Mae strategaethau diagnostig traddodiadol ar gyfer canfod clefydau heintus yn gofyn am ddefnyddio offer mainc nad ydynt yn addas ar gyfer profion pwynt gofal (POCT).Mae microhylifau sy'n dod i'r amlwg yn dechnoleg hynod fach, awtomataidd ac integredig sy'n ddewis amgen posibl i ddulliau traddodiadol ar gyfer diagnosteg cyflym, cost isel a chywir ar y safle.Defnyddir dulliau diagnostig moleciwlaidd yn eang mewn dyfeisiau micro-hylif fel y dulliau mwyaf effeithiol ar gyfer canfod pathogenau.Mae’r adolygiad hwn yn crynhoi’r datblygiadau diweddar mewn diagnosteg moleciwlaidd seiliedig ar ficro-hylif o glefydau heintus o safbwynt academaidd a diwydiannol.Yn gyntaf, rydym yn disgrifio prosesu nodweddiadol ar sglodion o asidau niwclëig, gan gynnwys rhag-drin sampl, ymhelaethu, a darllen signal.Yna caiff nodweddion, manteision ac anfanteision y pedwar math o lwyfannau microhylif eu cymharu.Nesaf, byddwn yn trafod y defnydd o brofion digidol ar gyfer meintioli absoliwt asidau niwclëig.Crynhoir dyfeisiau diagnostig moleciwlaidd microhylifol clasurol a masnachol diweddar fel tystiolaeth o gyflwr presennol y farchnad.Yn olaf, rydym yn cynnig cyfeiriadau yn y dyfodol ar gyfer diagnosis microhylifol o glefydau heintus.
Mae clefydau heintus yn cael eu hachosi gan bathogenau, gan gynnwys bacteria, firysau a pharasitiaid, sy'n cael eu dosbarthu ledled y byd.Yn wahanol i glefydau eraill, mae pathogenau’n cael eu heintio’n gyflym ac yn ymledu rhwng bodau dynol ac anifeiliaid lletyol trwy frechu, cyfryngau aer a dŵr [1].Mae atal clefydau heintus yn hollbwysig fel mesur iechyd cyhoeddus.Tair prif strategaeth ar gyfer brwydro yn erbyn clefydau heintus: (1) rheoli ffynhonnell yr haint;(2) torri ar draws y llwybr trawsyrru;(3) amddiffyn poblogaethau sy'n agored i niwed.Ymhlith y prif strategaethau, ystyrir mai rheoli ffynhonnell yr haint yw'r strategaeth bwysicaf oherwydd ei hwylustod a'i gost isel.Mae diagnosis cyflym, ynysu a thrin unigolion heintiedig yn hollbwysig, sy'n gofyn am strategaethau diagnostig cyflym, sensitif a chywir [2].Mae'r diagnosis presennol o glefydau heintus fel arfer yn cyfuno archwiliad clinigol yn seiliedig ar arwyddion a symptomau ac astudiaethau labordy megis diwylliant celloedd a diagnosteg moleciwlaidd, sy'n gofyn am bersonél hyfforddedig, gweithdrefnau llafurddwys, ac offer profi drud [3, 4].Mae atal achosion o glefydau heintus yn gofyn am ddiagnosis lleol cyflym, rhad a chywir, yn enwedig mewn ardaloedd sy'n gyfyngedig o ran adnoddau lle mae clefydau heintus yn gyffredin ac yn ddifrifol [5], yn ogystal â thriniaeth yn yr anialwch neu ar faes y gad, lle mae argyfyngau'n anrhagweladwy..mae gofal meddygol yn gyfyngedig [6].Yn y cyd-destun hwn, mae microhylifau yn dechnoleg sy'n cyfuno technolegau systemau microelectromecanyddol, nanotechnoleg, neu wyddoniaeth deunyddiau ar gyfer trin hylif yn fanwl gywir [7,8,9,10], gan ddarparu posibiliadau newydd ar gyfer canfod pwynt gofal (POCT).) asiantau heintus y tu allan i ysbytai a labordai.O'i gymharu â diagnosteg draddodiadol sy'n cymryd llawer o amser, mae technoleg microhylifol yn cynnig arbedion sampl a chost ar gyfer diagnosteg moleciwlaidd yn ystod achosion o glefydau.Mae lledaeniad byd-eang clefyd coronafirws 2019 (COVID-19) yn cael ei achosi gan coronafirws syndrom anadlol acíwt difrifol 2 (SARS-CoV-2), felly pwysleisir eto bwysigrwydd microhylifau ar gyfer atal a rheoli'r pandemig yn amserol [11, 12 , 13].Yn wahanol i ddiagnosteg traddodiadol, mae POCT microfluidig yn defnyddio dyfeisiau cludadwy bach sy'n amrywio o ddadansoddwyr benchtop i stribedi prawf bach ar yr ochr i'w profi ger y pwynt samplu [14].Mae'r profion hyn yn cynnwys paratoi sampl yn syml neu ddim o gwbl, ymhelaethu ar y signal yn gyflym, a darlleniadau signal sensitif sy'n arwain at ganlyniadau byr a chywir o fewn munudau.Mae argaeledd a chynhyrchu màs offerynnau gofal iechyd sy'n seiliedig ar ficro-hylif wedi ehangu eu cymwysiadau diagnostig cost-effeithiol ac uniongyrchol y tu allan i'r ysbyty, ger y claf, a hyd yn oed gartref.
Ymhlith y strategaethau presennol ar gyfer gwneud diagnosis o glefydau heintus, mae diagnosteg moleciwlaidd yn un o'r rhai mwyaf sensitif [15, 16].Yn ogystal, defnyddir diagnosteg moleciwlaidd yn aml fel y safon aur ar gyfer canfod COVID-19 yn barhaus, gan ganiatáu canfod rhanbarthau firws-benodol o RNA neu DNA yn uniongyrchol cyn i ymateb imiwn ddechrau [17, 18].Yn yr adolygiad presennol, rydym yn cyflwyno'r datblygiadau diweddaraf mewn prosesau diagnostig moleciwlaidd sy'n seiliedig ar ficro-hylifau ar gyfer clefydau heintus, o safbwynt academaidd i safbwyntiau diwydiannol yn y dyfodol (Ffig. 1).Byddwn yn dechrau gyda thri cham allweddol mewn canfod asid niwclëig: rhag-drin sampl ar sglodion, mwyhad asid niwclëig, a darllen signal.Yna gwnaethom gymharu gwahanol fathau o lwyfannau microhylifol â'u strwythur a'u swyddogaeth, gan ddangos nodweddion unigryw (cryfderau a gwendidau).Mae canfod asid niwclëig digidol yn cael ei drafod ymhellach a'i roi fel enghraifft o dechnoleg trydedd genhedlaeth ar gyfer meintioli absoliwt moleciwlau pathogenau heintus.Yn ogystal, bydd nifer o ddyfeisiau POCT masnachol nodweddiadol a diweddaraf yn cael eu cyflwyno i ddangos cyflwr presennol y farchnad POCT microhylifol ar gyfer diagnosteg moleciwlaidd.Byddwn hefyd yn trafod ac yn egluro ein gweledigaeth ar gyfer ceisiadau yn y dyfodol.
Gellir rhannu modiwlau sglodion microfluidig ar gyfer canfod asid niwclëig yn dri chategori (samplu, adnabod, a signalau) yn ôl eu swyddogaethau [19].Ymhlith y modiwlau hyn, mae'r modiwl samplu yn bennaf yn sylweddoli lysis sampl ac echdynnu asid niwclëig.Mae'r modiwl synhwyrydd yn bennaf yn rheoli trosi ac ehangu signalau asid niwclëig.Mae'r modiwl signalau yn canfod y signal wedi'i drawsnewid a'i brosesu gan y modiwl synhwyro.Yn seiliedig ar y broses o ganfod asidau niwclëig ar sglodyn, byddwn yn crynhoi'r sglodion amrywiol a all wireddu'r swyddogaeth “mewnbwn ac allbwn”.
Y cam cyntaf wrth ganfod asid niwclëig yw echdynnu asid niwclëig, hy ynysu'r asid niwclëig targed o'r sampl gwreiddiol.Mae echdynnu asid niwclëig yn cael ei berfformio i buro asidau niwclëig o halogion moleciwlaidd eraill, sicrhau cywirdeb strwythur sylfaenol moleciwlau asid niwclëig, a gwneud y gorau o'r canlyniadau.Mae echdynnu asid niwclëig yn gofyn am y lysis sampl angenrheidiol a dal asid niwclëig, y mae eu hansawdd a'u heffeithlonrwydd yn cael effaith enfawr ar ganlyniadau ymchwil a diagnostig.Gall unrhyw sgîl-effeithiau cynnil yn ystod echdynnu gyfyngu ar ganfod pellach.Er enghraifft, mae dulliau adwaith cadwyn polymeras (PCR) a dolen ymhelaethu isothermol (LAMP) yn cael eu rhwystro gan rai toddyddion organig gweddilliol megis ethanol ac isopropanol mewn adweithyddion ynysu asid niwclëig [20].Echdynnu hylif-hylif ac echdynnu cyfnod solet yw'r dulliau mwyaf poblogaidd ar gyfer ynysu asidau niwclëig [21], fodd bynnag, mae echdynnu hylif-hylif ar sglodyn yn gyfyngedig iawn, gan fod yr adweithyddion a ddefnyddir wrth echdynnu hylif-hylif yn achosi cyrydiad y rhan fwyaf o sglodion microfluidig. .Yma, rydym yn tynnu sylw at ddulliau echdynnu cyfnod solet sy'n seiliedig ar ficro-arae ac yn cymharu eu manteision a'u hanfanteision.
