◎ مفاتيح صغيرة للتعامل مع السوائل بشكل موثوق ومتعدد الاستخدامات عند الطلب

شكرا لكم لزيارة www.chinacdoe.com.إصدار المتصفح الذي تستخدمه لديه دعم محدود لـ CSS.للحصول على أفضل تجربة، نوصي باستخدام متصفح محدث (أو تعطيل وضع التوافق في Internet Explorer).في هذه الأثناء، ولضمان الدعم المستمر، سنعرض الموقع بدون أنماط وجافا سكريبت.

توفر أنظمة المختبر على الرقاقة ذات الإمكانات في الموقع إمكانية التشخيص السريع والدقيق، كما أنها مفيدة في البيئات المحدودة الموارد حيث لا تتوفر المعدات الطبية الحيوية والمهنيون المدربون.ومع ذلك، فإن إنشاء نظام اختبار في نقطة الرعاية يحتوي في الوقت نفسه على جميع الميزات الضرورية للتوزيع متعدد الوظائف، والإصدار عند الطلب، والأداء الموثوق، وتخزين الكواشف على المدى الطويل، لا يزال يمثل تحديًا كبيرًا.نصف هنا تقنية مفتاح السفر الصغير الذي يتم تشغيله بواسطة رافعة والتي يمكنها التعامل مع السوائل في أي اتجاه، وتوفير استجابة دقيقة ومتناسبة لضغط الهواء المطبق، والبقاء مستقرة ضد الحركات والاهتزازات المفاجئة.استنادًا إلى التكنولوجيا، نصف أيضًا تطوير نظام تفاعل البوليميراز المتسلسل الذي يدمج وظائف إدخال الكاشف والخلط والتفاعل في عملية واحدة، مما يحقق أداء "إدخال العينة في الإجابة" لجميع عينات الأنف السريرية من 18 مريضًا يعانون من الأنفلونزا و18 مجموعة تحكم فردية، في توافق جيد لشدة التألق مع تفاعل البوليميراز المتسلسل القياسي (معاملات بيرسون > 0.9).استنادًا إلى التكنولوجيا، نصف أيضًا تطوير نظام تفاعل البوليميراز المتسلسل الذي يدمج وظائف إدخال الكاشف والخلط والتفاعل في عملية واحدة، مما يحقق أداء "إدخال العينة في الإجابة" لجميع عينات الأنف السريرية من 18 مريضًا مع الأنفلونزا و18 عنصر تحكم فردي، في توافق جيد لشدة التألق مع تفاعل البوليميراز المتسلسل القياسي (معاملات بيرسون > 0.9).оеновывас н нэээй тххоолии ، ыа тиыыииыыы зразоотку сисы ооиимمس ии едени реагентов ، сешивани и реакци вннном процесе ، ч о о к д к к к к к к к к к к к к к ыоооооافقة «. к инических оразцов з н нс о о 18 пациентов с с г г г г г г г г г г г с с و18 وحدة تحكم رائعة، ذات كثافة جيدة للفلورسنت مع تفاعل بوليمري قياسي (معامل PI شخص> 0,9).واستنادًا إلى هذه التقنية، نقوم أيضًا بوصف تطوير نظام تفاعل البوليميراز المتسلسل الذي يجمع بين وظائف الحقن والخلط والتفاعل في عملية واحدة، مما يتيح أخذ العينات في الاستجابة لجميع عينات الأنف السريرية من 18 مريضًا بالأنفلونزا.و 18 عنصر تحكم فردي، في اتفاق جيد مع كثافة مضان تفاعل سلسلة البلمرة القياسية (معاملات بيرسون> 0.9).استنادًا إلى هذه التقنية، نقوم أيضًا بوصف تطوير نظام تفاعل البوليميراز المتسلسل الذي يدمج وظائف حقن الكاشف والخلط والتفاعل لتحليل جميع عينات الأنف السريرية من 18 عينة من مرضى الأنف في العينة. الأنفلونزا و18 عنصر تحكم فردي، وتطابقت شدة التألق بشكل جيد مع تفاعل البوليميراز المتسلسل القياسي (معامل بيرسون> 0.9).تضمن المنصة المقترحة أتمتة موثوقة للتحليل الطبي الحيوي، وبالتالي يمكنها تسريع تسويق مجموعة من أجهزة اختبار نقطة الرعاية.
