionsclaíochta amach anseo (Fíor 1).Cuirfimid tús le trí phríomhchéim maidir le haigéad núicléach a bhrath: réamhchóireáil samplach ar sliseanna, aimpliú aigéid núicléigh, agus léamh comharthaí.Ansin rinneamar comparáid idir cineálacha éagsúla ardáin mhicrea-shreabhach lena struchtúr agus lena bhfeidhm, ag taispeáint tréithe uathúla (neartanna agus laigí).Déantar tuilleadh plé ar bhrath digiteach aigéid núicléacha agus tugtar é mar shampla de theicneolaíocht tríú glúin chun móilíní pataigin ionfhabhtaíoch a chainníochtú absalóideach.Ina theannta sin, cuirfear roinnt feistí POCT tráchtála tipiciúil agus is déanaí i láthair chun staid reatha an mhargaidh POCT micreashreabhach le haghaidh diagnóisic mhóilíneach a léiriú.Déanfaimid plé freisin agus míneoimid ár bhfís d’iarratais amach anseo.
Is féidir modúil sliseanna microfluidic le haghaidh braite aigéad núicléach a roinnt i dtrí chatagóir (sampláil, aithint, agus comharthaíocht) de réir a bhfeidhmeanna [19].I measc na modúl seo, tuigeann an modúl samplála go príomha lysis samplach agus eastóscadh aigéad núicléach.Rialaíonn an modúl braiteora go príomha ar chomhshó agus aimpliú comharthaí aigéad núicléach.Aimsíonn an modúl comharthaíochta an comhartha arna thiontú agus arna phróiseáil ag an modúl braite.Bunaithe ar an bpróiseas chun aigéid núicléacha a bhrath ar sliseanna, déanfaimid achoimre ar na sliseanna éagsúla ar féidir leo an fheidhm "ionchuir agus aschuir" a bhaint amach.
Is é an chéad chéim i mbrath aigéid núicléigh ná eastóscadh aigéid núicléigh, ie an sprioc-aigéad núicléach a leithlisiú ón sampla bunaidh.Déantar eastóscadh aigéid núicléacha chun aigéid núicléacha a íonú ó ábhair shalaithe mhóilíneacha eile, sláine struchtúr príomhúil na móilíní aigéid núicléigh a chinntiú, agus torthaí a bharrfheabhsú.Éilíonn eastóscadh aigéid núicléigh an lysis sampla riachtanach agus gabháil aigéid núicléacha, a mbíonn tionchar mór ag a cháilíocht agus a éifeachtúlacht ar thorthaí taighde agus diagnóiseacha.Féadfaidh aon fo-iarmhairtí caolchúiseacha le linn eastóscadh teorainn a chur le braiteadh breise.Mar shampla, tá bac ar mhodhanna imoibrithe slabhra polaiméireáis (PCR) agus lúb aimplithe isothermal (LAMP) ag roinnt tuaslagóirí orgánacha iarmharacha mar eatánól agus isopropanol in imoibrithe leithlisithe aigéid núicléacha [20].Is iad eastóscadh leachtach-leachtach agus eastóscadh soladach-chéim na modhanna is coitianta chun aigéid núicléacha a aonrú [21], áfach, tá eastóscadh leacht-leachtach ar sliseanna thar a bheith teoranta, ós rud é go bhfuil na himoibrithe a úsáidtear in eastóscadh leachtach-leachtach ina chúis le creimeadh an chuid is mó de na sliseanna microfluidic. .Anseo, tugaimid aird ar mhodhanna eastósctha céim soladacha atá bunaithe ar mhicrea-raon agus déanaimid comparáid idir a gcuid buntáistí agus míbhuntáistí.
Is ábhar tsubstráit é sileacain atá comhoiriúnach le haigéid núicléacha mar gheall ar a bhith-chomhoiriúnacht, a chobhsaíocht, agus a éasca le modhnú [22].Rud atá tábhachtach, nuair a dhéantar é a mhodhnú le shilice nó le hábhair eile, taispeánann an ilchodach seo airíonna chun aigéid núicléacha atá luchtaithe go diúltach a adsorbú faoi choinníollacha pH íseal, ard salainn agus é ag eluting le pH ard, réitigh salainn íseal.Bunaithe ar an bhfeiniméan seo, is féidir an t-aigéad núicléach a íonú.
Baineadh úsáid as foirmeacha éagsúla d'ábhair shilice-bhunaithe le haghaidh eastóscadh aigéad núicléasach i micreasreabhán, mar shampla coirníní shilice, púdair, scagairí microfiber, agus seicní shilice [23, 24, 25, 26].Ag brath ar airíonna an ábhair, is féidir ábhair atá bunaithe ar sileacain a úsáid i microcircuits ar bhealaí éagsúla.Mar shampla, is féidir gráinníní shilice, púdair, agus nana-scaoilteoirí tráchtála a chur go simplí i bpiocháin nó micreachainéil sceallóga microfluidic agus cuidiú le haigéid núicléacha a bhaint as samplaí [27, 28, 29].Is féidir seicní shilice dromchla-mhodhnaithe a úsáid freisin chun DNA ó phataiginí a íonú go tapa ar chostas íseal.Mar shampla, Wang et al.[30] Trí imoibrithe aimpliúcháin dínádúraithe a chomhcheangal le malartú slabhra trí mheán feisicle le seicní shilice atá brataithe le olagaishiúicrídí chitosan, tugadh isteach córas iniompartha ildánach a d'aimsigh 102-108 aonad foirmithe coilíneachta.(CFU)/ml Vibrio parahaemolyticus., agus bhí láithreacht an víris le feiceáil go héasca.Bhí Powell et al.[31] Baineadh úsáid as microarrays sileacain-bhunaithe ansin chun víreas heipitíteas C (HCV), víreas easpa imdhíonachta daonna (VEID), víreas Zika, agus papillomavirus daonna agus iomadú uathoibríoch a bhrath, inar forbraíodh micrea-imoibreoir tortach 1.3 μl chun víris RNA a ghabháil.agus aimpliú in situ a dhéanamh.Chomh maith leis na modhanna seo, tá ról lárnach ag microcolumns shilice atá modhnaithe ar an dromchla in eastóscadh aigéad núicléasach, toisc go n-ardaíonn céimseata agus airíonna an ábhair mhodhnúcháin éifeachtacht eastósctha go mór.Chen et al.[32] mhol sé ardán microfluidic chun RNA íseal-tiúchana a leithlisiú bunaithe ar mhicreacolúin sileacain aimín-brataithe.Comhtháthaíonn an gléas microfluidic seo sraith de mhicreaphiléir 0.25 cm2 ar fhoshraith sileacain chun éifeachtacht eastóscadh níos airde a bhaint amach trí dhearadh cóimheas ard-achar dromchla go toirt.Is é an buntáiste a bhaineann leis an dearadh seo ná gur féidir leis an bhfeiste microfluidic suas le 95% éifeachtacht eastóscadh aigéad núicléach a bhaint amach.Léiríonn na straitéisí sileacain-bhunaithe seo an luach a bhaineann le haigéid núicléacha a aonrú go tapa ar chostas íseal.I gcomhcheangal le sliseanna microfluidic, ní féidir le straitéisí eastóscadh sileacain-bhunaithe, ní hamháin éifeachtúlacht braite aigéad núicléach a mhéadú, ach freisin miniaturization agus comhtháthú feistí anailíse a éascú [20].
Úsáideann modhanna deighilte maighnéadacha cáithníní maighnéadacha chun aigéid núicléacha a aonrú i láthair réimse maighnéadach seachtrach.I measc na gcáithníní maighnéadacha a úsáidtear go coitianta tá cáithníní maighnéadacha Fe3O4 nó γ-Fe2O3 atá brataithe le silica, aimín agus carboxyl [33,34,35,36].Is é an ghné idirdhealaitheach de cháithníní maighnéadacha i gcomparáid le modhanna SPE sileacain-bhunaithe ná éascaíocht ionramhála agus rialaithe le maighnéid seachtracha.
Ag baint úsáide as an idirghníomhaíocht leictreastatach idir aigéid núicléacha agus shilice, faoi choinníollacha salainn ard agus pH íseal, tá aigéid núicléacha a adsorbed ar dhromchla na gcáithníní maighnéadacha atá brataithe le silica, agus faoi choinníollacha íseal salainn agus pH ard, is féidir na móilíní a nite. arís..Is féidir le coirníní maighnéadacha atá brataithe le shilice DNA a bhaint as samplaí móra toirte (400 μL) ag baint úsáide as tairiscint rialaithe maighnéadach [37].Mar léiriú, Rodriguez-Mateos et al.[38] úsáidtear maighnéid intiúntha chun aistriú coirníní maighnéadacha chuig seomraí éagsúla a rialú.Bunaithe ar cháithníní maighnéadacha atá brataithe le silica, is féidir 470 cóip/ml de RNA genomic SARS-CoV-2 a bhaint as samplaí fuíolluisce le haghaidh tras-scríobh droim ar ais LAMP (RT-LAMP) a bhrath agus is féidir an freagra a léamh laistigh de 1 uair an chloig.súl nocht (Fig. 2a).