Mae silicon yn ddeunydd swbstrad sy'n gydnaws ag asidau niwclëig oherwydd ei fio-gydnawsedd, ei sefydlogrwydd, a'i hawdd i'w addasu [22].Yn bwysig, pan gaiff ei addasu â silica neu ddeunyddiau eraill, mae'r cyfansawdd hwn yn arddangos eiddo i arsugniad asidau niwclëig â gwefr negyddol o dan amodau pH isel, halen uchel tra'n eluting â pH uchel, hydoddiannau halen isel.Yn seiliedig ar y ffenomen hon, mae'n bosibl puro'r asid niwclëig.
Defnyddiwyd gwahanol fathau o ddeunyddiau sy'n seiliedig ar silica ar gyfer echdynnu asid niwclëig mewn microhylifau, megis gleiniau silica, powdrau, hidlwyr microfiber, a philenni silica [23, 24, 25, 26].Yn dibynnu ar briodweddau'r deunydd, gellir defnyddio deunyddiau sy'n seiliedig ar silicon mewn microcircuits mewn gwahanol ffyrdd.Er enghraifft, yn syml, gellir gosod gronynnau silica, powdrau a nanofilterau masnachol ym mandyllau neu ficrosianeli sglodion micro-hylif a helpu i dynnu asidau niwclëig o samplau [27, 28, 29].Gellir defnyddio pilenni silica wedi'u haddasu ar yr wyneb hefyd i buro DNA o bathogenau yn gyflym am gost isel.Er enghraifft, Wang et al.[30] Trwy gyfuno adweithiau mwyhau dadnatureiddio â chyfnewid cadwyn trwy fesigl â philenni silica wedi'u gorchuddio ag oligosacaridau chitosan, cyflwynwyd system gludadwy amlbwrpas a lwyddodd i ganfod 102-108 o unedau ffurfio cytrefi.(CFU)/ml Vibrio parahaemolyticus., ac roedd presenoldeb y firws yn hawdd ei weld.Roedd Powell et al.[31] Yna defnyddiwyd micro-araeau seiliedig ar silicon i ganfod firws hepatitis C (HCV), firws diffyg imiwnedd dynol (HIV), firws Zika, a feirws papiloma dynol a lluosogi awtomatig, lle datblygwyd micro-adweithydd troellog 1.3 μl i ddal firysau RNA.a pherfformio ymhelaethu yn y fan a'r lle.Yn ogystal â'r dulliau hyn, mae microcolofnau silica wedi'u haddasu ar yr wyneb hefyd yn chwarae rhan allweddol mewn echdynnu asid niwclëig, gan fod geometreg a phriodweddau'r deunydd addasu yn cynyddu effeithlonrwydd echdynnu yn fawr.Roedd Chen et al.[32] cynigiodd lwyfan microfluidig ar gyfer ynysu RNA crynodiad isel yn seiliedig ar ficro-golofnau silicon wedi'u gorchuddio â amino.Mae'r ddyfais microhylifol hon yn integreiddio amrywiaeth o ficro-bileri 0.25 cm2 ar swbstrad silicon i gyflawni effeithlonrwydd echdynnu uwch trwy ddyluniad cymhareb arwynebedd arwyneb i gyfaint uchel.Mantais y dyluniad hwn yw y gall y ddyfais microfluidig gyflawni hyd at 95% o effeithlonrwydd echdynnu asid niwclëig.Mae'r strategaethau hyn sy'n seiliedig ar silicon yn dangos gwerth ynysu asidau niwclëig yn gyflym am gost isel.Ar y cyd â sglodion microfluidig, gall strategaethau echdynnu sy'n seiliedig ar silicon nid yn unig gynyddu effeithlonrwydd canfod asid niwclëig, ond hefyd hwyluso miniaturization ac integreiddio dyfeisiau dadansoddol [20].
Mae dulliau gwahanu magnetig yn defnyddio gronynnau magnetig i ynysu asidau niwclëig ym mhresenoldeb maes magnetig allanol.Mae gronynnau magnetig a ddefnyddir yn gyffredin yn cynnwys gronynnau magnetig Fe3O4 neu γ-Fe2O3 wedi'u gorchuddio â silica, amino a charboxyl [33,34,35,36].Nodwedd wahaniaethol gronynnau magnetig o'i gymharu â dulliau SPE sy'n seiliedig ar silicon yw rhwyddineb trin a rheoli gyda magnetau allanol.
Gan ddefnyddio'r rhyngweithio electrostatig rhwng asidau niwclëig a silica, o dan amodau halen uchel a pH isel, mae asidau niwclëig yn cael eu harsugno ar wyneb gronynnau magnetig wedi'u gorchuddio â silica, tra o dan amodau halen isel a pH uchel, gellir golchi'r moleciwlau eto..Mae gleiniau magnetig wedi'u gorchuddio â silica yn ei gwneud hi'n bosibl echdynnu DNA o samplau cyfaint mawr (400 μL) gan ddefnyddio mudiant a reolir yn magnetig [37].Fel gwrthdystiad, mae Rodriguez-Mateos et al.[38] defnyddio magnetau tiwnadwy i reoli trosglwyddo gleiniau magnetig i siambrau gwahanol.Yn seiliedig ar ronynnau magnetig wedi'u gorchuddio â silica, gellir echdynnu 470 copi / ml o RNA genomig SARS-CoV-2 o samplau dŵr gwastraff ar gyfer canfod trawsgrifiad gwrthdro LAMP (RT-LAMP) a gellir darllen yr ymateb o fewn 1 awr.llygad noeth (Ffig. 2a).
Dyfeisiau sy'n seiliedig ar ddeunyddiau magnetig a mandyllog.Diagram cysyniadol o ddyfais microfluidig IFAST RT-LAMP ar gyfer canfod RNA SARS-CoV-2 (addaswyd o [38]).b Dyfais micro allgyrchol ar gyfer dSPE o asid niwclëig swab buccal (wedi'i addasu o [39]).c Crynhöwr sampl hunan-bweru wedi'i gynnwys gan ddefnyddio cerdyn FTA® (wedi'i addasu o [50]).d Papur hidlo Fusion 5 wedi'i addasu â chitosan (addaswyd o [51]).coronafeirws syndrom anadlol acíwt difrifol SARS-CoV-2 2, dolen trawsgrifio gwrthdro RT-LAMP wedi'i chyfryngu ymhelaethu isothermol, partneriaid technoleg darganfyddwyr FTA, asid niwclëig NA
Mae gronynnau magnetig â gwefr bositif yn ddelfrydol ar gyfer cysylltu asgwrn cefn ffosffad asid niwclëig.Ar grynodiad halen penodol, gall y grwpiau ffosffad o asidau niwclëig â gwefr negyddol gael eu gwefru'n bositif ar wyneb y gronynnau cyfansawdd magnetig.Felly, datblygwyd nanoronynnau magnetig ag arwyneb garw a dwysedd uchel o grwpiau amino ar gyfer echdynnu asidau niwclëig.Ar ôl gwahanu a blocio magnetig, gellir defnyddio nanoronynnau magnetig a chyfadeiladau DNA yn uniongyrchol yn PCR, sy'n dileu'r angen am weithrediadau puro ac elution cymhleth sy'n cymryd llawer o amser [35].Mae nanoronynnau magnetig wedi'u gorchuddio â grwpiau carboxyl negyddol hefyd wedi'u defnyddio i wahanu asidau niwclëig sydd wedi'u harsugno ar arwynebau mewn datrysiadau polyethylen glycol a sodiwm clorid crynodiad uchel [36].Gyda'r gleiniau magnetig hyn wedi'u haddasu ar eu hwynebau, mae echdynnu DNA yn gydnaws â mwyhad dilynol.Roedd Dignan et al.Disgrifiodd [39] lwyfan microfluidic allgyrchol awtomataidd a chludadwy ar gyfer pretreatment asid niwclëig, gan ganiatáu i bersonél nad yw'n dechnegol ei ddefnyddio ar y safle.Yn ogystal, mae cydnawsedd y DNA ynysig â LAMP, dull sy'n addas iawn ar gyfer dadansoddi asid niwclëig pwynt gofal, yn dangos ymhellach ofynion offer lleiaf ac addasrwydd ar gyfer profion lliwimetrig (Ffig. 2b).
Mae dulliau gleiniau magnetig yn cynnig y posibilrwydd o echdynnu awtomataidd, y mae rhai ohonynt yn bodoli mewn echdynwyr asid niwclëig awtomataidd masnachol [KingFisher;ThermoFisher (Waltham, MA, UDA), QIAcube® HT;CapitalBio (Beijing, Tsieina) a Biomek®;Beckman (Miami, UDA).), Florida, UDA)].Gellir defnyddio manteision cyfuno gleiniau magnetig â microfluidics ar gyfer echdynnu awtomataidd effeithlon o asidau niwclëig, a allai o bosibl hyrwyddo datblygiad diagnosteg moleciwlaidd;fodd bynnag, mae'r cyfuniad o gleiniau magnetig gyda microfluidics yn dal i ddibynnu'n fawr ar systemau rheoli cymhleth ar gyfer trin gleiniau magnetig yn fanwl gywir, sy'n esbonio poblogrwydd cynhyrchion masnachol yn swmpus ac yn ddrud, sy'n cyfyngu ar gymhwyso gleiniau magnetig ymhellach yn POCT.