تشكل الأمراض البشرية الناشئة، مثل جائحة كوفيد-19 لعام 2020 التي أودت بحياة الملايين من البشر، تهديدًا خطيرًا للصحة العالمية والحضارة الإنسانية.يعد الاكتشاف المبكر والسريع والدقيق للأمراض أمرًا بالغ الأهمية للسيطرة على انتشار الفيروس وتحسين نتائج العلاج.إن النظام البيئي التشخيصي الأساسي القائم على المختبرات المركزية حيث يتم إرسال عينات الاختبار إلى المستشفيات أو عيادات التشخيص ويديرها متخصصون، يعمل حاليًا على تقييد الوصول إلى ما يقرب من 5.8 مليار شخص في جميع أنحاء العالم، وخاصة أولئك الذين يعيشون في أماكن محدودة الموارد.حيث يوجد نقص في المعدات الطبية الحيوية باهظة الثمن والمتخصصين المؤهلين.2. وبالتالي، هناك حاجة ملحة لتطوير نظام مختبر على شريحة غير مكلف وسهل الاستخدام مع إمكانية اختبار نقطة الرعاية (POCT) الذي يمكن أن يزود الأطباء بمعلومات تشخيصية في الوقت المناسب لاتخاذ قرارات تشخيصية مستنيرة .والعلاج 3.
تنص إرشادات منظمة الصحة العالمية (WHO) على أن الاختبارات في نقطة الرعاية المثالية يجب أن تكون ميسورة التكلفة، وسهلة الاستخدام (سهلة الاستخدام مع الحد الأدنى من التدريب)، ودقيقة (تجنب السلبيات الكاذبة أو الإيجابيات الكاذبة)، وسريعة وموثوقة (توفر خصائص تكرارية جيدة)، و قابل للتسليم (قادر على التخزين طويل الأجل ومتاح بسهولة للمستخدمين النهائيين)4.لتلبية هذه المتطلبات، يجب أن توفر أنظمة POCT الميزات التالية: جرعات متعددة الاستخدامات لتقليل التدخل اليدوي، والإطلاق عند الطلب لتوسيع نطاق نقل الكاشف للحصول على نتائج اختبار دقيقة، وأداء موثوق لتحمل الاهتزاز البيئي.حاليًا، جهاز الاختبارات في نقطة الرعاية الأكثر استخدامًا على نطاق واسع هو شريط التدفق الجانبي 5،6 الذي يتكون من عدة طبقات من أغشية النيتروسليلوز المسامية التي تدفع كمية صغيرة جدًا من العينة للأمام، وتتفاعل مع الكواشف المثبتة مسبقًا بواسطة القوة الشعرية.على الرغم من أنها تتمتع بميزة التكلفة المنخفضة وسهولة الاستخدام والنتائج السريعة، إلا أن أجهزة الاختبارات في نقطة الرعاية القائمة على شريط التدفق لا يمكن استخدامها إلا للاختبارات البيولوجية (مثل اختبارات الجلوكوز7،8 واختبارات الحمل9،10) دون الحاجة إلى تحليلات متعددة المراحل.ردود الفعل (على سبيل المثال تحميل الكواشف المتعددة، والخلط، وتعدد الإرسال).بالإضافة إلى ذلك، فإن القوى الدافعة التي تتحكم في حركة السوائل (أي القوى الشعرية) لا توفر اتساقًا جيدًا، خاصة بين الدفعات، مما يؤدي إلى ضعف إمكانية تكرار نتائج 11 وجعل نطاقات التدفق الجانبي مفيدة في المقام الأول للكشف الجيد 12،13.