Gléasanna atá bunaithe ar ábhair mhaighnéadacha agus scagach.Léaráid choincheapúil de ghléas microfluidic IFAST RT-LAMP le haghaidh braite RNA SARS-CoV-2 (arna oiriúnú ó [38]).b Feiste micrea lártheifeacha le haghaidh dSPE d'aigéad núicléasach swab buccal (arna oiriúnú ó [39]).c Comhchruinnitheoir sampla féin-chumhachtaithe ionsuite ag baint úsáide as cárta FTA® (arna oiriúnú ó [50]).d Scagpháipéar Comhleá 5 arna mhodhnú le chitosan (arna oiriúnú ó [51]).Coróinvíreas siondróm riospráide géar géar SARS-CoV-2 2, lúb trascríobh droim ar ais RT-LAMP aimpliú isiteirmeach trí mheán, comhpháirtithe teicneolaíochta aimsitheora FTA, aigéad núicléasach NA
Tá cáithníní maighnéadacha luchtaithe go dearfach oiriúnach chun cnámh droma fosfáite aigéid núicléigh a cheangal.Ag tiúchan salainn áirithe, is féidir na grúpaí fosfáit de aigéid núicléacha a ghearrtar go diúltach a mhuirearú go dearfach ar dhromchla na gcáithníní ilchodacha maighnéadacha.Mar sin, forbraíodh nanacháithníní maighnéadacha le dromchla garbh agus dlús ard aimínghrúpaí chun aigéid núicléacha a eastóscadh.Tar éis scaradh agus blocáil maighnéadach, is féidir nanacháithníní maighnéadacha agus coimpléisc DNA a úsáid go díreach i PCR, rud a chuireann deireadh leis an ngá atá le hoibríochtaí íonú agus elution casta agus am-íditheach [35].Baineadh úsáid freisin as nanacháithníní maighnéadacha atá brataithe le grúpaí diúltacha carbocsaileacha chun aigéid núicléacha atá asaithe ar dhromchlaí i dtuaslagáin glycol poileitiléin ard-tiúchan agus clóiríd sóidiam [36] a scaradh.Leis na coirníní maighnéadacha dromchla-mhodhnaithe seo, tá eastóscadh DNA comhoiriúnach leis an aimpliú ina dhiaidh sin.Dignan et al.[39] cur síos ar ardán microfluidic lártheifeacha uathoibrithe agus iniompartha le haghaidh réamhchóireáil aigéid núicléigh, rud a ligeann do phearsanra neamhtheicniúil é a úsáid ar an láthair.Ina theannta sin, léiríonn comhoiriúnacht an DNA scoite le LAMP, modh a oireann go maith le haghaidh anailíse pointe cúraim ar aigéad núicléach, riachtanais íosta trealaimh agus oiriúnacht do thástálacha dathmhéadracha (Fíor 2b).
Cuireann modhanna coirníní maighnéadacha an fhéidearthacht ar fáil d’eastóscadh uathoibrithe, cuid acu in fháiscirí aigéid núicléacha uathoibrithe tráchtála [KingFisher;ThermoFisher (Waltham, MA, SAM), QIAcube® HT;CapitalBio (Beijing, an tSín) agus Biomek®;Beckman (Miami, SAM).), Florida, SAM)].Is féidir na buntáistí a bhaineann le coirníní maighnéadacha a chomhcheangal le microfluidics a úsáid le haghaidh eastóscadh uathoibrithe éifeachtach aigéid núicléacha, rud a d'fhéadfadh forbairt diagnóisic mhóilíneach a chur chun cinn;áfach, tá an meascán de choirníní maighnéadacha le microfluidics fós ag brath go mór ar chórais rialaithe casta chun coirníní maighnéadacha a ionramháil go beacht, rud a mhíníonn an tóir a bhí ar tháirgí tráchtála a bheith toirtiúil agus costasach, rud a chuireann srian le cur i bhfeidhm breise coirníní maighnéadacha i POCT.
Baineadh úsáid freisin as roinnt ábhar scagach ar nós scagairí modhnaithe nitrocellulose, cártaí Finders Technology Associates (FTA), páipéir scagaire bunaithe ar polyethersulfone, agus ábhair atá brataithe le glycan chun aigéad núicléach a bhrath [40, 41, 42, 43, 44].Úsáideadh ábhair shnáithíneacha scagach mar pháipéar snáithíneach ar dtús chun DNA a leithlisiú trí mhóilíní DNA fadshnáithe a ghreamú go fisiciúil le snáithíní.Tá srian fisiciúil láidir ar mhóilíní DNA mar thoradh ar phiocháin bheaga, rud a chuireann isteach go dearfach ar eastóscadh DNA.Mar gheall ar na méideanna pore éagsúla de pháipéar snáithíneach, ní féidir leis an éifeachtúlacht eastósctha freastal ar riachtanais aimplithe DNA [45, 46].Is páipéar scagtha tráchtála é an cárta FTA a úsáidtear i réimse na míochaine fóiréinseach agus a úsáidtear go forleathan i réimsí eile de dhiagnóisic mhóilíneach.Trí úsáid a bhaint as páipéar scagtha ceallalóis atá líonta le ceimiceáin éagsúla chun na seicní cille sa sampla a lyse, déantar an DNA a scaoiltear a chosaint ó dhíghrádú ar feadh suas le 2 bhliain.Le déanaí, forbraíodh páipéar ceallalóis líonta chun pataiginí éagsúla a bhrath go móilíneach, lena n-áirítear SARS-CoV-2, leishmaniasis, agus maláire [47,48,49].Déantar VEID sa phlasma scoite a liostáil go díreach, agus saibhrítear an t-aigéad núicléach víreasach i membrane sreabhadh FTA® a tógadh isteach sa chomhdhlúthadán, rud a cheadaíonn táirgeadh éifeachtach an aigéid núicléigh [50] (Fíor 2c).Is í an phríomhfhadhb a bhaineann le haigéad núicléasach a bhrath trí úsáid a bhaint as cártaí FTA ná go gcuireann ceimiceáin ar nós guanidine agus isopropanol bac ar imoibrithe aimpliúcháin ina dhiaidh sin.Chun an fhadhb seo a réiteach, d'fhorbraíomar Scagpháipéar Fusion 5 Chitosan-athraithe, a chomhcheanglaíonn na buntáistí a bhaineann le hidirnascadh fisiceach móilíní DNA agus páipéar scagtha snáithíneach, agus asaithe leictreastatach DNA ar chomhdhúile chitosan-mhodhnaithe chun eastóscadh aigéad núicléach an-éifeachtach a bhaint amach. ..snáithíní scagaire [51] (Fíor 2d).Mar an gcéanna, Zhu et al.[52] léirigh sé modh PCR arna mhodhnú le chitosan bunaithe ar chóras micreashreabhach ribeach in situ chun aonrú tapa agus braite RNA víreas Zika.Is féidir aigéid núicléacha a asú/a dhí-asú i meán measctha lysate/PCR, faoi seach, bunaithe ar airí lasc air/as an chitosan.ar agus as”, freagrúil do pH.
Mar a luadh thuas, comhcheanglaíonn na straitéisí seo na buntáistí a bhaineann le hábhair chéim soladacha éagsúla agus méadaíonn siad éifeachtúlacht eastóscadh aigéid núicléigh i micribhleachtaí.In iarratais phraiticiúla, tá úsáid na n-ábhar seo i gcainníochtaí móra neamheacnamaíoch, agus is féidir le cóireáil dromchla ceart nó modhnú dromchla na n-ábhar coitianta leis na hábhair seo a bhfeidhm a chaomhnú freisin.Dá bhrí sin, creidtear gur féidir costais a laghdú trí na straitéisí seo a chur i bhfeidhm tar éis staidéar píolótach.
Is minic a úsáideann tástáil aigéid núicléigh ar ardáin mhicrea-shreabhach méideanna beaga samplaí (< 100 µl), dá bhrí sin éilíonn aimpliú na n-aigéid núicléacha sprice le tóireadóirí sonracha le haghaidh comhshó go comhartha atá áisiúil le haghaidh braite le sruth (optúil, leictreach agus maighnéadach) [53, 54]. Is minic a úsáideann tástáil aigéid núicléigh ar ardáin mhicrea-shreabhach méideanna beaga samplaí (< 100 µl), dá bhrí sin éilíonn aimpliú na n-aigéid núicléacha sprice le tóireadóirí sonracha le haghaidh comhshó go comhartha atá áisiúil le haghaidh braite le sruth (optúil, leictreach agus maighnéadach) [53, 54]. При тестировании нуклеиновых кислот на микрожидкостных платформах часто используются небольшие объемы образцов (< 100 мкл), поэтому требуется амплификация целевых нуклеиновых кислот с помощью специальных зондов для преобразования в сигнал, удобный для последующего обнаружения (оптического, электрического и магнитного) [53, 54]. Nuair a dhéantar tástáil ar aigéid núicléacha ar ardáin mhicreafluideacha, is minic a úsáidtear méideanna samplacha beaga (<100 µL), agus mar sin tá gá le aimpliú aigéid núicléacha sprice le tóireadóirí speisialta chun é a thiontú ina chomhartha atá áisiúil lena bhrath ina dhiaidh sin (optúil, leictreach agus maighnéadach). [53, 54].微流控 平台 的 的 检测 通常 使用 小样本量 小样本量 （<100 µl）, 因此 需要 使用 特定 探针 扩增 目标 核酸 以 以 转换 便于 下游 检测 检测 （光学 、 电学 和 磁学） 的 信号 [53, 54 ].微流控 平台 的 的 检测 使用 小样本量 小样本量 （（<100 µl）, 因此 需要 特定 探针 扩增 目标 目标 以 转换 为 下游 （（光学 、 电学 磁学）） 的 信号 信号 [53, 54, 54, 54 ]. Обнаружение нуклеиновых кислот на микрожидкостных платформах обычно использует небольшие объемы образцов (<100 мкл), что требует амплификации целевых нуклеиновых кислот с помощью специальных зондов для преобразования в сигналы для последующего обнаружения (оптического, электрического и магнитного) [53, 54]]. Is gnách go n-úsáidtear méideanna beaga samplacha (<100 μl) chun aigéid núicléacha a bhrath ar ardáin mhicreafluideacha, rud a éilíonn aimpliú aigéid núicléacha sprice le tóireadóirí speisialta chun iad a thiontú ina gcomharthaí lena bhrath ina dhiaidh sin (optúil, leictreach agus maighnéadach) [53, 54]] .Is féidir le aimpliú aigéid núicléigh i micreasreabhán freisin luas a chur ar imoibrithe, teorainneacha braite a bharrfheabhsú, ceanglais shamplacha a laghdú, agus cruinneas braite a fheabhsú [55, 56].Le blianta beaga anuas, le réadú a bhrath go tapa agus go cruinn, tá modhanna aimplithe aigéad núicléacha éagsúla curtha i bhfeidhm i micrfluidic, lena n-áirítear PCR agus roinnt imoibrithe aimplithe isothermal.Tabharfaidh an chuid seo achoimre ar mhodhanna chun aigéad núicléach a bhrath bunaithe ar chórais mhicrea-shreabhach.