Mae nifer o ddeunyddiau mandyllog megis hidlwyr nitrocellulose wedi'u haddasu, cardiau Finders Technology Associates (FTA), papurau hidlo polyethersulfone, a deunyddiau wedi'u gorchuddio â glycan hefyd wedi'u defnyddio ar gyfer canfod asid niwclëig [40, 41, 42, 43, 44].Defnyddiwyd deunyddiau ffibrog mandyllog fel papur ffibrog yn gyntaf i ynysu DNA trwy gysylltu moleciwlau DNA hirfain â ffibrau yn gorfforol.Mae mandyllau bach yn arwain at gyfyngiad corfforol cryf o foleciwlau DNA, sy'n effeithio'n gadarnhaol ar echdynnu DNA.Oherwydd y gwahanol feintiau mandwll o bapur ffibrog, ni all yr effeithlonrwydd echdynnu ddiwallu anghenion ymhelaethu DNA [45, 46].Mae'r cerdyn FTA yn bapur hidlo masnachol a ddefnyddir ym maes meddygaeth fforensig ac a ddefnyddir yn eang mewn meysydd eraill o ddiagnosteg moleciwlaidd.Trwy ddefnyddio papur hidlo cellwlos wedi'i drwytho â chemegau amrywiol i lyse'r cellbilenni yn y sampl, mae'r DNA a ryddhawyd yn cael ei amddiffyn rhag diraddio am hyd at 2 flynedd.Yn fwy diweddar, datblygwyd papur cellwlos trwytho ar gyfer canfod moleciwlau amrywiol bathogenau, gan gynnwys SARS-CoV-2, leishmaniasis, a malaria [47,48,49].Mae HIV yn y plasma ynysig yn cael ei lysed yn uniongyrchol, ac mae'r asid niwclëig firaol yn cael ei gyfoethogi yn y bilen llif FTA® sydd wedi'i ymgorffori yn y crynodwr, sy'n caniatáu cynhyrchu asid niwclëig yn effeithlon [50] (Ffig. 2c).Y brif broblem gyda chanfod asid niwclëig gan ddefnyddio cardiau FTA yw bod cemegau fel guanidine ac isopropanol yn atal adweithiau mwyhau dilynol.Er mwyn datrys y broblem hon, fe wnaethom ddatblygu papur hidlo wedi'i addasu gan chitosan Fusion 5, sy'n cyfuno manteision rhyngosod ffisegol moleciwlau DNA a phapur hidlo ffibrog, ac arsugniad electrostatig DNA ar gyfansoddion a addaswyd gan chitosan i gyflawni echdynnu asid niwclëig hynod effeithlon. ..ffibrau hidlo [51] (Ffig. 2d).Yn yr un modd, Zhu et al.[52] dangos dull PCR wedi'i addasu gan chitosan yn seiliedig ar system microfluidig capilari in situ ar gyfer ynysu cyflym a chanfod RNA firws Zika.Gall asidau niwcleig gael eu harsugnu/dadsugno mewn cyfrwng lysate/PCR cymysg, yn y drefn honno, yn seiliedig ar briodwedd switsh ymlaen/diffodd chitosan.ymlaen ac i ffwrdd”, ymatebol i pH.
Fel y soniwyd uchod, mae'r strategaethau hyn yn cyfuno manteision gwahanol ddeunyddiau cyfnod solet ac yn cynyddu effeithlonrwydd echdynnu asid niwclëig mewn microhylifau.Mewn cymwysiadau ymarferol, mae defnyddio'r deunyddiau hyn mewn symiau mawr yn aneconomaidd, a gall triniaeth arwyneb briodol neu addasu wyneb deunyddiau cyffredin gyda'r deunyddiau hyn hefyd gadw eu swyddogaeth.Felly, credir y gall gweithredu'r strategaethau hyn ar ôl astudiaeth beilot leihau costau.
Mae profion asid niwclëig ar lwyfannau microhylif yn aml yn defnyddio cyfeintiau sampl bach (< 100 µl), felly mae angen mwyhau'r asidau niwclëig targed gyda stilwyr penodol i'w trosi i signal sy'n gyfleus i'w ganfod i lawr yr afon (optegol, trydanol a magnetig) [53, 54]. Mae profion asid niwclëig ar lwyfannau microhylif yn aml yn defnyddio cyfeintiau sampl bach (< 100 µl), felly mae angen mwyhau'r asidau niwclëig targed gyda stilwyr penodol i'w trosi i signal sy'n gyfleus i'w ganfod i lawr yr afon (optegol, trydanol a magnetig) [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]. Wrth brofi asidau niwclëig ar lwyfannau microhylifol, defnyddir cyfeintiau sampl bach (<100 µL) yn aml, felly mae angen mwyhau asidau niwclëig targed gyda stilwyr arbennig i'w drawsnewid yn signal sy'n gyfleus i'w ganfod wedyn (optegol, trydanol a magnetig) [53, 54].微流控平台上的核酸检测通常使用小样本量（< 100 µl），因此需要使用特定探针扩增目标核酸，以转换为便于下游检测（光学、电学和磁学）的信号[53, 54 ].微流控 平台 上 的 核酸 检测 使用 小样本量 （（<100 µl） ， 因此 需要 特定 探针 扩增 目标 ， 以 转换 为 下游 下游 （光学 、 电学 磁学） 的 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]]. Mae canfod asidau niwclëig ar lwyfannau microhylif fel arfer yn defnyddio cyfeintiau sampl bach (<100 μl), sy'n gofyn am fwyhau asidau niwclëig targed gyda stilwyr arbennig i'w trosi'n signalau i'w canfod wedyn (optegol, trydanol a magnetig) [53, 54]] .Gall ymhelaethu asid niwclëig mewn microfluidics hefyd gyflymu adweithiau, gwneud y gorau o derfynau canfod, lleihau gofynion sampl, a gwella cywirdeb canfod [55, 56].Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, gyda gwireddu canfod cyflym a chywir, mae amrywiol ddulliau mwyhau asid niwclëig wedi'u cymhwyso mewn microhylifau, gan gynnwys PCR a rhai adweithiau ymhelaethu isothermol.Bydd yr adran hon yn crynhoi dulliau ar gyfer canfod asid niwclëig yn seiliedig ar systemau microhylif.
Mae PCR yn efelychiad o'r broses atgynhyrchu DNA o organeb, y disgrifir y ddamcaniaeth yn fanwl mewn man arall ac ni chaiff ei thrafod yma.Gall PCR chwyddo swm bach iawn o DNA/RNA targed ar gyfradd esbonyddol, gan wneud PCR yn arf pwerus ar gyfer canfod asidau niwclëig yn gyflym.Yn ystod y degawdau diwethaf, mae llawer o ddyfeisiau microhylifol cludadwy sydd â systemau beicio thermol PCR wedi'u datblygu i ddiwallu anghenion diagnosteg pwynt gofal [57, 58].Gellir rhannu PCR ar sglodion yn bedwar math (llif confensiynol, parhaus, wedi'i newid yn ofodol, a PCR darfudol) yn ôl gwahanol ddulliau rheoli tymheredd [59].Er enghraifft, mae Gee et al.[60] datblygu dull PCR meintiol trawsgrifio gwrthdro uniongyrchol (RT-qPCR) ar eu llwyfan microfluidic eu hunain ar gyfer canfod amlblecs SARS-CoV-2, firysau ffliw A a B mewn samplau swab gwddf (Ffig. 3a).Parc et al.[61] adeiladu sglodion dadansoddi pathogen syml trwy integreiddio ffilm tenau PCR, electrodau, a modiwl microfluidic seiliedig ar polydimethylsiloxane a weithredir â bys.Fodd bynnag, mae'r ddau waith yn ymgorffori diffygion cyffredin PCR confensiynol.Mae PCR yn gofyn am feicio thermol, sy'n cyfyngu ar finiatureiddio dyfeisiau pellach a llai o amser profi.
Mae datblygu PCR microhylifol a newid gofod sy'n seiliedig ar lif parhaus yn hanfodol i fynd i'r afael â'r mater hwn.Gan ddefnyddio sianel serpentine hir neu sianel syth fer, gall PCR llif parhaus ddarparu ymhelaethiad cyflym trwy gylchredeg adweithyddion yn weithredol mewn tri pharth cynhesu gyda phwmp oddi ar sglodion.Mae'r llawdriniaeth hon yn llwyddo i osgoi'r cyfnod pontio rhwng gwahanol dymereddau adwaith ac felly'n lleihau'r amser profi yn sylweddol [62] (Ffig. 3b).Mewn astudiaeth arall gan Jung et al.[63] Cynigiodd ddadansoddwr genetig PCR cylchdro newydd sy'n cyfuno nodweddion PCR sefydlog a llif ar gyfer PCR trawsgrifio gwrthdro cyflym iawn a amlblecs (Ffig. 3c).Ar gyfer mwyhau asid niwclëig, bydd y microsglodyn PCR yn cael ei gylchdroi trwy dri bloc gwresogi ar wahanol dymereddau: 1. Bloc dadnatureiddio 94°C, 2. Bloc anelio ar 58°C, 3. Bloc ehangu ar 72°C.
Cymhwyso PCR mewn microhylifau.Cynrychiolaeth sgematig o dirRT-qPCR ar lwyfan microfluidic (wedi'i addasu o [60]).b Cynrychiolaeth sgematig o ficro-arae PCR llif parhaus yn seiliedig ar sianel serpentine (wedi'i addasu o [62]).c Cynrychiolaeth sgematig o ddadansoddwr genetig PCR cylchdro, sy'n cynnwys microsglodyn, tri bloc gwresogi a modur stepiwr (wedi'i addasu o [63]).d Diagram o PCR thermoconvection gyda centrifugation a setup (addaswyd o [64]).DirRT-qPCR, meintiol uniongyrchol gwrthdroi adwaith cadwyn polymerase
Gan ddefnyddio capilarïau a dolenni neu hyd yn oed platiau tenau, gall PCR darfudiad chwyddo asidau niwclëig yn gyflym trwy ddarfudiad thermol rhydd naturiol heb fod angen pwmp allanol.Er enghraifft, datblygwyd llwyfan microfluidic polymer olefin cylchol ar gam gwresogi cylchdroi ffug sy'n defnyddio beicio thermol gyda centrifugation mewn microchannel dolen PCR [64] (Ffig. 3d).Mae'r ateb adwaith yn cael ei yrru gan ddarfudiad thermol, sy'n cyfnewid tymheredd uchel ac isel yn barhaus mewn microsianel gyda strwythur annular.Gellir cwblhau'r broses ymhelaethu gyfan mewn 10 munud gyda therfyn canfod o 70.5 pg / sianel.