لقد خلقت قدرات التصنيع الموسعة على المستوى الصغير والنانوي فرصًا لتطوير أجهزة POCT ميكروفلويديك للقياسات الكمية.ومن خلال ضبط خصائص الواجهة 18، ​​19 وهندسة القنوات 20، 21، 22، يمكن التحكم في القوة الشعرية ومعدل التدفق لهذه الأجهزة.ومع ذلك، فإن موثوقيتها، خاصة بالنسبة للسوائل شديدة الرطوبة، تظل غير مقبولة بسبب عدم دقة التصنيع، وعيوب المواد، والحساسية للاهتزازات البيئية.بالإضافة إلى ذلك، منذ يتم إنشاء تدفق شعري في واجهة الغاز السائل، لا يمكن إدخال أي تدفق إضافي، خاصة بعد ملء قناة ميكروفلويديك بالسائل.ولذلك، للكشف أكثر تعقيدا، يجب تنفيذ عدة خطوات لحقن العينة.
من بين أجهزة الموائع الدقيقة، تعد أجهزة الموائع الدقيقة بالطرد المركزي حاليًا واحدة من أفضل الحلول لـ POCT26،27.تعتبر آلية القيادة الخاصة بها مفيدة حيث يمكن التحكم في القوة الدافعة عن طريق ضبط سرعة الدوران.ومع ذلك، فإن العيب هو أن قوة الطرد المركزي يتم توجيهها دائمًا نحو الحافة الخارجية للجهاز، مما يجعل من الصعب تنفيذ ردود الفعل متعددة الخطوات المطلوبة لإجراء تحليلات أكثر تعقيدًا.على الرغم من أنه يتم إدخال قوى دافعة إضافية (مثل الشعيرات الدموية 28 و29 والعديد من الشعيرات الأخرى 30 و31 و32 و33 و34 و35) بالإضافة إلى قوة الطرد المركزي للجرعات متعددة الوظائف، إلا أنه لا يزال من الممكن حدوث نقل غير متوقع للسائل لأن هذه القوى الإضافية عمومًا عبارة عن أوامر ذات حجم أقل من قوة الطرد المركزي، مما يجعلها فعالة فقط على نطاقات التشغيل الصغيرة أو غير متوفرة عند الطلب مع إطلاق السائل.أثبت دمج المعالجات الهوائية في ميكروفلويديك الطرد المركزي مثل الطرق الحركية للطرد المركزي 36، 37، 38، وطرق الهواء الحراري 39 والطرق الهوائية النشطة 40 أنه بديل جذاب.من خلال النهج الديناميكي المضاد، يتم دمج تجويف إضافي وقنوات توصيل دقيقة في الجهاز لكل من العمل الخارجي والداخلي، على الرغم من أن كفاءة الضخ (في النطاق من 75% إلى 90%) تعتمد بشكل كبير على عدد دورات الضخ واللزوجة. من السائل.في الطريقة الهوائية الحرارية، تم تصميم غشاء اللاتكس وغرفة نقل السوائل خصيصًا لإغلاق المدخل أو إعادة فتحه عندما يتم تسخين حجم الهواء المحبوس أو تبريده.ومع ذلك، فإن إعداد التدفئة/التبريد يقدم مشاكل استجابة بطيئة ويحد من استخدامه في فحوصات حساسة للحرارة (على سبيل المثال، تضخيم تفاعل البلمرة المتسلسل (PCR).من خلال النهج الهوائي النشط، يتم تحقيق التحرير عند الطلب والحركة الداخلية من خلال التطبيق المتزامن للضغط الإيجابي وسرعات الدوران المتطابقة بدقة بواسطة المحركات عالية السرعة.هناك أساليب ناجحة أخرى تستخدم فقط المحركات الهوائية (الضغط الإيجابي 41، 42 أو الضغط السلبي 43) وتصميمات الصمامات المغلقة عادة.من خلال تطبيق الضغط المتتابع في غرفة الهواء، يتم ضخ السائل للأمام بشكل تمعجي، ويمنع الصمام المغلق عادة التدفق الخلفي للسائل بسبب التمعج، وبالتالي تحقيق عمليات سائلة معقدة.ومع ذلك، لا يوجد حاليًا سوى عدد محدود من تقنيات الموائع الدقيقة التي يمكنها إجراء عمليات سائلة معقدة في جهاز واحد في نقطة الرعاية، بما في ذلك التوزيع متعدد الوظائف، والإطلاق عند الطلب، والأداء الموثوق، والتخزين طويل الأجل، والتعامل مع السوائل عالية اللزوجة، والتصنيع الفعال من حيث التكلفة.جميعهم في وقت واحد.قد يكون الافتقار إلى عملية وظيفية متعددة الخطوات أيضًا أحد الأسباب وراء نجاح طرح عدد قليل فقط من منتجات POCT التجارية مثل Cepheid وBinx وVisby وCobas Liat وRhonda في السوق المفتوحة حتى الآن.