Is insamhalta é PCR ar phróiseas macasamhlú DNA orgánach, a bhfuil cur síos mionsonraithe ar a theoiric in áit eile agus ní phléifear é anseo.Is féidir le PCR méid an-bheag DNA/RNA sprice a mhéadú ar ráta easpónantúil, rud a fhágann gur uirlis chumhachtach é PCR chun aigéid núicléacha a bhrath go tapa.Le blianta beaga anuas, forbraíodh go leor feistí iniompartha micrea-sreabhach atá feistithe le córais rothaíochta teirmeacha PCR chun freastal ar riachtanais diagnóisic phointe cúraim [57, 58].Is féidir PCR ar-sliseanna a roinnt ina cheithre chineál (PCR traidisiúnta, leanúnach, aistrigh go spásúil, agus convective) de réir modhanna rialaithe teochta éagsúla [59].Mar shampla, Gee et al.D'fhorbair [60] modh cainníochtúil PCR (RT-qPCR) um thrascríobh droim ar ais díreach ar a n-ardán microfluidic féin chun ilphléacs a bhrath SARS-CoV-2, víris fliú A agus B i samplaí swab scornach (Fíor 3a).Páirc et al.[61] sliseanna anailíse pataigin simplí trí chomhtháthú PCR scannán tanaí, leictreoidí, agus modúl microfluidic bunaithe ar polydimethylsiloxane-oibriú finger.Mar sin féin, cuimsíonn an dá shaothar na heasnaimh choitianta a bhaineann le PCR traidisiúnta.Teastaíonn rothaíocht theirmeach ó PCR, rud a chuireann teorainn le tuilleadh miniaturization gléas agus am tástála laghdaithe.
Tá sé ríthábhachtach PCR micrea-shreabhach-bhunaithe agus lasc-spás a fhorbairt chun aghaidh a thabhairt ar an tsaincheist seo.Ag baint úsáide as cainéal serpentine fada nó cainéal díreach gearr, is féidir le sreabhadh leanúnach PCR aimpliú tapa a sholáthar trí imoibrithe a scaipeadh go gníomhach i dtrí chrios réamhthéite le caidéal lasmuigh den sliseanna.Seachnaíonn an oibríocht seo go rathúil an chéim aistrithe idir teochtaí imoibrithe éagsúla agus dá bhrí sin laghdaítear go mór an t-am tástála [62] (Fíor 3b).I staidéar eile le Jung et al.[63] mhol anailíseoir géiniteach rothlach PCR nua a chomhcheanglaíonn tréithe PCR seasta agus sreafa le haghaidh trascríobh droim ar ais ultrafast agus ilphléacs PCR (Fíor 3c).Le haghaidh aimplithe aigéid núicléigh, déanfar an micrishlis PCR a rothlú trí thrí bhloc téimh ag teochtaí éagsúla: 1. Bloc dínádúraithe 94°C, 2. Bloc anáil ag 58°C, 3. Bloc leathnaithe ag 72°C.
Feidhm PCR i micr-shreabhach.Léiriú scéimreach de dirRT-qPCR ar ardán microfluidic (arna oiriúnú ó [60]).b Léiriú scéimreach de shreabhadh leanúnach microarray PCR bunaithe ar chainéal serpentine (arna oiriúnú ó [62]).c Léiriú scéimreach ar anailísí géiniteach rothlach PCR, comhdhéanta de mhicrishlis, trí bhloc téimh agus mótar stepper (arna oiriúnú ó [63]).d Léaráid de PCR teirmeaconvection le lártheifneoiriú agus socrú (arna oiriúnú ó [64]).DirRT-qPCR, imoibriú slabhra polaiméaráise tras-aistrithe cainníochtúil díreach
Trí úsáid a bhaint as ribeadáin agus lúba nó fiú plátaí tanaí, is féidir le PCR comhiompar aigéid núicléacha a mhéadú go tapa trí chomhiompar nádúrtha teirmeach saor in aisce gan gá le caidéal seachtrach.Mar shampla, forbraíodh ardán microfluidic polaiméire olefin timthriallach ar chéim téimh rothlach déanta as fabraic a úsáideann rothaíocht theirmeach le lártheifneoiriú i microchannel lúb PCR [64] (Fíor 3d).Tá an réiteach imoibrithe á thiomáint ag comhiompar teirmeach, a mhalartaíonn teocht ard agus íseal go leanúnach i microchannel le struchtúr annular.Is féidir an próiseas aimplithe ar fad a chríochnú i 10 nóiméad le teorainn braite de 70.5 pg/cainéal.
De réir mar a bheifí ag súil leis, is uirlis chumhachtach é PCR mear le haghaidh córais diagnóiseacha móilíneacha agus anailíse ilphléacs freagartha iomlána.Laghdaíonn PCR mear go suntasach an t-am a theastaíonn chun SARS-CoV-2 a bhrath, rud a chuireann le rialú éifeachtach na paindéime COVID-19.
Éilíonn PCR timthriall teirmeach casta nach bhfuil oiriúnach do POCT.Le déanaí, cuireadh teicnící aimplithe isiteirmeacha i bhfeidhm ar mhicrea-shreabhach, lena n-áirítear ach gan a bheith teoranta do LAMP, aimpliú polaiméaráise recombinase (RPA), agus aimpliú bunaithe ar sheichimh aigéid núicléacha [65,66,67,68].Leis na teicníochtaí seo, déantar aigéid núicléacha a aimpliú ag teocht leanúnach, rud a éascaíonn cruthú feistí POCT iniompartha ar chostas íseal, an-íogair le haghaidh diagnóisic mhóilíneach.
Ligeann measúnuithe LAMP ard-thréchur bunaithe ar mhicrea-sreabhán ilbhrath galair thógálacha [42, 69, 70, 71].I gcomhcheangal le córas microfluidic lártheifeacha, is féidir le LAMP uathoibriú braite aigéad núicléach a éascú tuilleadh [69, 72, 73, 74, 75].Forbraíodh an SlipChip spin-and-react chun baictéir comhthreomhar iolracha a bhrath trí úsáid a bhaint as LAMP [76] (Fíor 4a).Nuair a bhí LAMP optamaithe á úsáid sa mheasúnacht, bhí an cóimheas comhartha-go-torann fluaraiseachta thart ar 5 huaire, agus shroich an teorainn braite 7.2 cóip / μl de DNA géanómaíochta. Ina theannta sin, léiríodh cúig phataigin baictéar díleácha coitianta, lena n-áirítear Bacillus cereus, Escherichia coli, Salmonella enterica, Vibrio fluvialis agus Vibrio parahaemolyticus, bunaithe ar an modh i < 60 nóiméad. Ina theannta sin, léiríodh cúig phataigin baictéar díleácha coitianta, lena n-áirítear Bacillus cereus, Escherichia coli, Salmonella enterica, Vibrio fluvialis agus Vibrio parahaemolyticus, bunaithe ar an modh i < 60 nóiméad.Thairis sin, léiríodh láithreacht cúig phataigin baictéarach coitianta sa chonair díleá, lena n-áirítear Bacillus cereus, Escherichia coli, Salmonella enterica, Vibrio fluvialis agus Vibrio parahaemolyticus, ag baint úsáide as an modh seo i níos lú ná 60 nóiméad.此外 基于 该 方法 在 在 <60 分钟 内 可 视化 了 五 常见 常见 消化道 细菌病 的 存在 存在 ， 包括 蜡状 、 大 肠杆菌 、 肠 沙门 沙门 氏 菌 、 河流 弧菌 副溶血性 弧菌。。此外 基于 该 该 在 在 <60 分钟 内 视化 了 五 种 消化道 消化道 细菌病 的 存在 包括 包括 芽孢杆菌 、 肠杆菌 、 肠 氏 菌 、 弧菌 和 副溶血 副溶血 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 HIPIna theannta sin, léiríodh láithreacht cúig phataigin ghastraistéigeach baictéarach coitianta, lena n-áirítear Bacillus cereus, Escherichia coli, Salmonella enterica, Vibrio fluvius, agus Vibrio parahaemolyticus, ag baint úsáide as an modh seo i níos lú ná 60 nóiméad.