Yn ôl y disgwyl, mae PCR cyflym yn arf pwerus ar gyfer systemau diagnostig a dadansoddi amlblecs moleciwlaidd ymateb sampl cwbl integredig.Mae PCR cyflym yn lleihau'n sylweddol yr amser sydd ei angen i ganfod SARS-CoV-2, sy'n cyfrannu at reolaeth effeithiol y pandemig COVID-19.
Mae PCR yn gofyn am feiciwr thermol cymhleth nad yw'n addas ar gyfer POCT.Yn fwy diweddar, mae technegau ymhelaethu isothermol wedi'u cymhwyso i ficrohylifau, gan gynnwys ond heb fod yn gyfyngedig i LAMP, ymhelaethu polymeras ailgyfuno (RPA), ac ymhelaethu yn seiliedig ar ddilyniannau asid niwclëig [65,66,67,68].Gyda'r technegau hyn, mae asidau niwclëig yn cael eu chwyddo ar dymheredd cyson, gan hwyluso creu dyfeisiau POCT cludadwy cost isel, hynod sensitif ar gyfer diagnosteg moleciwlaidd.
Mae profion LAMP sy'n seiliedig ar ficro-hylifau trwybwn uchel yn caniatáu canfod lluosog o glefydau heintus [42, 69, 70, 71].Ar y cyd â system microfluidig allgyrchol, gall LAMP hwyluso ymhellach awtomeiddio canfod asid niwclëig [69, 72, 73, 74, 75].Datblygwyd y SlipChip spin-and-react ar gyfer canfod bacteria lluosog cyfochrog yn weledol gan ddefnyddio LAMP [76] (Ffig. 4a).Wrth ddefnyddio LAMP wedi'i optimeiddio yn yr assay, roedd y gymhareb signal-i-sŵn fflworoleuedd tua 5-plyg, a chyrhaeddodd y terfyn canfod 7.2 copi / μl o DNA genomig. Ar ben hynny, delweddwyd bodolaeth pum pathogen bacteriol treulio cyffredin, gan gynnwys Bacillus cereus, Escherichia coli, Salmonela enterica, Vibrio fluvialis a Vibrio parahaemolyticus, yn seiliedig ar y dull mewn <60 munud. Ar ben hynny, delweddwyd bodolaeth pum pathogen bacteriol treulio cyffredin, gan gynnwys Bacillus cereus, Escherichia coli, Salmonela enterica, Vibrio fluvialis a Vibrio parahaemolyticus, yn seiliedig ar y dull mewn <60 munud.At hynny, delweddwyd presenoldeb pum pathogen bacteriol cyffredin yn y llwybr treulio, gan gynnwys Bacillus cereus, Escherichia coli, Salmonela enterica, Vibrio fluvialis a Vibrio parahaemolyticus, gan ddefnyddio'r dull hwn mewn llai na 60 munud.此外 ， 基于 该 方法 在 <60 分钟 内 可 视化 了 五 种 常见 消化道 消化道 细菌病 原体 的 ， ， 包括 包括 蜡状 、 大 肠杆菌 、 、 肠 沙门 氏 菌 菌 、 河流 河流 弧菌 和 副溶血性 弧菌 弧菌 弧菌 副溶血性 副溶血性此外 ， 基于 该 方法 在 <60 分钟 内 视化 了 五 种 常见 消化道 细菌病 细菌病 的 ， 存在 包括 芽孢杆菌 、 大 肠杆菌 、 肠 氏 菌 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 HIPYn ogystal, delweddwyd presenoldeb pum pathogen gastroberfeddol bacteriol cyffredin, gan gynnwys Bacillus cereus, Escherichia coli, Salmonela enterica, Vibrio fluvius, a Vibrio parahaemolyticus, gan ddefnyddio'r dull hwn mewn llai na 60 munud.
Mae manteision LAMP mewn microhylifau yn cynnwys, ymhlith eraill, ymateb cyflym a chanfod miniaturized.Fodd bynnag, oherwydd tymheredd yr adwaith (tua 70 ° C), mae'n anochel bod aerosolau'n cael eu cynhyrchu yn ystod LAMP, gan arwain at gyfradd bositif ffug uchel.Mae hefyd angen optimeiddio penodoldeb assay, dyluniad paent preimio, a rheoli tymheredd ar gyfer LAMP.Yn ogystal, mae dyluniadau sglodion sy'n gweithredu canfod targedau lluosog ar un sglodyn o werth mawr a dylid eu datblygu.Yn ogystal, mae LAMP yn addas ar gyfer canfod aml-bwrpas wedi'i integreiddio mewn un sglodyn, sy'n bwysig iawn, ond mae llawer o le i ddatblygu o hyd.
Gellir lleihau cyfradd bositif ffug uchel LAMP yn rhannol gyda RPA, gan fod y tymheredd adwaith cymharol isel (~ 37 ° C) yn arwain at ychydig iawn o broblemau anweddu [77].Yn y system RPA, mae dau breimiwr gyferbyn yn cychwyn synthesis DNA trwy rwymo i ailgyfuniad a gellir cwblhau ymhelaethu o fewn 10 munud [78,79,80,81].Felly, mae'r broses RPA gyfan yn llawer cyflymach na PCR neu LAMP.Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, dangoswyd bod technoleg microfluidig yn gwella cyflymder a chywirdeb RPA ymhellach [82,83,84].Er enghraifft, mae Liu et al.[85] datblygodd assay ymhelaethu polymerase ailgyfuno llif ochrol integredig microfluidig ar gyfer canfod SARS-CoV-2 yn gyflym ac yn sensitif trwy integreiddio RPA trawsgrifio gwrthdro (RT-RPA) a system canfod stribedi prawf llif ochrol cyffredinol.i mewn i un system ficro-hylif.Ffigur 4b).Y terfyn canfod yw 1 copi/µl neu 30 copi/sampl, a gellir cwblhau'r canfod mewn tua 30 munud.Mae Kong et al.wedi datblygu dyfais microhylifol gwisgadwy.[86] defnyddio tymheredd y corff a system canfod fflworoleuedd yn seiliedig ar ffôn symudol i ganfod DNA HIV-1 yn gyflym ac yn uniongyrchol gan ddefnyddio RPA (Ffigur 4c).Mae'r assay RPA gwisgadwy yn canfod 100 copi/ml o'r dilyniant targed o fewn 24 munud, gan ddangos potensial mawr ar gyfer diagnosis cyflym o fabanod sydd wedi'u heintio â HIV-1 mewn lleoliadau sy'n gyfyngedig o ran adnoddau.
Ymhelaethiad isothermol mewn profion pwynt gofal (POCT).Datblygu a chynhyrchu sbin ac adwaith SlipChip.Ar ôl weldio plasma, cafodd y sglodion uchaf a gwaelod eu cydosod gyda set o gnau i ffurfio'r sglodion terfynol (wedi'i addasu o [76]).b Sgematig y system MI-IF-RPA ar gyfer canfod COVID-19 (addaswyd o [85]).c Sgematig prawf RPA gwisgadwy ar gyfer canfod DNA HIV-1 yn gyflym (addaswyd o [86]).SE Salmonela enterica, VF Vibrio fluvius, VP Vibrio parahaemolyticus, BC Bacillus cereus, EC Escherichia coli, carboxyfluorescein FAM, firws imiwnoddiffygiant dynol HIV, mwyhad polymeras RPA recombinase, deuod allyrru golau LED, MI-IF-RPA Microfluidics Recombinase Recombinase Lateral-Fireflicase Helaethiad
Mae RPA sy'n seiliedig ar ficro-hylif yn datblygu'n gyflym, fodd bynnag, mae cost gwneuthuriad sglodion a defnydd adwaith yn rhy uchel a rhaid ei leihau i gynyddu argaeledd y dechnoleg hon.Yn ogystal, gall sensitifrwydd uchel RPA effeithio ar ymhelaethu ar gynhyrchion nad ydynt yn benodol, yn enwedig ym mhresenoldeb halogiad.Gall y cyfyngiadau hyn effeithio ar y defnydd o RPA mewn systemau microhylifol ac maent yn haeddu cael eu hoptimeiddio ymhellach.Mae angen paent preimio a stilwyr wedi'u dylunio'n dda ar gyfer targedau amrywiol hefyd i wella dichonoldeb strategaethau microhylifol yn seiliedig ar RPA mewn POCT.
Mae gan Cas13 a Cas12a y gallu i hollti asidau niwclëig ar hap ac felly gellir eu datblygu fel offer canfod a diagnostig.Mae Cas13 a Cas12a yn cael eu gweithredu wrth eu rhwymo i dargedu DNA neu RNA, yn y drefn honno.Unwaith y bydd wedi'i actifadu, mae'r protein yn dechrau hollti asidau niwclëig cyfagos eraill, ac ar ôl hynny gall yr RNA canllaw sy'n targedu asidau niwclëig pathogen-benodol hollti stilwyr fflworoleuol diffodd a rhyddhau fflworoleuedd.Yn seiliedig ar y ddamcaniaeth hon, mae Kellner et al.[87] datblygu dull seiliedig ar Cas13 [Gohebydd Ensymatig Sensitif Uchel Penodol Datgloi (SHERLOCK)], a Broughton et al.Datblygodd [88] ddull arall yn seiliedig ar Cas12a [CRISPR Trans Reporter yn targedu endonuclease DNA (DTECR)].
Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae gwahanol ddulliau ar gyfer canfod asidau niwclëig yn seiliedig ar CRISPR wedi ymddangos [89, 90].Mae dulliau confensiynol seiliedig ar CRISPR yn aml yn cymryd llawer o amser ac yn llafurddwys oherwydd gweithdrefnau lluosog gan gynnwys echdynnu asid niwclëig, ymhelaethu a chanfod CRISPR.Gall amlygiad hylifau i aer gynyddu'r siawns o ganlyniadau positif ffug.O ystyried yr uchod, mae systemau sy'n seiliedig ar CRISPR mewn angen dybryd am optimeiddio.
Mae llwyfan microhylifol a reolir yn niwmatig sy'n gallu perfformio 24 o ddadansoddiadau ochr yn ochr wedi'i ddatblygu ar gyfer cymwysiadau canfod CRISPR-Cas12a a CRISPR-Cas13a [91].Mae'r system wedi'i chyfarparu â dyfais canfod fflworoleuedd sy'n osgoi ymhelaethu asid niwclëig ac yn canfod samplau DNA femtomolar a RNA yn awtomatig.Roedd Chen et al.[92] ymhelaethu recombinase integredig gyda'r system CRISPR-Cas12a mewn microhylifau allgyrchol (Ffig. 5a).Mae'r gwaith hwn yn goresgyn yr anhawster o integreiddio'r ddwy broses hyn oherwydd gall Cas12a dreulio DNA negesydd ac atal y broses chwyddo.Yn ogystal, mae Chen et al.[92] ychwanegol rhag-storio'r adweithyddion adwaith mewn rheolaeth microfluidic allgyrchol i gwblhau'r broses gyfan yn awtomatig.Mewn gwaith arall, mae Silva et al.[93] datblygu dull diagnostig heb ymhelaethu CRISPR/Cas12a a ffôn clyfar i ganfod SARS-CoV-2 (Ffig. 5b).Mae'r assay hwn, a elwir yn system heb ymhelaethu ar sail ffôn symudol, yn cynnwys ensym CRISPR/Cas-ddibynnol sy'n seiliedig ar ddelweddu ffôn clyfar o signalau swigen a gynhyrchir gan gatalas mewn sianeli microhylifol.Canfod llai na 50 copi/µl o asid niwclëig yn sensitif heb ymhelaethu ymlaen llaw, dim ond 71 munud y mae'r broses gyfan o chwistrelliad sampl i ddarllen signal yn ei gymryd.
Dulliau canfod asid niwcleig yn seiliedig ar CRISPR.POCT allgyrchol ar gyfer diagnosteg moleciwlaidd integredig yn seiliedig ar CRISPR (wedi'i addasu o [92]).b Datblygu prawf CASCADE ar gyfer dadansoddiad ffôn clyfar o SARS-CoV-2 (addaswyd o [93]).ymhelaethiad ailgyfuniad RAA, motiff protospacer cyfagos PAM, clystyru CRISPR ailddarllediadau palindromig byr yn rheolaidd, system CASCADE heb ymhelaethiad ffôn symudol ag ensymau sy'n ddibynnol ar CRISPR/CAS, 1-ethyl-3-[3-dimethylaminopropyl] hydroclorid carbodiimide EDC
Fel y cam olaf mewn canfod asid niwclëig, mae canfod signal yn adlewyrchu canlyniadau diagnostig yn uniongyrchol ac mae'n ffactor hanfodol wrth ddatblygu POCT effeithlon, sensitif a chywir.Gellir darllen signalau gan ddefnyddio dulliau amrywiol megis strategaethau fflwroleuol, electrocemegol, lliwimetrig a magnetig.Yn yr adran hon, rydym yn disgrifio'r rhesymeg dros bob dull gweithredu ac yn cymharu diagnosteg moleciwlaidd clefydau heintus mewn microhylifau.
Defnyddir strategaethau sy'n seiliedig ar fflworoleuedd yn eang ar gyfer diagnosteg POCT o glefydau heintus oherwydd eu manteision rhyfeddol o sensitifrwydd rhagorol, cost isel, rhwyddineb gweithredu, a dadansoddiad pwynt gofal [94, 95].Mae'r strategaethau hyn yn defnyddio fflworofforau wedi'u labelu fel llifynnau fflwroleuol a nanoddeunyddiau i greu signal y gellir ei ganfod (gwella fflworoleuedd neu ddiffoddiad).Mae'r canfyddiad hwn yn awgrymu y gellir rhannu strategaethau sy'n seiliedig ar fflworoleuedd yn labelu fflwroleuol uniongyrchol, signal-on, a chanfod fflwroleuol signal-off [96].Mae canfod label fflwroleuol yn uniongyrchol yn defnyddio labeli fflwroleuol arbennig i labelu ligandau penodol sy'n cynhyrchu swm penodol o fflworoleuedd wrth eu rhwymo'n ddetholus i darged.Ar gyfer canfod fflworoleuedd yn seiliedig ar signal, mae ansawdd y signal fflwroleuol yn gysylltiedig yn gadarnhaol â maint y diddordeb.Mae dwyster fflworoleuedd yn ddibwys yn absenoldeb targed a gellir ei ganfod pan fydd swm digonol o darged yn bresennol.I'r gwrthwyneb, mae dwyster fflworoleuedd a ganfyddir gan fflworoleuedd “arwydd-off” mewn cyfrannedd gwrthdro â swm y targed, gan gyrraedd uchafswm gwerth i ddechrau ac yn gostwng yn raddol wrth i'r targed gael ei ehangu.Er enghraifft, gan ddefnyddio mecanwaith trawsholltiad dibynnol CRISPR-Cas13a, mae Tian et al.[97] datblygu strategaeth adnabod newydd i ganfod RNAS sy'n osgoi trawsgrifio gwrthdro yn uniongyrchol (Ffig. 6a).O'i rwymo i RNAS targed cyflenwol, gellir actifadu'r cyfadeilad CRISPR-Cas13-RNA, gan sbarduno holltiad trawsgyfochrog gan RNAS gohebydd amhenodol.Mae'r gohebydd sydd wedi'i labelu'n fflworoleuol [fflworoffor (F)] yn cael ei ddiffodd gan y quencher (Q) cyfan a fflworoleuadau pan gaiff ei hollti gan y cymhlyg actifedig.
Mantais canfod electrocemegol yw cyflymder canfod uchel, cynhyrchu hawdd, cost isel, hawdd i'w gario a rheolaeth awtomatig.Mae'n ddull dadansoddol pwerus ar gyfer cymwysiadau POCT.Yn seiliedig ar transistorau effaith maes graphene Gao et al.[98] datblygu nanobiosynhwyrydd ar gyfer canfod amlblecs antigenau clefyd Lyme o facteria Borrelia burgdorferi gyda therfyn canfod o 2 pg/mL (Ffig. 6b).
Defnyddiwyd profion lliwimetrig mewn cymwysiadau POCT, gan elwa ar fanteision hygludedd, cost isel, rhwyddineb paratoi, a darllen gweledol.Gall canfod lliwimetrig ddefnyddio ocsidiad peroxidase neu nanomaterials tebyg i peroxidase, agregu nanoddeunyddiau, ac ychwanegu llifynnau dangosydd i drosi gwybodaeth am bresenoldeb asidau niwclëig targed yn newidiadau lliw gweladwy [99, 100, 101].Yn nodedig, defnyddir nanoronynnau aur yn eang wrth ddatblygu strategaethau lliwimetrig, ac oherwydd eu gallu i achosi newidiadau lliw cyflym ac arwyddocaol, mae diddordeb cynyddol yn natblygiad llwyfannau lliwimetrig POCT ar gyfer diagnosis in situ o glefydau heintus [102].Gyda dyfais microhylifol allgyrchol integredig [103], gellir canfod pathogenau a gludir gan fwyd mewn samplau llaeth halogedig yn awtomatig ar lefel 10 cell bacteriol, a gellir darllen y canlyniadau yn weledol o fewn 65 munud (Ffig. 6c).
Gall technegau synhwyro magnetig ganfod dadansoddwyr yn gywir gan ddefnyddio deunyddiau magnetig, a bu diddordeb sylweddol mewn cymwysiadau POCT yn y degawdau diwethaf.Mae gan dechnegau synhwyro magnetig rai manteision unigryw megis deunyddiau magnetig cost isel yn hytrach na chydrannau optegol drud.Fodd bynnag, mae defnyddio maes magnetig yn gwella effeithlonrwydd canfod ac yn lleihau amser paratoi sampl [104].Yn ogystal, mae canlyniadau archwilio magnetig yn dangos penodoldeb uchel, sensitifrwydd, a chymhareb signal-i-sŵn uchel oherwydd y signal cefndir magnetig di-nod o samplau biolegol [105].Mae Sharma et al.integreiddio biosynhwyrydd cyffordd twnnel magnetig yn blatfform microsglodyn cludadwy.[106] ar gyfer amlblecs canfod pathogenau (Ffig. 6d).Mae biosynhwyryddion yn canfod asidau niwclëig subnanomolar sydd wedi'u hynysu oddi wrth bathogenau yn sensitif.
Dull canfod signal nodweddiadol.Mae'r cysyniad o ganfod hyperlocalized o Cas13a (addaswyd o [97]).b Graphene nanobiosensor FET mewn cyfuniad â Lyme GroES scFv (addaswyd o [98]).c Arwyddion lliwimetrig ar gyfer canfod amlblecs pathogenau a gludir gan fwyd mewn sglodyn microhylifol allgyrchol: samplau Rhif 1 a Rhif 3 gyda phathogenau targed, a samplau Rhif 2, Rhif 4 a Rhif 5 heb bathogenau targed (addaswyd o [103]) .d Biosynhwyrydd yn seiliedig ar gyffordd twnnel magnetig, gan gynnwys platfform, mwyhadur blocio adeiledig, uned reoli, a chyflenwad pŵer ar gyfer cynhyrchu / caffael signal (addaswyd o [106]).GFET Graphene FET, Escherichia coli, Escherichia coli, Salmonela typhimurium, Vibrio parahaemolyticus, Vibrio parahaemolyticus, Listeria monocytogenes, PC PC, PDMS Dimethicone, PMMA polymethyl methacrylate
Er gwaethaf nodweddion rhagorol y dulliau canfod uchod, mae ganddynt anfanteision o hyd.Cymharir y dulliau hyn (tabl 1), gan gynnwys rhai cymwysiadau gyda manylion (manteision ac anfanteision).