في هذا البحث، نقترح مشغل موائع جزيئية هوائي يعتمد على تقنية التبديل الجزئي للحلقة الخضراء (FAST).يجمع FAST جميع الخصائص الضرورية في نفس الوقت لمجموعة واسعة من الكواشف بدءًا من الميكرولتر إلى المليلتر.يتكون FAST من أغشية مرنة ورافعات وكتل.بدون تطبيق ضغط الهواء، يمكن إغلاق الأغشية والرافعات والكتل بإحكام ويمكن تخزين السائل الموجود بالداخل لفترة طويلة.عندما يتم تطبيق الضغط المناسب وضبطه على طول الرافعة، يتوسع الحجاب الحاجز ويدفع الرافعة إلى الوضع المفتوح، مما يسمح للسائل بالمرور.وهذا يسمح بقياس السوائل متعدد الوظائف بطريقة متتالية أو متزامنة أو متسلسلة أو انتقائية.
لقد قمنا بتطوير نظام PCR باستخدام FAST لتوليد نتائج الاستجابة في العينة للكشف عن فيروسات الأنفلونزا A وB (IAV وIBV).لقد حققنا حدًا أدنى للكشف (LOD) يبلغ 102 نسخة/مل، وأظهر اختبارنا المتعدد خصوصية IAV وIBV وسمح بالتنميط المرضي لفيروس الأنفلونزا.أظهرت نتائج الاختبارات السريرية باستخدام عينة مسحة الأنف من 18 مريضًا و18 فردًا سليمًا توافقًا جيدًا في شدة التألق مع RT-PCR القياسي (معاملات بيرسون> 0.9).أظهرت نتائج الاختبارات السريرية باستخدام عينة مسحة الأنف من 18 مريضًا و18 فردًا سليمًا توافقًا جيدًا في شدة التألق مع RT-PCR القياسي (معاملات بيرسون> 0.9).النتائج التي تم الحصول عليها من قبل العيادات باستخدام قناع طبي من 18 مريضًا و 18 شخصًا آخر ترحب بالرضا كثافة الفلورسنت القياسية OT-PR (معامل بيرسون > 0,9).أظهرت نتائج التجارب السريرية باستخدام عينة مسحة أنفية من 18 مريضًا و18 فردًا سليمًا توافقًا جيدًا بين شدة التألق لـ RT-PCR القياسي (معاملات بيرسون > 0.9).0.9) يتم استخدام نتائج العلاج السريري من خلال أقنعة الأنف لـ 18 مريضًا و 18 شخصًا من ذوي البشرة الفاتحة يوجد بين كثافة الفلورسنت والفلورسنت القياسي ОТ-PЦP (معامل بيرسون > 0,9).أظهرت نتائج التجارب السريرية باستخدام عينات مسحة أنفية من 18 مريضًا و18 فردًا سليمًا توافقًا جيدًا بين شدة التألق وRT-PCR القياسي (معامل بيرسون> 0.9).تبلغ تكلفة المواد المقدرة لجهاز FAST-POCT حوالي 1 دولار أمريكي (الجدول التكميلي 1) ويمكن تخفيضها بشكل أكبر باستخدام طرق التصنيع واسعة النطاق (مثل القولبة بالحقن).في الواقع، تتمتع أجهزة الاختبارات في نقطة الرعاية المستندة إلى FAST بجميع الميزات الضرورية التي فرضتها منظمة الصحة العالمية وهي متوافقة مع طرق الاختبار البيوكيميائية الجديدة مثل التدوير الحراري للبلازما44 والمقايسات المناعية الخالية من التضخيم45 واختبارات وظائف الجسم النانوي46 التي تمثل العمود الفقري لأنظمة الاختبارات في نقطة الرعاية.إمكانية.