Áirítear ar na buntáistí a bhaineann le LAMP i micr-sreabhán, i measc nithe eile, freagairt thapa agus mion-bhrath.Mar sin féin, mar gheall ar theocht an imoibrithe (timpeall 70 ° C), gintear aerasóil le linn LAMP, rud a fhágann go bhfuil ráta ard bréagach dearfach ann.Ní mór sainiúlacht measúnachta, dearadh primer, agus rialú teochta a bharrfheabhsú freisin le haghaidh LAMP.Ina theannta sin, tá luach mór ag baint le dearaí sliseanna a chuireann braite il-sprioc i bhfeidhm ar aon sliseanna amháin agus ba cheart iad a fhorbairt.Ina theannta sin, tá LAMP oiriúnach le haghaidh braite ilchuspóireach atá comhtháite i sliseanna amháin, rud a bhfuil tábhacht mhór aige, ach tá go leor spáis ann fós le forbairt.
Is féidir an ráta dearfach ard bréagach de LAMP a laghdú go páirteach leis an RPA, toisc nach mbíonn mórán fadhbanna galú mar thoradh ar an teocht imoibrithe réasúnta íseal (~37 °C) [77].Sa chóras RPA, cuireann dhá primers urchomhaireach tús le sintéis DNA trí cheangal a dhéanamh ar ath-chomhcheangal agus is féidir aimpliú a chríochnú laistigh de 10 nóiméad [78,79,80,81].Mar sin, tá an próiseas RPA iomlán i bhfad níos tapúla ná PCR nó LAMP.Le blianta beaga anuas, tá sé léirithe go bhfeabhsóidh teicneolaíocht microfluidic tuilleadh luas agus cruinneas RPA [82,83,84].Mar shampla, Liu et al.[85] d'fhorbair measúnacht aimplithe polaiméaráise ath-chomhcheangail sreabhadh cliathánach comhtháite microfluidic chun SARS-CoV-2 a bhrath go tapa agus go híogair trí RPA trascríobh droim ar ais (RT-RPA) agus córas braite stiall tástála sreabhadh cliathánach uilíoch a chomhtháthú.isteach i gcóras amháin micrea-shreabhach.Fíor 4b).Is é an teorainn braite ná 1 chóip/µl nó 30 cóip/sampla, agus is féidir an bhrath a chríochnú i thart ar 30 nóiméad.Tá Cong et al.tá feiste inchaite micr-shreabhach forbartha acu.[86] úsáid teocht an choirp agus córas braite fluaraiseachta fón póca-bhunaithe chun DNA VEID-1 a bhrath go tapa agus go díreach ag baint úsáide as RPA (Fíor 4c).Aimsíonn an mheasúnacht RPA inchaite 100 cóip/mL den seicheamh sprice laistigh de 24 nóiméad, rud a léiríonn an-acmhainneacht le haghaidh diagnóis tapa a dhéanamh ar naíonáin atá ionfhabhtaithe le VEID-1 i suíomhanna atá teoranta ó thaobh acmhainní de.
Aimpliú isothermal i dtástáil pointe cúraim (POCT).Forbairt agus táirgeadh casadh agus Sliseanna Sleamhnáin imoibrithe.Tar éis táthú plasma, cuireadh na sliseanna barr agus bun le chéile le sraith cnónna chun an sliseanna deiridh a fhoirmiú (arna oiriúnú ó [76]).b Scéimreach an chórais MI-IF-RPA chun COVID-19 a bhrath (arna oiriúnú ó [85]).c Scéimreach de thástáil RPA inchaite chun DNA VEID-1 a bhrath go tapa (arna oiriúnú ó [86]).SE Salmonella enterica, VF Vibrio fluvius, VP Vibrio parahaemolyticus, BC Bacillus cereus, EC Escherichia coli, FAM carboxyfluorescein, víreas easpa imdhíonachta daonna VEID, aimpliú polaiméaráise RPA recombinase, dé-óid astaithe solais LED, MI-IF-RPA Microfluidics Recombinase Recombinase Recombinase Recombinase Recombinase Aimpliú
Tá RPA microfluidic-bhunaithe ag forbairt go tapa, áfach, tá costas déantúsaíochta sliseanna agus tomhaltas imoibrithe ró-ard agus ní mór é a laghdú chun infhaighteacht na teicneolaíochta seo a mhéadú.Ina theannta sin, is féidir le íogaireacht ard RPA difear a dhéanamh ar aimpliú táirgí neamhshonracha, go háirithe i láthair éillithe.D’fhéadfadh tionchar a bheith ag na srianta seo ar fheidhmiú an RPA i gcórais mhicrea-sreabhach agus b’fhiú leas iomlán a bhaint astu.Tá gá freisin le priméirí agus taiscéalaithe dea-dheartha le haghaidh spriocanna éagsúla chun feabhas a chur ar indéantacht straitéisí micreashreabhach bunaithe ar RPA in POCT.
Tá an cumas ag Cas13 agus Cas12a aigéid núicléacha a scoilt go randamach agus mar sin is féidir iad a fhorbairt mar uirlisí braite agus diagnóiseacha.Cuirtear Cas13 agus Cas12a i ngníomh nuair a cheanglaítear iad chun díriú ar DNA nó RNA, faoi seach.Nuair a ghníomhachtaítear é, tosaíonn an phróitéin ag scoilteanna aigéid núicléacha eile in aice láimhe, agus ina dhiaidh sin is féidir le RNAanna treorach a dhíríonn ar aigéid núicléacha a bhaineann go sonrach le pataiginí taiscéalaí fluaraiseacha múchta a scoilt agus fluaraiseacht a scaoileadh.Bunaithe ar an teoiric seo, Kellner et al.[87] d'fhorbair modh Cas13-bhunaithe [Tuairisceoir Einsímeach Ard-íogaireachta Sonrach Díghlasáil (SHERLOCK)], agus Broughton et al.[88] d'fhorbair sé cur chuige eile bunaithe ar Cas12a [Tuairisceoir Tras CRISPR dírithe ar endonuclease DNA (DTECR)].
Le blianta beaga anuas, tá modhanna éagsúla chun aigéid núicléacha bunaithe ar CRISPR a bhrath [89, 90] le feiceáil.Is minic a ídíonn modhanna traidisiúnta atá bunaithe ar CRISPR am agus go leor saothair de bharr nósanna imeachta iolracha lena n-áirítear eastóscadh aigéid núicléigh, aimpliú agus brath CRISPR.D'fhéadfadh méadú ar an seans go mbeidh torthaí bréagacha dearfacha má nochtar leachtanna don aer.Mar gheall ar an méid thuas, tá géarghá le córais atá bunaithe ar CRISPR le barrfheabhsú.
Forbraíodh ardán micreashreabhach a rialaítear go haeroibrithe ar féidir leis 24 anailís a dhéanamh i gcomhthráth le haghaidh feidhmeanna braite CRISPR-Cas12a agus CRISPR-Cas13a [91].Tá an córas feistithe le gléas braite fluaraiseachta a sheachnaíonn aimpliú aigéid núicléacha agus a bhraitheann go huathoibríoch samplaí DNA femtomolar agus RNA.Chen et al.[92] aimpliú recombinase comhtháite leis an gcóras CRISPR-Cas12a i micri-sreabhántacht lártheifeacha (Fíor 5a).Sáraíonn an obair seo an deacracht a bhaineann leis an dá phróiseas seo a chomhtháthú mar is féidir le Cas12a DNA teachtaire a dhíleá agus an próiseas aimplithe a chosc.Ina theannta sin, Chen et al.[92] freisin réamh-stóráil na himoibrithe imoibriúcháin i rialú lártheifeacha microfluidic a chur i gcrích go huathoibríoch ar an bpróiseas ar fad.I saothar eile, tá Silva et al.[93] d’fhorbair [93] modh diagnóiseach gan aimpliú CRISPR/Cas12a agus fón cliste chun SARS-CoV-2 a bhrath (Fíor 5b).Áiríonn an measúnú seo, ar a dtugtar córas saor ó aimpliú fón póca, einsím CRISPR/Cas-spleách atá bunaithe ar léirshamhlú fón cliste ar chomharthaí mboilgeog a ghintear le catalas ar chainéil mhicrea-shreabhach.Brath íogair níos lú ná 50 cóip/µl d’aigéad núicléach gan réamh-aimpliú, ní thógann sé ach 71 nóiméad an próiseas iomlán ó instealladh samplach go léamh comhartha.