Gyda datblygiad microfluidics, systemau microelectromecanyddol, nanotechnoleg a gwyddor deunyddiau, mae'r defnydd o sglodion microfluidig ar gyfer canfod clefydau heintus yn datblygu'n gyson [55,96,107,108].Mae trin offer bach a hylifau yn fanwl gywir yn cyfrannu at gywirdeb diagnostig a chost-effeithiolrwydd.Felly, ar gyfer datblygiad pellach, gwnaed ymdrechion i optimeiddio ac uwchraddio'r sglodion, gan arwain at wahanol sglodion microfluidic gyda gwahanol strwythurau a swyddogaethau.Yma rydym yn cyflwyno'n fyr sawl math cyffredin o lwyfannau microhylifol ac yn cymharu eu nodweddion (manteision ac anfanteision).Yn ogystal, mae'r rhan fwyaf o'r enghreifftiau a restrir isod yn canolbwyntio'n bennaf ar frwydro yn erbyn SARS-CoV-2.
LOCCs yw'r systemau dadansoddi cymhleth miniaturized mwyaf cyffredin ac mae eu gweithrediadau yn fach iawn, integredig, awtomataidd a chyfochrog o chwistrellu a pharatoi sampl, rheoli llif a chanfod hylif [109, 110].Mae hylifau'n cael eu trin trwy geometreg a ddyluniwyd yn ofalus a rhyngweithiad llawer o effeithiau corfforol megis graddiannau pwysau, gweithred capilari, electrodynameg, meysydd magnetig a thonnau acwstig [111].Mae LOCC yn dangos manteision rhagorol mewn sgrinio trwybwn uchel a chanfod lluosog, gyda chyflymder dadansoddi cyflym, maint sampl bach, defnydd pŵer isel, ac effeithlonrwydd rheoli a gweithredu uchel;fodd bynnag, mae dyfeisiau LOCC yn dyner iawn, ac yn gweithgynhyrchu, pecynnu a rhyngwynebu.Fodd bynnag, mae amlblecsio ac ailddefnyddio yn wynebu anawsterau enfawr [96].O'i gymharu â llwyfannau eraill, mae gan LOCC fanteision unigryw o ran amrywiaeth cymhwysiad mwyaf a chydnawsedd technoleg gorau, ond mae ei anfanteision hefyd yn amlwg, sef cymhlethdod uchel ac ailadroddadwyedd gwael.Mae dibyniaeth ar bympiau allanol, sy'n aml yn swmpus ac yn ddrud, yn cyfyngu ymhellach ar eu defnydd yn POCT.
Yn ystod yr achosion o COVID-19, cafodd LOCC lawer o sylw.Ar yr un pryd, mae yna nifer o sglodion newydd sy'n cyfuno sawl technoleg.Er enghraifft, mae ffonau clyfar bellach yn cael eu defnyddio'n eang fel dyfeisiau dadansoddeg cludadwy ac mae ganddynt botensial mawr ar gyfer integreiddio LOCC.Mae Sun et al.[21] ffugio sglodyn microhylifol sy'n caniatáu amlblecsio dilyniannau asid niwclëig penodol o bum pathogen, gan gynnwys SARS-CoV-2, gan ddefnyddio LAMP a'u dadansoddi gan ddefnyddio ffôn clyfar o fewn 1 awr ar ôl diwedd yr adwaith.Fel enghraifft arall, mae Sundah et al.[112] creu switsh moleciwlaidd [ymhelaethiad catalytig gan switsh cyflwr trawsnewid moleciwlaidd (CATCH)] ar gyfer canfod targedau RNA SARS-CoV-2 yn uniongyrchol ac yn sensitif gan ddefnyddio ffonau smart. Mae CATCH yn gydnaws â LOCC cludadwy ac yn cyflawni perfformiad uwch (tua 8 copi RNA / μl; < 1 h ar dymheredd ystafell) [112]. Mae CATCH yn gydnaws â LOCC cludadwy ac yn cyflawni perfformiad uwch (tua 8 copi RNA / μl; < 1 h ar dymheredd ystafell) [112]. CATCH совместим с портативным LOCC и обеспечивает превосходную производительность (примерно 8 копивает превосходную производительность (примерно 8 копикй 1) Mae CATCH yn gydnaws â LOCC cludadwy ac yn darparu trwybwn rhagorol (tua 8 copi RNA / µl; < 1 h ar dymheredd ystafell) [112]. CATCH 与便携式LOCC 兼容并具有卓越的性能（大约8 RNA 拷贝/μl；室温下< 1 ア[11]） CATCH 与便携式LOCC 兼容并具有卓越的性能（大约8 RNA 拷贝/μl；室温下< 1 ア[11]） CATCH совместим с портативными LOCC и обладает превосходной производительностью (примерно 8 копий превосходной производительностью (примерно 8 копий преко 1 хологодно по производительностью). Mae CATCH yn gydnaws â LOCCs cludadwy ac mae ganddo berfformiad rhagorol (tua 8 copi RNA / µl; < 1 awr ar dymheredd ystafell) [112].Yn ogystal, mae dyfeisiau LOCC ar gyfer diagnosteg moleciwlaidd hefyd yn defnyddio rhai grymoedd gyrru megis gwactod, ymestyn, a meysydd trydan.Mae Kang et al.[113] dangos PCR nanoplasma-ar-a-sglodyn amser real, cyflym iawn ar gyfer diagnosis cyflym a meintiol o COVID-19 yn y maes gan ddefnyddio sglodyn PCR hylif plasmonig gwactod.Mae Li et al.Yn dilyn hynny datblygodd [114] sglodyn micro-hylif a yrrir gan ymestyn a alluogodd ddiagnosis o COVID-19.Mae'r platfform yn defnyddio system ymhelaethu RT-LAMP i benderfynu a yw sampl yn ansoddol gadarnhaol neu negyddol.Yn dilyn hynny, mae Ramachandran et al.[115] cyflawnodd raddiannau maes trydan priodol gan ddefnyddio isotachophoresis (ITP), techneg canolbwyntio ïon ddetholus a weithredir mewn microhylifau.Gydag ITP, gellir puro RNA targed o samplau swab nasopharyngeal amrwd yn awtomatig.Yna Ramachandran et al.[115] Drwy gyfuno'r puro ITP hwn â phrofion LAMP a CRISPR wedi'u gwella gan ITP, canfuwyd SARS-CoV-2 mewn swab nasopharyngeal dynol a sbesimenau clinigol mewn tua 35 munud.Yn ogystal, mae syniadau newydd yn dod i'r amlwg yn gyson.Mae Jadhav et al.Cynigiodd [116] gynllun diagnostig yn seiliedig ar sbectrosgopeg Raman wedi'i wella'n wyneb ar y cyd â dyfais microhylifol sy'n cynnwys naill ai nanotiwbiau carbon aur/arian wedi'u gorchuddio'n fertigol neu ficro/nanotiwbiau electronyddu tafladwy.Mae microsianeli hidlo adeiledig â swyddogaeth bilen yn un tafladwy.Mae'r ddyfais yn arsyllu firysau o hylifau corff / exudations amrywiol fel poer, nasopharyncs a dagrau.Felly, mae'r titer firws yn helaeth a gellir adnabod y firws yn gywir trwy lofnod Raman.
Llwyfan microfluidig allgyrchol yw LOAD lle mae'r holl brosesau'n cael eu rheoli gan brotocol amlder sy'n cylchdroi swbstrad microstrwythuredig [110].Nodweddir y ddyfais LOAD gan ddefnyddio grym allgyrchol fel grym gyrru pwysig.Mae hylifau hefyd yn ddarostyngedig i rymoedd capilari, Euler a Coriolis.Gan ddefnyddio dyfais centrifuge, cynhelir dadansoddiadau mewn gweithrediad hylif parhaus o safle rheiddiol i mewn i safle allanol, gan ddileu'r angen am diwbiau allanol ychwanegol, pympiau, actiwadyddion, a falfiau gweithredol.Yn fyr, mae un dull rheoli yn symleiddio gweithrediad.Mae'r grymoedd sy'n gweithredu ar yr hylif yn yr un sianel microfluidig ar yr un pellter o'r ganolfan lwyth yn gyfartal, sy'n ei gwneud hi'n bosibl ailadrodd strwythur y sianel.Felly, mae offer LOAD yn symlach ac yn fwy darbodus i'w ddylunio a'i weithgynhyrchu nag offer LOCC confensiynol, tra bod yr adweithiau'n annibynnol ac yn gyfochrog i raddau helaeth;fodd bynnag, oherwydd cryfder mecanyddol uchel offer allgyrchol, mae deunydd sglodion sydd ar gael yn gyfyngedig ac mae cyfeintiau bach yn anodd.i'r car.Ar yr un pryd, mae'r rhan fwyaf o ddyfeisiau LOAD wedi'u cynllunio ar gyfer defnydd sengl yn unig, sy'n ddrud ar gyfer canfod ar raddfa fawr [96, 117, 118, 119].