على الشكل.يُظهر الشكل 1 أ هيكل منصة FAST-POCT، التي تتكون من أربع غرف سائلة: غرفة ما قبل التخزين، وغرفة الخلط، وغرفة التفاعل، وغرفة النفايات.إن مفتاح التحكم في تدفق السوائل هو التصميم السريع (الذي يتكون من أغشية مرنة ورافعات وكتل) الموجود في غرفة التخزين المسبق وغرفة الخلط.باعتباره طريقة يتم تشغيلها بالهواء المضغوط، يوفر تصميم FAST تحكمًا دقيقًا في تدفق السوائل، بما في ذلك التبديل المغلق/الفتح، والجرعات المتنوعة، وإطلاق السوائل عند الطلب، والتشغيل الموثوق (على سبيل المثال، عدم الحساسية للاهتزاز البيئي)، والتخزين طويل الأجل.تتكون منصة FAST-POCT من أربع طبقات: طبقة داعمة، وطبقة فيلم مرنة، وطبقة فيلم بلاستيكي، وطبقة غلاف، كما هو موضح في العرض الموسع في الشكل 1 ب (كما هو موضح بالتفصيل في الشكلين التكميليين S1 وS2) ).يتم دمج جميع القنوات وغرف نقل السوائل (مثل غرف ما قبل التخزين والتفاعل) في ركائز PLA (حمض متعدد اللاكتيك) تتراوح سماكتها من 0.2 مم (الجزء الأنحف) إلى 5 مم.مادة الفيلم المرنة عبارة عن PDMS بسمك 300 ميكرومتر يتوسع بسهولة عند تطبيق ضغط الهواء بسبب "سمكه الرقيق" ومعامل المرونة المنخفض (حوالي 2.25 ميجاباسكال).تتكون طبقة فيلم البولي إيثيلين من مادة البولي إيثيلين تيريفثاليت (PET) بسماكة 100 ميكرومتر لحماية الفيلم المرن من التشوه المفرط بسبب ضغط الهواء.في مقابل الغرف، تحتوي طبقة الركيزة على رافعات متصلة بطبقة الغطاء (مصنوعة من PLA) بواسطة مفصلات للتحكم في تدفق السائل.تم لصق الفيلم المرن على الطبقة الخلفية باستخدام شريط لاصق على الوجهين (ARseal 90880) ومغطى بفيلم بلاستيكي.تم تجميع ثلاث طبقات على ركيزة باستخدام تصميم مقطع T في طبقة الغلاف.يحتوي المشبك T على فجوة بين الساقين.عندما تم إدخال المقطع في الأخدود، انحنيت الساقان قليلاً، ثم عادتا إلى حالتهما الأصلية وربطتا الغطاء والظهر بإحكام أثناء مرورهما عبر الأخدود (الشكل التكميلي S1).ثم يتم تجميع الطبقات الأربع باستخدام الموصلات.
رسم تخطيطي للمنصة يوضح الأجزاء الوظيفية المختلفة وميزات FAST.ب رسم تخطيطي موسع لمنصة FAST-POCT.ج صورة للمنصة بجوار عملة ربع دولار أمريكي.
تظهر آلية عمل منصة FAST-POCT في الشكل 2. المكونات الرئيسية هي الكتل الموجودة على الطبقة الأساسية والمفصلات الموجودة على طبقة الغلاف، مما يؤدي إلى تصميم تداخل عندما يتم تجميع الطبقات الأربع باستخدام شكل T .عندما لا يتم تطبيق أي ضغط هواء (الشكل 2 أ)، يتسبب تناسب التداخل في ثني المفصلة وتشوهها، ويتم تطبيق قوة مانعة للتسرب من خلال الرافعة للضغط على الغشاء المرن مقابل الكتلة، ويتم تحديد السائل الموجود في تجويف الختم كدولة مختومة.تجدر الإشارة إلى أنه في هذه الحالة، يتم ثني الرافعة إلى الخارج، كما هو موضح في المنظر الجانبي في الشكل 2أ.عندما يتم توفير الهواء (الشكل 2 ب)، يتوسع الغشاء المرن للخارج باتجاه الغطاء ويدفع الرافعة لأعلى، وبالتالي يفتح فجوة بين الرافعة والكتلة لتدفق السائل إلى الغرفة التالية، والتي يتم تعريفها على أنها حالة مفتوحة .بعد تحرير ضغط الهواء، يمكن أن تعود الرافعة إلى وضعها الأصلي وتظل مشدودة بسبب مرونة المفصلة.يتم عرض مقاطع فيديو لحركات الرافعة في الفيلم التكميلي S1.