Modhanna braite aigéid núicléigh bunaithe ar CRISPR.POCT lártheifeacha le haghaidh diagnóisic mhóilíneach comhtháite bunaithe ar CRISPR (arna oiriúnú ó [92]).b Forbairt na tástála CASCADE le haghaidh anailíse bunaithe ar fhóin chliste ar SARS-CoV-2 (arna oiriúnú ó [93]).aimpliú ath-chomhcheangail RAA, móitíf protospacer cóngarach PAM, CRISPR atriallta palindromacha gearra cnuasaithe go tráthrialta, córas CASCADE gan aimpliú fón póca le heinsímí CRISPR/CAS-spleách, hidreaclóiríd 1-eitil-3-[3-démheitiolaimíneopróipil]carbóidimíde EDC
Mar an chéim dheireanach i mbrath aigéad núicléach, léiríonn braite comhartha go díreach torthaí diagnóiseacha agus tá sé ina fhachtóir ríthábhachtach maidir le POCT éifeachtach, íogair agus cruinn a fhorbairt.Is féidir comharthaí a léamh ag baint úsáide as modhanna éagsúla cosúil le straitéisí fluaraiseacha, leictriceimiceacha, dathmhéadracha agus maighnéadacha.San alt seo, déanaimid cur síos ar an réasúnaíocht do gach cur chuige agus déanaimid comparáid idir na diagnóisic mhóilíneacha ar ghalair thógálacha i micr-shreabhach.
Úsáidtear straitéisí atá bunaithe ar fhluaraiseacht go forleathan le haghaidh diagnóisic POCT ar ghalair thógálacha mar gheall ar a buntáistí suntasacha a bhaineann le híogaireacht den scoth, ísealchostas, éascaíocht oibríochta, agus anailís pointe cúraim [94, 95].Úsáideann na straitéisí seo fluarafór lipéadaithe amhail ruaimeanna fluaraiseacha agus nana-ábhair chun comhartha inbhraite a chruthú (feabhsú fluaraiseachta nó múchadh).Tugann an toradh seo le fios gur féidir straitéisí atá bunaithe ar fhluaraiseacht a roinnt i lipéadú díreach fluaraiseachta, comhartha-ar, agus braite fluaraiseachta comhartha-as [96].Úsáideann braite lipéad fluaraiseachta díreach lipéid fluaraiseacha speisialta chun ligandanna ar leith a ghineann méid sonrach fluaraiseachta a lipéadú nuair a bhíonn siad ceangailte go roghnach le sprioc.Chun fluaraiseacht comhartha-bhunaithe a bhrath, tá baint dhearfach ag cáilíocht an chomhartha fluaraiseachta le méid an leasa.Tá déine an fhluaraiseachta diomaibhseach in éagmais sprice agus tá sé inbhraite nuair a bhíonn méid dóthanach sprice i láthair.Os a choinne sin, tá déine an fhluaraiseachta a bhraitheann fluaraiseacht “comhartha” comhréireach go contrártha le méid na sprice, ag baint amach uasluach ar dtús agus ag laghdú de réir a chéile de réir mar a mhéadaítear an sprioc.Mar shampla, ag baint úsáide as meicníocht tras-scoilteachta sprioc-chleithiúnach CRISPR-Cas13a, tá Tian et al.[97] d'fhorbair sé straitéis aitheantais nua chun RNAanna a bhrath a sheachnaíonn tras-scríobh droim ar ais go díreach (Fíor 6a).Tar éis é a cheangal le sprioc-RNAnna comhlántacha, is féidir an coimpléasc CRISPR-Cas13-RNA a ghníomhachtú, rud a spreagann scoilteacht tras-chomhthaobhach ag RNAnna tuairisceora neamhshonracha.Múchtar an tuairisceoir atá lipéadaithe fluaraiseacha [fluarafór (F)] ag an quencher (Q) slán agus fluaraisí nuair a scoilteann an coimpléasc gníomhachtaithe.
Is é an buntáiste a bhaineann le braite leictriceimiceach ná luas braite ard, táirgeadh éasca, ísealchostas, éasca le hiompar agus rialú uathoibríoch.Is modh anailíse cumhachtach é d’fheidhmchláir POCT.Bunaithe ar thrasraitheoirí a bhfuil éifeacht allamuigh acu le graphene Gao et al.[98] d'fhorbair nanobiosensor chun antaiginí galar Lyme a bhrath ilphléacs ó bhaictéir Borrelia burgdorferi le teorainn braite de 2 pg/mL (Fíor 6b).
Baineadh úsáid as measúnuithe dathmhéadracha in iarratais POCT, ag baint tairbhe as na buntáistí a bhaineann le hiniomparthacht, costas íseal, éascaíocht ullmhúcháin agus léamh amhairc.Is féidir le braite dathmhéadrach úsáid a bhaint as ocsaídiú peroxidase nó nana-ábhar cosúil le peroxidase, comhiomlánú nana-ábhar, agus ruaimeanna táscaire a chur leis chun faisnéis faoi láithreacht aigéid núicléacha sprice a thiontú ina athruithe datha infheicthe [99, 100, 101].Go háirithe, úsáidtear nanacháithníní óir go forleathan i bhforbairt straitéisí dathmhéadracha, agus mar gheall ar a gcumas athruithe datha tapa agus suntasacha a spreagadh, tá suim mhéadaithe i bhforbairt ardáin dathmhéadracha POCT le haghaidh diagnóis in situ ar ghalair thógálacha [102].Le gléas comhtháite lártheifeacha microfluidic [103], is féidir pataiginí bia-iompartha i samplaí bainne éillithe a bhrath go huathoibríoch ag leibhéal 10 gcealla baictéarach, agus is féidir na torthaí a léamh go radhairc laistigh de 65 nóiméad (Fíor 6c).
Is féidir le teicnící braite maighnéadacha anailísí a bhrath go cruinn ag baint úsáide as ábhair mhaighnéadacha, agus tá suim suntasach in iarratais POCT le blianta beaga anuas.Tá roinnt buntáistí uathúla ag teicnící braite maighnéadacha cosúil le hábhair mhaighnéadacha ar chostas íseal seachas comhpháirteanna optúla daor.Mar sin féin, feabhsaíonn úsáid réimse maighnéadach éifeachtúlacht braite agus laghdaítear am ullmhúcháin sampla [104].Ina theannta sin, léiríonn torthaí an scrúdaithe maighnéadach sainiúlacht ard, íogaireacht, agus cóimheas ard comhartha-go-torann mar gheall ar chomhartha cúlra maighnéadach neamhshuntasach samplaí bitheolaíocha [105].Sharma et al.bithbhraiteoir bunaithe ar acomhal tollán maighnéadach a chomhtháthú isteach in ardán iniompartha micrishlis.[106] chun pataiginí a bhrath ilphléacs (Fíor 6d).Aimsíonn bithbhraiteoirí go híogair aigéid núicléacha subnanomolar atá scoite amach ó phataiginí.
Modh braite comhartha tipiciúil.An coincheap de bhrath hyperlocalized de Cas13a (arna oiriúnú ó [97]).b nanobiosensor graphene FET i gcomhcheangal le Lyme GroES scFv (arna oiriúnú ó [98]).c Tásca dathmhéadracha le haghaidh braite ilphléacs pataiginí bia-iompartha i sliseanna micreashreabhach lártheifeacha: samplaí Uimh. 1 agus Uimh. 3 le spriocphataiginí, agus samplaí Uimh. 2, Uimh. 4 agus Uimh. 5 gan spriocphataiginí (arna oiriúnú ó [103]). .d Biosensor bunaithe ar acomhal maighnéadach tollán, lena n-áirítear ardán, aimplitheoir blocála ionsuite, aonad rialaithe, agus soláthar cumhachta chun comharthaí a ghiniúint/a fháil (arna oiriúnú ó [106]).GFET Graphene FET, Escherichia coli, Escherichia coli, Salmonella typhimurium, Vibrio parahaemolyticus, Vibrio parahaemolyticus, Listeria monocytogenes, PC PC, PDMS Dimethicone, PMMA polymethyl methacrylate
In ainneoin tréithe den scoth na modhanna braite thuas, tá míbhuntáistí fós acu.Déantar comparáid idir na modhanna seo (tábla 1), lena n-áirítear roinnt feidhmchlár le sonraí (bun agus míbhuntáistí).
Le forbairt na microfluidics, córais mhicrileictreomeicniúla, nanaitheicneolaíochta agus eolaíocht ábhair, tá úsáid sliseanna microfluidic chun galair thógálacha a bhrath ag dul chun cinn i gcónaí [55,96,107,108].Cuireann ionramháil chruinn ar threalamh agus sreabhán mionghnéitheach le cruinneas diagnóiseach agus le héifeachtúlacht costais.Dá bhrí sin, le haghaidh tuilleadh forbartha, rinneadh iarrachtaí chun na sliseanna a bharrfheabhsú agus a uasghrádú, agus mar thoradh ar sceallóga microfluidic éagsúla le struchtúir agus feidhmeanna éagsúla.Anseo tugaimid isteach go hachomair roinnt cineálacha coitianta ardáin mhicrea-sreabhach agus déanaimid comparáid idir a saintréithe (bun agus míbhuntáistí).Ina theannta sin, díríonn an chuid is mó de na samplaí atá liostaithe thíos go príomha ar SARS-CoV-2 a chomhrac.