Yn ystod y degawdau diwethaf, mae LOAD, a ystyrir yn un o'r dyfeisiau microhylif mwyaf addawol, wedi cael cryn sylw gan ymchwilwyr a gweithgynhyrchwyr.Felly, mae LOAD wedi cael ei dderbyn yn eang ac wedi'i ddefnyddio ar gyfer diagnosteg moleciwlaidd o bathogenau heintus [120, 121, 122, 123, 124], yn enwedig yn ystod yr achosion o COVID-19.Er enghraifft, ar ddiwedd 2020, Ji et al.[60] dangos assay RT-qPCR uniongyrchol ar gyfer canfod cyfochrog cyflym ac awtomataidd o SARS-CoV-2 a heintiau ffliw A a B mewn sbesimenau swab gwddf.Yna Xiong et al.[74] cyflwynodd lwyfan microhylifol disgoid integredig LAMP ar gyfer canfod saith coronafirws anadlol dynol yn gyflym, yn gywir ac ar yr un pryd, gan gynnwys SARS-CoV-2, o fewn 40 munud.Yn gynnar yn 2021, de Oliveira et al.[73] arddangos sglodyn microhylifol allgyrchol arlliw polystyren, a weithredir â llaw gyda chylchdro blaen bysedd, ar gyfer diagnosis moleciwlaidd RT-LAMP o COVID-19.Yn dilyn hynny, mae Dignan et al.[39] cyflwynodd ficro-ddyfais centrifuge cludadwy awtomataidd ar gyfer puro RNA SARS-CoV-2 yn uniongyrchol o adrannau swab buccal.Medved et al.[53] cynigiodd system samplu aerosol SARS-CoV-2 fewnlin gyda sglodyn fflwroleuol microhylifol cylchdroi cyfaint bach gyda therfyn canfod o 10 copi / μL a throthwy cylch lleiaf o 15 munud.Roedd Suarez et al.[75] adroddodd yn ddiweddar ddatblygiad platfform microhylifol allgyrchol modiwlaidd integredig ar gyfer canfod RNA SARS-CoV-2 yn uniongyrchol mewn samplau swab nasopharyngeal anweithredol gan ddefnyddio LAMP.Mae'r enghreifftiau hyn yn dangos y buddion mawr a'r addewid o LOAD yn y diagnosteg foleciwlaidd o COVID-19.
Ym 1945 cyflwynodd Muller a Clegg [125] sianeli microhylifol ar bapur am y tro cyntaf gan ddefnyddio papur hidlo a pharaffin.Yn 2007, creodd grŵp Whitesides [126] y llwyfan papur swyddogaethol cyntaf ar gyfer profi protein a glwcos.Mae papur wedi dod yn swbstrad delfrydol ar gyfer microhylifau.Mae gan y papur briodweddau cynhenid fel hydrophilicity a strwythur mandyllog, biocompatibility rhagorol, pwysau ysgafn, hyblygrwydd, plygadwyedd, cost isel, rhwyddineb defnydd a chyfleustra.Mae µPADs clasurol yn cynnwys strwythurau hydroffilig/hydroffobig wedi'u hadeiladu ar swbstradau papur.Yn dibynnu ar y strwythur tri dimensiwn, gellir rhannu μPADs yn μPADs dau ddimensiwn (2D) a thri-dimensiwn (3D).Cynhyrchir µPADs 2D trwy ffurfio ffiniau hydroffobig i ffurfio sianeli microhylifol, tra bod µPADs 3D fel arfer yn cael eu gwneud o bentyrrau o haenau o bapur microhylifol 2D, weithiau trwy blygu papur, technegau llithro, sianeli agored, ac argraffu 3D [96].Mae hylifau dyfrllyd neu fiolegol ar y μPAD yn cael eu rheoli'n bennaf gan rym capilari heb ffynhonnell pŵer allanol, gan hwyluso cyn-storio adweithyddion, trin samplau, a chanfod amlblecs.Fodd bynnag, mae rheolaeth llif cywir a chanfod amlblecs yn cael eu rhwystro gan gyflymder canfod annigonol, sensitifrwydd, ac ailddefnyddiadwy [96, 127, 128, 129, 130].
Fel platfform microfluidig anarferol, mae μPAD wedi'i hyrwyddo a'i ddatblygu'n eang ar gyfer diagnosis moleciwlaidd o glefydau heintus fel HCV, HIV, a SARS-CoV-2 [131, 132].Ar gyfer canfod HCV yn ddetholus a sensitif, mae Tengam et al.Datblygodd [133] biosynhwyrydd newydd yn seiliedig ar bapur fflwroleuol gan ddefnyddio chwiliedydd asid niwclëig hynod benodol yn seiliedig ar peptid pyrrolidinyl.Mae asidau niwcleig yn cael eu hansymudol yn cofalent ar bapur cellwlos rhannol ocsidiedig trwy alkylation gostyngol rhwng grwpiau amino a grwpiau aldehyde, ac mae canfod yn seiliedig ar fflworoleuedd.Gellir darllen y signalau hyn gan declyn wedi'i wneud yn arbennig gyda chamera fflwroleuol cludadwy ar y cyd â chamera ffôn symudol.Yn dilyn hynny, Lu et al.Dyluniodd [134] electrod hyblyg papur yn seiliedig ar nanoronynnau nicel/aur/nanotiwbiau carbon/cyfansoddion fframwaith organometalig alcohol polyfinyl ar gyfer canfod targed HIV drwy hybrideiddio DNA gan ddefnyddio methylene glas fel dangosydd rhydocs DNA.Yn fwy diweddar, mae Chowdury et al.Cyflwynodd [135] ddyluniad platfform damcaniaethol ar gyfer profi µPAD pwynt gofal gan ddefnyddio poer claf amrwd mewn cyfuniad â LAMP a thechnoleg delweddu symudol ar gyfer canfod dadansoddwyr COVID-19.
Mae profion llif ochrol yn arwain hylifau yn ôl grymoedd capilari ac yn rheoli symudiad hylif yn ôl gwlybedd a nodweddion swbstradau mandyllog neu ficrostrwythuredig.Mae'r dyfeisiau llif ochrol yn cynnwys samplu, cyfuniad, deorydd a chanfod, a phadiau amsugnol.Mae'r moleciwlau asid niwclëig yn yr ALFf yn adnabod rhwymwyr penodol sy'n cael eu storio ymlaen llaw yn y safle rhwymo a'u rhwymo fel cyfadeiladau.Wrth i'r hylif fynd trwy'r platiau deori a chanfod, mae'r cymhlygau'n cael eu dal gan y moleciwlau dal sydd wedi'u lleoli ar y llinellau prawf a rheoli, gan ddangos canlyniadau y gellir eu darllen yn uniongyrchol i'r llygad noeth.Yn nodweddiadol, gellir cwblhau ALFf mewn 2-15 munud, sy'n gyflymach na darganfyddiad traddodiadol.Oherwydd y mecanwaith arbennig, ychydig o weithrediadau sydd eu hangen ar ALFf ac nid oes angen offer ychwanegol arno, sy'n ei gwneud yn hawdd iawn ei ddefnyddio.Mae'n hawdd cynhyrchu a miniatureiddio, ac mae cost swbstradau papur yn is.Fodd bynnag, dim ond ar gyfer dadansoddiad ansoddol y caiff ei ddefnyddio, ac mae canfod meintiol yn anodd iawn, ac mae'r gallu amlblecsio a'r trwybwn yn gyfyngedig iawn, a dim ond un asid niwclëig digonol y gellir ei ganfod ar y tro [96,110,127].
Er bod y rhan fwyaf o gymwysiadau ALFf yn canolbwyntio ar brofion imiwn, mae defnyddio LFA ar gyfer diagnosteg moleciwlaidd mewn sglodion microhylifol hefyd yn effeithiol ac yn boblogaidd [136].Yn achos firws hepatitis B, HIV a SARS-CoV-2 LFA Gong et al.[137] cynigiodd lwyfan LFA nanoronynnau i fyny-drosi a dangosodd amlbwrpasedd y llwyfan miniaturized a chludadwy hwn trwy ganfod targedau lluosog megis asid niwclëig HBV yn sensitif a meintiol.Yn ogystal, mae Fu et al.[138] dangos LFA newydd yn seiliedig ar sbectrosgopeg Raman wedi'i wella ar yr wyneb ar gyfer dadansoddiad meintiol o DNA HIV-1 ar grynodiadau isel.Ar gyfer canfod SARS-CoV-2 yn gyflym ac yn sensitif, mae Liu et al.Datblygodd [85] ddadansoddiad llif ochrol RPA integredig microfluidig trwy gyfuno RT-RPA a system canfod llif ochrol gyffredinol yn un system ficro-hylifol.
Mae cymhwyso amrywiol lwyfannau microhylifol yn amrywio yn dibynnu ar astudiaethau penodol, gan fanteisio'n llawn ar alluoedd a manteision y llwyfannau.Gyda falfiau, pympiau a dwythellau fforddiadwy, LOCC yw'r llwyfan mwyaf cynhwysfawr ar gyfer amrywiaeth cymwysiadau a rhyngweithrededd gyda'r lle mwyaf i'w ddatblygu.Felly, rydym yn gobeithio ac yn argymell bod yr astudiaethau diweddaraf yn cael eu cynnal yn LOCC fel ymgais gyntaf a bod yr amodau'n cael eu hoptimeiddio.Yn ogystal, disgwylir i ddulliau mwy effeithlon a chywir gael eu darganfod a'u defnyddio yn y system.Mae LOAD yn rhagori mewn rheolaeth fanwl gywir ar hylifau o ddyfeisiau LOCC presennol ac yn dangos manteision unigryw mewn gyriannau sengl trwy rym allgyrchol heb fod angen gyriannau allanol, tra gall ymatebion cyfochrog fod ar wahân a'u cydamseru.Felly, yn y dyfodol, bydd LOAD yn dod yn brif lwyfan microfluidig gyda llai o weithrediadau llaw a thechnolegau mwy aeddfed ac awtomataidd.Mae platfform µPAD yn cyfuno manteision LOCC a deunyddiau papur ar gyfer diagnosteg untro cost isel.Felly, dylai datblygiad yn y dyfodol ganolbwyntio ar dechnolegau cyfleus a sefydledig.Yn ogystal, mae'r ALFf yn addas iawn ar gyfer canfod llygad noeth, gan addo lleihau'r defnydd o samplau a chyflymu'r canfod.Dangosir cymhariaeth platfform manwl yn Nhabl 2.