أ. رسم تخطيطي وصور فوتوغرافية عند إغلاقه.في حالة عدم وجود ضغط، تقوم الرافعة بضغط الغشاء على الكتلة، ويتم إغلاق السائل.ب بحالة جيدة.عند الضغط، يتوسع الغشاء ويدفع الرافعة لأعلى، وبالتالي تنفتح القناة ويتدفق السائل.ج تحديد الحجم المميز للضغط الحرج.تشمل الأبعاد المميزة طول الرافعة (L)، والمسافة بين شريط التمرير والمفصلة (l) وسمك نتوء الرافعة (t).Fs هي قوة الضغط عند نقطة الخانق B. q هو الحمل الموزع بشكل موحد على الرافعة.يمثل Tx* عزم الدوران الذي تم تطويره بواسطة الرافعة المفصلية.الضغط الحرج هو الضغط المطلوب لرفع الرافعة وجعل السائل يتدفق.د النتائج النظرية والتجريبية للعلاقة بين الضغط الحرج وحجم العنصر.ن = تم إجراء 6 تجارب مستقلة وتظهر البيانات على أنها ± الانحراف المعياري.يتم تقديم البيانات الأولية كملفات بيانات أولية.
تم تطوير نموذج تحليلي يعتمد على نظرية الحزمة لتحليل اعتماد الضغط الحرج Pc الذي تفتح عنده الفجوة على المعلمات الهندسية (على سبيل المثال، L هو طول الرافعة، و l هي المسافة بين الكتلة والشعاع المفصلة، ​​S هي الرافعة، منطقة التلامس مع السائل t هي سمك نتوء الرافعة، كما هو موضح في الشكل 2ج).كما هو مفصل في الملاحظات التكميلية والشكل التكميلي S3، تفتح الفجوة عندما \({P}_{c}\ge \frac{2{F}_{s}l}{SL}\)، حيث Fs هو عزم الدوران \ ({T}_{x}^{\ast}(={F}_{s}l)\) لإزالة القوى المرتبطة بتناسب التداخل والتسبب في ثني المفصلة.تظهر الاستجابة التجريبية والنموذج التحليلي اتفاقًا جيدًا (الشكل 2 د)، مما يوضح أن الضغط الحرج Pc يزداد مع زيادة t / l وتناقص L، وهو ما يمكن تفسيره بسهولة من خلال نموذج الحزمة الكلاسيكية، أي أن عزم الدوران يزداد مع t /Lift .وبالتالي، يُظهر تحليلنا النظري بوضوح أنه يمكن التحكم في الضغط الحرج بشكل فعال عن طريق ضبط طول الرافعة L ونسبة t/l، مما يوفر أساسًا مهمًا لتصميم منصة FAST-POCT.
توفر منصة FAST-POCT توزيعًا متعدد الوظائف (كما هو موضح في الشكل 3أ مع الشكل الداخلي والتجربة)، وهي الميزة الأكثر أهمية في الاختبارات في نقطة الرعاية الناجحة، حيث يمكن للسوائل أن تتدفق في أي اتجاه وبأي ترتيب (متتالي، متزامن، متسلسل) أو قنوات متعددة انتقائية. الاستغناء .– وظيفة الجرعات.على الشكل.يُظهر الشكل 3a(i) وضع الجرعات المتتالي الذي يتم فيه تتالي غرفتين أو أكثر باستخدام كتل لفصل المواد المتفاعلة المختلفة ورافعة للتحكم في الحالات المفتوحة والمغلقة.عند تطبيق الضغط، يتدفق السائل من الغرفة العلوية إلى الغرفة السفلية بطريقة متتالية.تجدر الإشارة إلى أنه يمكن ملء غرف الشلال بالمواد الكيميائية الرطبة أو المواد الكيميائية الجافة مثل المساحيق المجففة بالتجميد.في التجربة الموضحة في الشكل 3 أ (ط)، يتدفق الحبر الأحمر من الحجرة العلوية مع مسحوق الصبغة الزرقاء (كبريتات النحاس) إلى الحجرة الثانية ويتحول إلى اللون الأزرق الداكن عندما يصل إلى الحجرة السفلية.كما يوضح أيضًا ضغط التحكم في السائل الذي يتم ضخه.