Is iad LOCCanna na córais anailíse casta miniaturized is coitianta agus tá a n-oibríochtaí an-miniaturized, comhtháite, uathoibrithe agus comhthreomhar ó instealladh samplach agus ullmhú, rialú sreafa agus braite leacht [109, 110].Déantar leachtanna a ionramháil trí chéimseata atá deartha go cúramach agus trí idirghníomhú go leor éifeachtaí fisiceacha amhail grádáin bhrú, gníomh ribeach, leictreaidinimice, réimsí maighnéadacha agus tonnta fuaimiúla [111].Léiríonn LOCC buntáistí den scoth i scagadh ard-thréchur agus braite iolrach, le luas tapa anailíse, méid samplach beag, tomhaltas ísealchumhachta, agus éifeachtacht ardbhainistíochta agus oibríochta;áfach, tá feistí LOCC an-íogair, agus déantúsaíocht, pacáistiú, agus comhéadan.Mar sin féin, tá deacrachtaí ollmhóra roimh ilphléacsáil agus athúsáid [96].I gcomparáid le hardáin eile, tá buntáistí uathúla ag LOCC maidir le héagsúlacht iarratais uasta agus comhoiriúnacht teicneolaíochta is fearr, ach tá a míbhuntáistí soiléir freisin, is iad sin castacht ard agus droch-atrialltacht.Cuireann spleáchas ar chaidéil sheachtracha, a bhíonn toirtiúil agus costasach go minic, srian breise ar a n-úsáid i POCT.
Le linn na ráige COVID-19, tugadh an-aird ar LOCC.Ag an am céanna, tá roinnt sliseanna nua ann a chomhcheanglaíonn roinnt teicneolaíochtaí.Mar shampla, úsáidtear fóin chliste go forleathan anois mar ghléasanna iniompartha anailíse agus tá acmhainneacht mhór acu maidir le comhtháthú LOCC.Tá Sun et al.[21] déanta sliseanna microfluidic a cheadaíonn seichimh aigéad núicléacha ar leith de chúig pataigin a ilphléacsáil, lena n-áirítear SARS-CoV-2, ag baint úsáide as LAMP agus anailís orthu ag baint úsáide as fón cliste laistigh de 1 uair tar éis dheireadh an imoibrithe.Mar shampla eile, tá Sundah et al.[112] chruthaigh [112] lasc móilíneach [aimpliú catalaíoch trí lasc stáit trasdula mhóilíneach (CATCH)] chun spriocanna RNA SARS-CoV-2 a bhrath go díreach agus go híogair ag baint úsáide as fóin chliste. Tá CATCH comhoiriúnach le LOCC iniompartha agus baineann sé feidhmíocht níos fearr amach (thart ar 8 cóip RNA / μl; < 1 h ag teocht an tseomra) [112]. Tá CATCH comhoiriúnach le LOCC iniompartha agus baineann sé feidhmíocht níos fearr amach (thart ar 8 cóip RNA / μl; < 1 h ag teocht an tseomra) [112]. CATCH совместим с портативным LOCC agus обеспечивает превосходную производительность (примерно 8 копий 1) < 1 копий превосходную] Tá CATCH comhoiriúnach le LOCC iniompartha agus soláthraíonn sé tréchur den scoth (thart ar 8 gcóip RNA / µl; < 1 h ag teocht an tseomra) [112]. FAOI GHLACADH LOCC 兼容并具有卓越的性能（大约8 RNA 拷贝/μl；室温下< 1小时） FAOI GHLACADH LOCC 兼容并具有卓越的性能（大约8 RNA 拷贝/μl；室温下< 1小时） CATCH совместим с портативными LOCC и обладает превосходной производительностью (примерно 8 копий 1 превосходной производительностью (примерно 8 копий 1 компании Tá CATCH comhoiriúnach le LOCCanna iniompartha agus tá feidhmíocht den scoth aige (thart ar 8 gcóip RNA/µl; < 1 uair ag teocht an tseomra) [112].Ina theannta sin, úsáideann feistí LOCC le haghaidh diagnóisic mhóilíneach roinnt fórsaí tiomána mar fholús, stráice, agus réimsí leictreacha.Tá Kang et al.[113] léirigh PCR nanoplasma-ar-a-sliseanna fíor-ama, ultra-tapa le haghaidh diagnóis tapa agus cainníochtúil de COVID-19 sa réimse ag baint úsáide as sliseanna PCR leachtach plasmónach i bhfolús.Li et al.[114] ina dhiaidh sin d’fhorbair sliseanna micreashreabhach stráice-tiomáinte a d’éascaigh diagnóis COVID-19.Úsáideann an t-ardán córas aimplithe RT-LAMP chun a chinneadh an bhfuil sampla dearfach nó diúltach go cáilíochtúil.Ina dhiaidh sin, Ramachandran et al.[115] baineadh amach grádáin réimse leictrigh iomchuí trí úsáid a bhaint as iseatachophoresis (ITP), teicníocht roghnach chun díriú ar ian a chuirtear i bhfeidhm i micr-sreabhán.Le ITP, is féidir RNA sprioc ó shamplaí swab nasopharyngeal amh a íonú go huathoibríoch.Ansin Ramachandran et al.[115] Trí an íonú ITP seo a chomhcheangal le measúnachtaí LAMP feabhsaithe ITP agus CRISPR braitheadh SARS-CoV-2 i swab nasopharyngeal daonna agus eiseamail chliniciúla i thart ar 35 nóiméad.Ina theannta sin, tá smaointe nua ag teacht chun cinn i gcónaí.Tá Jadhav et al.[116] mhol [116] scéim dhiagnóiseach bunaithe ar speictreascópacht Raman feabhsaithe dromchla i gcomhcheangal le feiste micreashreabhach ina bhfuil nanafeadáin charbóin ór/airgead-brataithe nó micrea-nanafeadáin leictreaspúin indiúscartha.Tá micreachainéil scagaire ionsuite ag feidhmiú le membrane indiúscartha.Súlann an gléas víris ó shreabháin choirp/exudations éagsúla cosúil le seile, nasopharynx agus deora.Mar sin, tá titer an víris flúirseach agus is féidir an víreas a aithint go cruinn le síniú Raman.
Is ardán microfluidic lártheifeacha é LOAD ina bhfuil gach próiseas á rialú ag prótacal minicíochta a rothlaíonn substráit microstructured [110].Tá an gléas LOAD tréithrithe ag baint úsáide as fórsa lártheifeacha mar fhórsa tiomána tábhachtach.Tá leachtanna faoi réir fórsaí ribeach, Euler agus Coriolis freisin.Ag baint úsáide as feiste lártheifneoir, déantar anailís ar oibriú leanúnach leachtach ó shuíomh gathacha isteach go dtí suíomh amach, rud a chuireann deireadh leis an ngá atá le feadáin sheachtracha breise, caidéil, actuators agus comhlaí gníomhacha.I mbeagán focal, déanann modh rialaithe amháin oibriú a shimpliú.Tá na fórsaí atá ag gníomhú ar an leacht sa chainéal microfluidic céanna ag an achar céanna ón ionad ualach comhionann, rud a fhágann gur féidir struchtúr an chainéil a athdhéanamh.Dá bhrí sin, tá trealamh LOAD níos simplí agus níos eacnamaí a dhearadh agus a mhonarú ná trealamh traidisiúnta LOCC, agus tá na frithghníomhartha neamhspleácha agus comhthreomhar den chuid is mó;áfach, mar gheall ar neart meicniúil ard trealaimh lártheifeacha, tá an t-ábhar sliseanna atá ar fáil teoranta agus tá méideanna beaga deacair.go dtí an carr.Ag an am céanna, tá an chuid is mó de na feistí LOAD deartha le haghaidh úsáide aonair amháin, atá costasach le haghaidh braite ar scála mór [96, 117, 118, 119].
Le blianta beaga anuas, tá LOAD, a mheastar a bheith ar cheann de na feistí microsreabhán is bisiúla, tar éis aird mhór a fháil ó thaighdeoirí agus ó mhonaróirí.Mar sin, tá glacadh forleathan ag LOAD agus úsáideadh é le haghaidh diagnóis mhóilíneach pataiginí ionfhabhtaíocha [120, 121, 122, 123, 124], go háirithe le linn na ráige COVID-19.Mar shampla, ag deireadh 2020, Ji et al.[60] léirigh measúnú díreach RT-qPCR chun SARS-CoV-2 agus ionfhabhtuithe fliú A agus B a bhrath go tapa agus go huathoibríoch in eiseamail swab scornach.Ansin Xiong et al.[74] chuir [74] ardán micreashreabhach díoscúil comhtháite LAMP i láthair chun seacht gcoróinvíreas riospráide daonna a bhrath go tapa, cruinn agus comhuaineach, lena n-áirítear SARS-CoV-2, laistigh de 40 nóiméad.Go luath in 2021, de Oliveira et al.[73] léirigh sliseanna micr-sreabhach lártheifeacha tonóra polaistiréin, arna oibriú de láimh le rothlóir méaróg, le haghaidh diagnóis mhóilíneach RT-LAMP de COVID-19.Ina dhiaidh sin, Dignan et al.[39] chuir sé micrifheiste lártheifneora iniompartha uathoibrithe i láthair chun SARS-CoV-2 RNA a íonú go díreach ó rannóga swab buccal.Medved et al.[53] mhol sé córas inlíne samplála aerasóil SARS-CoV-2 le sliseanna fluaraiseacha micreashreabhach rothlach toirte beag le teorainn braite de 10 gcóip/μL agus íos-thairseach timthriallta 15 nóiméad.Suarez et al.[75] thuairiscigh le déanaí go bhforbrófar ardán micreashreabhach lártheifeacha modúlach comhtháite chun SARS-CoV-2 RNA a bhrath go díreach i samplaí swab nasopharyngeal teas-neamhghníomhaithe ag baint úsáide as LAMP.Léiríonn na samplaí seo na buntáistí agus an gealltanas iontach a bhaineann le LOAD i diagnóisic mhóilíneach COVID-19.