Mae dadansoddiadau digidol yn rhannu'r sampl yn lawer o ficro-adweithyddion, ac mae pob un ohonynt yn cynnwys nifer arwahanol o foleciwlau targed [139, 140].Mae profion digidol yn cynnig manteision sylweddol ar gyfer perfformio meintiol absoliwt trwy berfformio miloedd o arbrofion biocemegol cyfochrog ar yr un pryd ac yn unigol mewn adrannau ar raddfa micron yn hytrach nag mewn cyfnod parhaus.O'i gymharu â microhylifau traddodiadol, gall adweithiau adrannol leihau cyfaint sampl, cynyddu effeithlonrwydd adwaith, a chael eu hintegreiddio'n hawdd â dulliau dadansoddol eraill heb fod angen sianeli, pympiau, falfiau a dyluniadau cryno [141, 142, 143, 144, 145, 146, 147] .Defnyddir y ddau ddull canlynol mewn profion digidol i gyflawni gwahaniad unffurf a chywir o atebion, gan gynnwys adweithyddion a samplau megis celloedd, asidau niwclëig, a gronynnau neu foleciwlau eraill: (1) emylsiynau gollwng gan fanteisio ar ansefydlogrwydd rhyngwyneb hylif;(2) rhaniad arae yn cael ei wneud gan gyfyngiadau geometrig y ddyfais.Yn y dull cyntaf, gellir creu defnynnau sy'n cynnwys adweithyddion a samplau mewn microchannels drwy ddulliau goddefol megis cyd-cerrynt, croeslif, canolbwyntio llif, emulsification fesul cam, emulsification microchannel, a pilenni trwy rymoedd cneifio viscous ac emulsification gyda newid sianel.lleoleiddio [143, 145, 146, 148, 149] neu ddefnyddio dulliau gweithredol [150, 151], sy'n cyflwyno ynni ychwanegol trwy reolaeth drydanol, magnetig, thermol a mecanyddol.Yn y dull olaf, rhennir yr unffurfiaeth cyfaint hylif gorau mewn siambrau microfluidig trwy gadw strwythurau gofodol o'r un maint, megis micropits ac araeau arwyneb [152,153,154].Yn nodedig, mae defnynnau yn adrannau llif mawr y gellir eu cynhyrchu a'u trin hefyd ar araeau electrod yn seiliedig ar ficrohylifau digidol (DMF).Electro-wlychu deuelectrig yw un o'r damcaniaethau DMF a astudiwyd orau, gan fod electro-wlychu deuelectrig yn caniatáu trin diferion unigol yn fanwl gywir, gan reoli siâp y signalau trydanol hylifol ac anghymesur sy'n mynd trwy wahanol ochrau [141, 144].Mae'r prif weithrediadau gyda defnynnau yn DMF yn cynnwys didoli, hollti, ac uno [151, 155, 156], y gellir eu cymhwyso mewn amrywiol feysydd dadansoddi, yn enwedig mewn canfod moleciwlaidd [157, 158, 159].
Mae canfod asid niwclëig digidol yn dechnoleg diagnostig moleciwlaidd trydedd genhedlaeth sy'n dilyn PCR confensiynol a PCR meintiol amser real (qPCR), ochr yn ochr â dilyniannu trwybwn uchel a biopsi hylif.Yn ystod y ddau ddegawd diwethaf, mae asidau niwclëig digidol wedi datblygu'n gyflym ym maes diagnosteg moleciwlaidd pathogenau heintus [160, 161, 162].Mae meintioli absoliwt o ganfod asid niwclëig digidol yn dechrau gyda phacio samplau ac adweithyddion i adrannau unigol i sicrhau bod gan bob dilyniant targed yr un tebygolrwydd o fynd i mewn i bob compartment unigol.Yn ddamcaniaethol, gellir neilltuo dilyniannau targed lluosog i bob adran, neu efallai na fydd system micro-ymateb annibynnol.Trwy'r amrywiol fecanweithiau synhwyro a ddisgrifir uchod, gellir delweddu adrannau â dilyniannau targed microbaidd sy'n cynhyrchu signalau uwchlaw trothwy penodol gyda'r llygad noeth neu gan beiriant a'u labelu'n bositif, tra bod adrannau eraill sy'n cynhyrchu signalau o dan y trothwy wedi'u labelu'n bositif. .rhai negyddol, sy'n gwneud y signal ar gyfer pob adran yn boolean.Felly, trwy gyfrifo nifer yr adrannau a grëwyd a chyfradd y canlyniadau positif ar ôl yr adwaith, gellir cyfateb y copïau gwreiddiol o'r samplau prawf gan ddefnyddio fformiwla dosbarthu Poisson heb fod angen cromlin safonol, sy'n ofynnol ar gyfer dadansoddiadau meintiol arferol o'r fath. fel qPCR.[163] O'i gymharu â dulliau diagnostig moleciwlaidd traddodiadol, mae gan ganfod asid niwclëig digidol radd uwch o awtomeiddio, cyflymder dadansoddi a sensitifrwydd uwch, llai o adweithyddion, llai o halogiad, a dylunio a gweithgynhyrchu symlach.Am y rhesymau hyn, mae'r defnydd o brofion digidol, yn enwedig dulliau gollwng, ar gyfer diagnosteg moleciwlaidd, sy'n cyfuno technegau ymhelaethu a darllen signal, wedi'i astudio'n dda yn ystod yr achosion critigol o SARS-CoV-2.Er enghraifft, mae Yin et al.[164] cyfuno dulliau PCR digidol a chyflym defnyn i ganfod y genynnau ORF1ab, N, ac RNase P yn SARS-CoV-2 mewn sglodyn microfluidig.Yn nodedig, roedd y system yn gallu nodi signal positif o fewn 115 eiliad, sy'n gyflymach na PCR confensiynol, gan nodi ei effeithiolrwydd o ran canfod pwynt gofal (Ffigur 7a).Roedd Dong et al.[165], Sow et al.[157], Chen et al.[166] ac Alteri et al.[167] hefyd gymhwyso PCR digidol droplet (ddPCR) i ganfod SARS-CoV-2 mewn system microhylifol gyda chanlyniadau trawiadol.Er mwyn gwella'r gyfradd ganfod ymhellach, mae Shen et al.[168] cyflawnodd ddelweddu sglodion yn seiliedig ar ddPCR mewn cyn lleied â 15 s heb ddefnyddio technegau pwytho delwedd, gan gyflymu'r broses dechnoleg ddPCR o'r labordy i'r cymhwysiad.Nid yn unig y cymhwysir dulliau mwyhau thermol fel PCR, ond hefyd defnyddir dulliau mwyhau isothermol i symleiddio amodau adwaith ac ymateb cyflym.Roedd Lu et al.[71] datblygu SlipChip ar gyfer dadansoddi defnynnau, sy'n gallu cynhyrchu defnynnau o wahanol feintiau ar ddwysedd uchel mewn un cam a meintioli asidau niwclëig SARS-CoV-2 gan ddefnyddio LAMP digidol (Ffigur 7b).Fel technoleg sy'n datblygu'n gyflym, gall CRISPR hefyd chwarae rhan bwysig mewn canfod asid niwclëig digidol trwy ddelweddu lliwimetrig cyfleus heb fod angen staeniau asid niwclëig ychwanegol.Roedd Ackerman et al.datblygu adwaith matrics combinatorial ar gyfer gwerthuso amlblecs o asidau niwclëig.[158] canfuwyd 169 o firysau sy'n gysylltiedig â phobl, gan gynnwys SARS-CoV-2, mewn defnynnau sy'n cynnwys adweithyddion canfod asid niwclëig yn seiliedig ar CRISPR-Cas13 mewn assay microwell (Ffigur 7c).Yn ogystal, gellir defnyddio technoleg mwyhau isothermol a CRISPR yn yr un system i gyfuno manteision y ddau.Parc et al.[169] Datblygwyd assay digidol CRISPR/Cas12a mewn sglodyn microhylifol masnachol ar gyfer canfod SARS-CoV-2 a echdynnwyd ac a laddwyd gan wres yn seiliedig ar RT-RPA un cam gyda chanfyddiad signal-i-gefndir byrrach ac uwch. cymhareb amser., ystod ddeinamig ehangach a gwell sensitifrwydd (Ffig. 7d).Rhoddir rhai disgrifiadau o’r enghreifftiau hyn yn Nhabl 3.
Llwyfan digidol nodweddiadol ar gyfer canfod asid niwclëig.a Mae'r llif gwaith PCR digidol cyflym yn cynnwys pedwar cam allweddol: paratoi sampl, dosbarthiad cymysgedd yr adwaith, proses mwyhau, a meintioli targed (wedi'i addasu o [164]).b Sgematig yn dangos dadansoddiad o ddefnynnau SlipChip ar gyfer ffurfio defnynnau ar ddwysedd uchel (addaswyd o [71]).c Diagram llif gwaith CARMEN-Cas13 (addaswyd o [158]).ch Trosolwg o ganfod firws digidol datblygedig gyda CRISPR/Cas mewn un pot (addaswyd o [169]).W/O dŵr-mewn-olew, PDMS polydimethylsiloxane, adwaith cadwyn polymeras PCR, casglu data DAQ, deilliad annatod cyfrannol PID, adwaith matrics cyfunol CARMEN ar gyfer gwerthuso asid niwclëig amlblecs, SARS-CoV-2, syndrom anadlol acíwt difrifol, coronafirws 2 , RT Ymhelaethiad ar y signal trawsgrifiad gwrthdroi ailgyfuno polymeras-RPA, S/B yn y cefndir
Amser post: Medi-15-2022