وبالمثل، عندما يتم توصيل رافعة واحدة بحجرتين، يصبح وضع الحقن المتزامن، كما هو موضح في الشكل.3a(ii)، حيث يمكن توزيع السائل بشكل موحد على غرفتين أو أكثر عند تطبيق الضغط.وبما أن الضغط الحرج يعتمد على طول الذراع، فيمكن تعديل طول الذراع لتحقيق نمط الحقن المتسلسل كما هو موضح في الشكل.3أ(ثالثا).تم توصيل رافعة طويلة (مع ضغط حرج Pc_long) بالغرفة B وتم توصيل رافعة قصيرة (مع ضغط حرج Pc_short > Pc_long) بالغرفة A. ومع تطبيق الضغط P1 (Pc_long < P1 < Pc_short)، لم يظهر سوى السائل باللون الأحمر يمكن أن يتدفق إلى الغرفة B وعندما يتم زيادة الضغط إلى P2 (> Pc_short)، يمكن للسائل الأزرق أن يتدفق إلى الحجرة A. ينطبق وضع الحقن المتسلسل هذا على سوائل مختلفة تنتقل إلى الغرف المرتبطة بها بالتسلسل، وهو أمر بالغ الأهمية لنجاح اختبار نقطة الرعاية جهاز.تم توصيل رافعة طويلة (مع ضغط حرج Pc_long) بالغرفة B وتم توصيل رافعة قصيرة (مع ضغط حرج Pc_short > Pc_long) بالغرفة A. ومع تطبيق الضغط P1 (Pc_long < P1 < Pc_short)، لم يظهر سوى السائل باللون الأحمر يمكن أن يتدفق إلى الغرفة B وعندما يتم زيادة الضغط إلى P2 (> Pc_short)، يمكن للسائل الأزرق أن يتدفق إلى الحجرة A. ينطبق وضع الحقن المتسلسل هذا على سوائل مختلفة تنتقل إلى الغرف المرتبطة بها بالتسلسل، وهو أمر بالغ الأهمية لنجاح اختبار نقطة الرعاية جهاز.تم دمج DLINNA (بدعم نقدي Pc_long) مع الكاميرا B، وتم دمج ريشة قصيرة (بدعم نقدي Pc_short > Pc_long). باستخدام كاميرا A. عندما يتم توصيلها بـ P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) يمكن أن تكون سهلة الاستخدام للغاية، ويمكن الوصول إليها باللون الأحمر الجميل камеру b ، и кога давление ыоve увеличено до p2 ( с примен Eтется к рчичны жидкое ، послователно перещщщщ иبدأ ، в сооооет عرض уешной poCt.تم توصيل رافعة طويلة (مع ضغط حرج Pc_long) بالغرفة B، وتم توصيل رافعة قصيرة (مع ضغط حرج Pc_short > Pc_long) بالغرفة A. عند تطبيق الضغط P1 (Pc_long < P1 < Pc_short)، يتم تمييز السائل فقط باللون الأحمر يمكن أن يتدفق إلى الغرفة B، وعندما يتم زيادة الضغط إلى P2 (> Pc_short)، يمكن أن يتدفق السائل الأزرق إلى الغرفة A. يتم تطبيق وضع الحقن المتسلسل هذا على سوائل مختلفة يتم نقلها تسلسليًا إلى الغرف المعنية، وهو أمر بالغ الأهمية لنجاح في نقطة الرعاية.جهاز. الدمج النقدي (التحويل النقدي Pc_long) مع الكاميرا B، والتحويل النقدي (التحويل النقدي Pc_short > Pc_long) مع الكاميرا A.يتم توصيل الذراع الطويلة (الضغط الحرج Pc_long) بالغرفة B والذراع القصير (الضغط الحرج Pc_short > Pc_long) متصل بالغرفة A.عند تطبيق توصيل P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) في الكاميرا B، يمكنك تقديم عرض رائع جدًا، عند التوصيل الممتد إلى P2 (> Pc_short) в يمكن للكاميرا أن تقوم بإيقاف تشغيل الكاميرا.