Sa bhliain 1945 chuir Muller agus Clegg [125] bealaí micreashreabhach i láthair ar pháipéar den chéad uair ag baint úsáide as páipéar scagtha agus pairifín.I 2007, chruthaigh an grúpa Whitesides [126] an chéad ardán páipéir feidhmiúil le haghaidh tástála próitéine agus glúcóis.Tá páipéar tar éis éirí ina shubstráit iontach do mhicrea-shreabhach.Tá airíonna dúchasacha ag an bpáipéar cosúil le hidrophilicity agus struchtúr scagach, bith-chomhoiriúnacht den scoth, meáchan éadrom, solúbthacht, foldability, ísealchostas, éasca le húsáid agus áisiúlacht.Is éard atá i µPADanna clasaiceacha ná struchtúir hidreafaileacha/hidreafóbach a tógadh ar fhoshraitheanna páipéir.Ag brath ar an struchtúr tríthoiseach, is féidir μPADs a roinnt ina μPADs déthoiseach (2D) agus tríthoiseach (3D).Déantar µPADs 2D a tháirgeadh trí theorainneacha hidreafóbach a fhoirmiú chun bealaí micreashreabhach a fhoirmiú, agus déantar 3D µPADs de ghnáth as stoic sraitheanna de pháipéar microfluidic 2D, uaireanta trí fhilleadh páipéir, teicnící duillín, bealaí oscailte, agus priontáil 3D [96].Déantar sreabháin uiscí nó bitheolaíocha ar an μPAD a rialú go príomha ag fórsa ribeach gan foinse cumhachta seachtrach, rud a éascaíonn réamhstóráil imoibrithe, láimhseáil samplaí, agus braiteadh ilphléacs.Mar sin féin, cuirtear bac ar rialú sreabhadh cruinn agus ar bhrath ilphléacs mar gheall ar luas braite neamhleor, íogaireacht agus ath-inúsáidteacht [96, 127, 128, 129, 130].
Mar ardán microfluidic neamhghnách, tá μPAD curtha chun cinn agus á fhorbairt go forleathan le haghaidh diagnóis mhóilíneach galair thógálacha mar HCV, VEID, agus SARS-CoV-2 [131, 132].Chun HCV a bhrath go roghnach agus go híogair, tá Tengam et al.[133] d'fhorbair biosensor úrscéal bunaithe ar pháipéar fluaraiseacha ag baint úsáide as probe aigéad núicléach an-sonrach bunaithe ar peptide pirrolidinyl.Déantar aigéid núicléacha a dhíluail go comhfhiúsach ar pháipéar ceallalóis ocsaídithe go páirteach trí alcalú laghdaitheach idir grúpaí aimín agus grúpaí aildéid, agus tá an braite bunaithe ar fhluaraiseacht.Is féidir na comharthaí seo a léamh le giuirléidí atá déanta go speisialta le ceamara fluaraiseachta iniompartha i gcomhar le ceamara fón póca.Ina dhiaidh sin, luaigh Lu et al.[134] dhear sé leictreoid sholúbtha páipéar-bhunaithe bunaithe ar nanacháithníní nicile/óir/nanaifeadáin charbóin/alcól polaivinile comhdhéanta de chreat orgánach orgánaimhiotalacha chun targaidí VEID a bhrath trí hibridiú DNA agus úsáid á baint as gorm meitiléine mar tháscaire redox DNA.Níos déanaí, tá Chowdury et al.[135] chuir [135] dearadh ardán hipitéiseach i láthair le haghaidh tástála µPAD pointe cúraim ag baint úsáide as seile othar amh i gcomhar le LAMP agus teicneolaíocht íomháithe iniompartha le haghaidh anailítí a bhrath COVID-19.
Treoraíonn tástálacha sreafa cliathánach sreabháin de réir fórsaí ribeacha agus rialaítear gluaiseacht sreabhán trí fhliuchtacht agus tréithe foshraitheanna scagach nó micreastruchtúrtha.Is éard atá i bhfeistí sreafa cliathánach ná ceapacha samplacha, comhchuingeacha, gorlainne agus braite, agus pillíní ionsúiteacha.Aithníonn na móilíní aigéid núicléigh sa LFA ceanglóirí sonracha a réamhstóráiltear ag an suíomh ceangailteach agus a cheanglaíonn mar choimpléisc.De réir mar a théann an leacht tríd na plátaí goir agus braite, gabhtar na coimpléisc ag na móilíní gabhála atá suite ar na línte tástála agus rialaithe, ag taispeáint torthaí is féidir a léamh go díreach chuig an tsúil naked.De ghnáth, is féidir LFA a chomhlánú i 2-15 nóiméad, atá níos tapúla ná fionnachtain traidisiúnta.Mar gheall ar an meicníocht speisialta, is beag oibríochtaí a éilíonn LFA agus ní gá trealamh breise a bheith ann, rud a fhágann go bhfuil sé an-éasca le húsáid.Tá sé éasca a mhonarú agus a miniaturize, agus tá costas foshraitheanna páipéar-bhunaithe níos ísle.Mar sin féin, ní úsáidtear é ach le haghaidh anailíse cáilíochtúil, agus tá sé an-deacair a bhrath cainníochtúil, agus tá an cumas ilphléacsála agus tréchur an-teoranta, agus ní féidir ach aigéad núicléach leordhóthanach amháin a bhrath ag an am [96,110,127].
Cé go bhfuil an chuid is mó d'iarratais LFA dírithe ar imdhíon-thástálacha, tá úsáid LFA le haghaidh diagnóisic mhóilíneach i sceallóga micreasreabhán éifeachtach agus tóir freisin [136].I gcás víreas heipitíteas B, tá VEID agus SARS-CoV-2 LFA Gong et al.[137] mhol sé ardán LFA nana-cháithníní uas-thiontaithe agus léirigh sé solúbthacht an ardáin mhion-iniompair seo trí bhrath íogair agus cainníochtúil ar spriocanna iolracha amhail aigéad núicléasach HBV.Ina theannta sin, tá Fu et al.[138] léirigh LFA úrscéal bunaithe ar speictreascópacht Raman feabhsaithe dromchla le haghaidh anailís chainníochtúil ar DNA VEID-1 ag tiúchan íseal.Chun SARS-CoV-2 a bhrath go tapa agus go híogair, ba cheart do Liu et al.[85] d'fhorbair anailís sreafa cliathánach RPA-chomhtháite microfluidic trí RT-RPA agus córas braite sreabhadh cliathánach uilíoch a chomhcheangal i gcóras amháin microfluidic.
Athraíonn cur i bhfeidhm na n-ardán microfluidic éagsúla ag brath ar staidéir shonracha, ag baint tairbhe iomlán as cumais agus buntáistí an ardáin.Le comhlaí, caidéil agus duchtanna inacmhainne, is é LOCC an t-ardán is cuimsithí maidir le héagsúlacht iarratais agus idir-inoibritheacht leis an seomra is mó le haghaidh forbartha.Mar sin, tá súil againn agus molaimid go ndéanfaí na staidéir is nuaí ag LOCC mar chéad iarracht agus go ndéanfaí na coinníollacha a bharrfheabhsú.Ina theannta sin, táthar ag súil go n-aimseofar agus go n-úsáidfear modhanna níos éifeachtaí agus níos cruinne sa chóras.Is fearr le LOAD rialú beacht sreabhán ó fheistí LOCC atá ann cheana féin agus léiríonn sé buntáistí uathúla i dtiomántáin aonair trí fhórsa lártheifeacha gan gá le tiomántáin sheachtracha, agus is féidir freagraí comhthreomhara a bheith ar leithligh agus sioncrónaithe.Mar sin, sa todhchaí, beidh LOAD ina phríomh-ardán microfluidic le níos lú oibríochtaí láimhe agus teicneolaíochtaí níos aibí agus uathoibrithe.Comhcheanglaíonn an t-ardán µPAD na buntáistí a bhaineann le LOCC agus ábhair atá bunaithe ar pháipéar le haghaidh diagnóisic aonúsáide ar chostas íseal.Dá bhrí sin, ba cheart go ndíreodh forbairt sa todhchaí ar theicneolaíochtaí áisiúla agus dea-bhunaithe.Ina theannta sin, tá an LFA feiliúnach go maith do bhrath súl nocht, agus geallann sé tomhaltas samplaí a laghdú agus braite a bhrostú.Taispeántar comparáid mhionsonraithe ardáin i dTábla 2.
Roinneann anailísí digiteacha an sampla i go leor micrea-imoibreoirí, agus tá líon scoite de mhóilíní sprice i ngach ceann acu [139, 140].Cuireann measúnachtaí digiteacha buntáistí suntasacha ar fáil maidir le cainníochtú iomlán a dhéanamh trí na mílte turgnamh bithcheimiceach comhthreomhar a dhéanamh go comhuaineach agus go haonarach in urranna ar scála miocrón seachas i gcéim leanúnach.I gcomparáid le microfluidics traidisiúnta, is féidir le frithghníomhartha urrann méid sampla a laghdú, éifeachtúlacht imoibrithe a mhéadú, agus a chomhtháthú go héasca le modhanna anailíse eile gan gá le bealaí, caidéil, comhlaí, agus dearaí dlúth [141, 142, 143, 144, 145, 146, 147] .Úsáidtear an dá mhodh seo a leanas i dtástálacha digiteacha chun scaradh aonfhoirmeach agus cruinn réitigh a bhaint amach, lena n-áirítear imoibrithe agus samplaí cosúil le cealla, aigéid núicléacha, agus cáithníní nó móilíní eile: (1) eibleachtaí titim ag baint leasa as éagobhsaíocht comhéadan leachtach;(2) déantar deighilt eagar de réir srianta geoiméadracha na feiste.Ar an gcéad mhodh, is féidir braoiníní ina bhfuil imoibrithe agus samplaí i microchainéil a chruthú trí mhodhanna éighníomhacha cosúil le comhshruth, tras-sreabhadh, díriú ar shreabhadh, eiblithe céimnithe, eiblithe microchannel, agus seicní trí fhórsaí lomadh slaodach agus eiblithe le hathrú cainéal.logánú [143, 145, 146, 148, 149] nó trí úsáid a bhaint as modhanna gníomhacha [150, 151], a thugann fuinneamh breise isteach trí rialú leictreach, maighnéadach, teirmeach agus meicniúil.Sa chur chuige deiridh, roinntear an aonfhoirmeacht toirte sreabhach is fearr i ndlísheomraí microfluidic trí struchtúir spásúla a choinneáil den mhéid céanna, mar shampla micropits agus eagair dromchla [152,153,154].Go háirithe, is codanna móra sreafa iad braoiníní ar féidir iad a ghiniúint agus a ionramháil freisin ar eagair leictreoidí atá bunaithe ar mhicrea-shreabhach dhigiteach (DMF).Tá leictrifhliuchtacht na dtréleictreach ar cheann de na teoiricí DMF is fearr a ndearnadh staidéar air, toisc go gceadaíonn leictrifhliuchtacht na dtréleictreach ionramháil beacht a dhéanamh ar thiteann aonair, ag rialú cruth na comharthaí leictreacha leachtacha agus neamhshiméadracha a théann trí thaobhanna éagsúla [141, 144].I measc na bpríomhoibríochtaí le braoiníní i DMF tá sórtáil, scoilteadh, agus cumasc [151, 155, 156], ar féidir a chur i bhfeidhm i réimsí éagsúla anailíse, go háirithe i mbrath móilíneach [157, 158, 159].
Is teicneolaíocht diagnóis mhóilíneach tríú glúin é braite digiteach aigéid núicléigh tar éis PCR traidisiúnta agus PCR fíor-ama cainníochtúla (qPCR), i gcomhthreo le seicheamhú ard-thréchuir agus bithóipse leachtach.Le fiche bliain anuas, d'fhorbair aigéid núicléacha digiteacha go tapa i réimse na diagnóisic mhóilíneacha ar phataiginí tógálach [160, 161, 162].Tosaíonn cainníochtú iomlán ar bhrath digiteach aigéid núicléacha le samplaí agus imoibrithe a phacáil isteach i urranna aonair chun a chinntiú go bhfuil an dóchúlacht chéanna ag gach seicheamh sprice dul isteach i ngach urrann aonair.Go teoiriciúil, féadfar il-seicheamh sprice a shannadh do gach rannóg, nó d'fhéadfadh nach mbeadh córas neamhspleách micreafhrithghníomhaithe ann.Trí na meicníochtaí braite éagsúla a gcuirtear síos orthu thuas, is féidir urranna le seichimh sprice mhiocróbacha a ghineann comharthaí os cionn tairsí áirithe a léirshamhlú leis an tsúil nocht nó le meaisín agus lipéadaítear iad mar dheimhneach, agus déantar urranna eile a ghineann comharthaí faoi bhun na tairsí a lipéadú mar dheimhneach. .cinn dhiúltacha, rud a fhágann gur comhartha boolean do gach rannóg.Mar sin, trí líon na n-urranna a cruthaíodh agus ráta na dtorthaí dearfacha tar éis an imoibrithe a ríomh, is féidir na cóipeanna bunaidh de na samplaí tástála a mheaitseáil trí úsáid a bhaint as foirmle dáileadh Poisson gan gá le cuar caighdeánach, atá ag teastáil le haghaidh gnáth-anailísí cainníochtúla den sórt sin. mar qPCR.[163] I gcomparáid le modhanna diagnóiseacha móilíneacha traidisiúnta, tá leibhéal níos airde uathoibrithe ag braiteadh aigéad núicléach digiteach, luas anailíse agus íogaireacht níos airde, níos lú imoibrithe, níos lú éillithe, agus dearadh agus déantúsaíocht níos simplí.Ar na cúiseanna sin, rinneadh staidéar maith le linn ráig chriticiúil SARS-CoV-2 ar úsáid thástálacha digiteacha, go háirithe modhanna anuas-bhunaithe, do dhiagnóisic mhóilíneach, lena gcomhcheanglaítear teicnící aimplithe agus léite comhartha.Mar shampla, Yin et al.[164] modhanna droplet digiteacha agus tapa PCR comhcheangailte chun na géinte ORF1ab, N, agus RNase P i SARS-CoV-2 a bhrath i sliseanna micreashreabhach.Go háirithe, bhí an córas in ann comhartha dearfach a aithint laistigh de 115 soicind, atá níos tapúla ná PCR traidisiúnta, rud a léiríonn a éifeachtúlacht maidir le brath pointe cúraim (Fíor 7a).Tá Dong et al.[165], Sow et al.[157], Chen et al.[166] agus Alteri et al.[167] chuir [167] droplet digiteach PCR (ddPCR) i bhfeidhm freisin chun SARS-CoV-2 a bhrath i gcóras microsreabhach le torthaí iontacha.Chun an ráta braite a fheabhsú tuilleadh, rinne Shen et al.[168] íomháú sliseanna bunaithe ar ddPCR a bhaint amach chomh beag le 15 s gan úsáid a bhaint as teicnící fuála íomhá, rud a chuir dlús leis an bpróiseas teicneolaíochta ddPCR ón saotharlann go dtí an t-iarratas.Ní hamháin go gcuirtear modhanna aimplithe teirmeacha ar nós PCR i bhfeidhm, ach freisin úsáidtear modhanna aimplithe isothermal chun coinníollacha imoibrithe agus freagra tapa a shimpliú.Lu et al.[71] d’fhorbair SlipChip le haghaidh anailíse braoiníní, atá in ann braoiníní de mhéideanna éagsúla a ghiniúint ag ard-dlúis in aon chéim amháin agus aigéid núicléacha SARS-CoV-2 a chainníochtú ag baint úsáide as LAMP digiteach (Fíor 7b).Mar theicneolaíocht atá ag forbairt go tapa, is féidir le CRISPR ról tábhachtach a bheith aige freisin maidir le haigéad núicléach digiteach a bhrath trí íomháú dathmhéadrach áisiúil gan aon ghá le stains aigéad núicléacha breise.Ackerman et al.d'fhorbair imoibriú maitrís combinatorial do mheastóireacht ilphléacs aigéid núicléacha.[158] braitheadh 169 víreas a bhaineann leis an duine, lena n-áirítear SARS-CoV-2, i braoiníní ina bhfuil imoibrithe braite aigéid núicléigh bunaithe ar CRISPR-Cas13 i measúnú microwell (Fíor 7c).Ina theannta sin, is féidir aimpliú isothermal agus teicneolaíocht CRISPR a úsáid sa chóras céanna chun buntáistí an dá cheann a chomhcheangal.Páirc et al.[169] Forbraíodh measúnacht dhigiteach CRISPR/Cas12a i sliseanna micreashreabhach tráchtála chun SARS-CoV-2 eastósctha agus teas-mharaithe a bhrath, bunaithe ar RT-RPA aonchéime le braite comhartha go cúlra níos giorra agus níos airde. cóimheas ama., raon dinimiciúil níos leithne agus íogaireacht níos fearr (Fíor 7d).Tugtar roinnt cur síos ar na samplaí seo i dTábla 3.
ardán digiteach tipiciúil do bhrath aigéid núicléacha.a Tá ceithre phríomhchéim sa sreabhadh oibre PCR tapa digiteach: ullmhú sampla, dáileadh an mheascáin imoibrithe, próiseas aimplithe, agus cainníochtú sprice (arna oiriúnú ó [164]).b Scéimreach a thaispeánann anailís ar bhraoiníní SlipChip maidir le foirmiú braoiníní ar ard-dlúis (arna oiriúnú ó [71]).c Léaráid sreabhadh oibre CARMEN-Cas13 (arna oiriúnú ó [158]).d Forbhreathnú ar ardbhrath víreas digiteach le CRISPR/Cas in aon phota amháin (arna oiriúnú ó [169]).W/O uisce-in-ola, PDMS polydimethylsiloxane, imoibriú slabhra polaiméaráise PCR, bailiú sonraí DAQ, díorthach lárnach comhréireach PID, imoibriú maitrís combinatorial CARMEN le haghaidh meastóireachta aigéad núicléach ilphléacs, SARS-CoV-2, siondróm riospráide géar géar, coronavirus 2 , RT Aimpliú ar chomhartha droim ar ais transcriptase recombinase polymerase-RPA, S/B sa chúlra
Am postála: Meán Fómhair-15-2022