عند تطبيق الضغط P1 (Pc_long < P1 < Pc_short)، يمكن للسائل الأحمر فقط الدخول إلى الغرفة B، وعندما يتم زيادة الضغط إلى P2 (> Pc_short)، يمكن للسائل الأزرق أن يدخل الغرفة A. وضع الحقن المتسلسل هذا مناسب للنقل المتسلسل يتم إدخال السوائل المختلفة إلى الغرف المعنية، وهو أمر بالغ الأهمية لنجاح تشغيل جهاز POCT.يوضح الشكل 3 أ (4) وضع الحقن الانتقائي، حيث تحتوي الغرفة الرئيسية على ذراع قصير (مع ضغط حرج Pc_short) ورافعة طويلة (مع ضغط حرج Pc_long < Pc_short) تم توصيلهما بالغرفة A والغرفة B، على التوالي، بالإضافة إلى ذلك إلى قناة هوائية أخرى متصلة بالغرفة B. لنقل السائل إلى الغرفة A أولاً، تم تطبيق الضغط P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) وP2 (P2 > P1) مع P1 + P2 > Pc_short على الجهاز في نفس الوقت.يوضح الشكل 3 أ (4) وضع الحقن الانتقائي، حيث تحتوي الغرفة الرئيسية على ذراع قصير (مع ضغط حرج Pc_short) ورافعة طويلة (مع ضغط حرج Pc_long < Pc_short) تم توصيلهما بالغرفة A والغرفة B، على التوالي، بالإضافة إلى ذلك إلى قناة هوائية أخرى متصلة بالغرفة B. لنقل السائل إلى الغرفة A أولاً، تم تطبيق الضغط P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) وP2 (P2 > P1) مع P1 + P2 > Pc_short على الجهاز في نفس الوقت.على الشكل.3a(iv) يعرض أسلوبًا انتقائيًا للكاميرا الأساسية مثل Pc_short والعرض المباشر (ب итическим давлением Pc_long < Pc_short)، التي يتم توصيلها بشكل إضافي مع الكاميرا A والكاميرا B بشكل مريح.يُظهر الشكل 3a(iv) وضع الحقن الانتقائي، حيث كانت الغرفة الرئيسية بها ذراع قصير (مع ضغط حرج Pc_short) ورافعة طويلة (مع ضغط حرج Pc_long < Pc_short)، والتي كانت متصلة بالإضافة إلى ذلك بالغرفة A والغرفة B، على التوالي.من قناة الهواء الأخرى، جنبًا إلى جنب مع الكاميرا B. يجب أن يتم تركيبها مسبقًا في الكاميرا A، من خلال جهاز خاص هذا هو P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) و P2 (P2 > P1)، где P1 + P2 > Pc_short.إلى قناة هوائية أخرى متصلة بالغرفة B. لنقل السائل أولاً إلى الغرفة A، تم تطبيق الضغوط P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) وP2 (P2 > P1) في وقت واحد على الجهاز، حيث P1 + P2 > Pc_short. 3a(iv) يعرض أسلوبًا انتقائيًا عندما تحتوي الكاميرا الأساسية على خيط قصير (مع دعم نقدي Pc_short) وخيط رفيع (ك التوصيلات التقليدية Pc_long < Pc_short)، المرتبطة بالكاميرا A والكاميرا B، بالإضافة إلى قناة هواء أخرى، ملحق بالمجموعة ب.يُظهر الشكل 3a(iv) وضع الحقن الانتقائي عندما يكون للغرفة الرئيسية ساق قصير (الضغط الحرج Pc_short) وساق طويل (الضغط الحرج Pc_long < Pc_short) متصل بالغرفة A والغرفة B على التوالي، بالإضافة إلى ممر هواء آخر، متصلة بالغرفة ب.وبالتالي، يمنع P2 السائل من دخول الغرفة B؛وفي الوقت نفسه، تجاوز الضغط الإجمالي P1 + P2 الضغط الحرج لتنشيط الرافعة الأقصر المتصلة بالغرفة A للسماح بتدفق السائل إلى الغرفة A. بعد ذلك، عندما يلزم ملء الغرفة B، نحتاج فقط إلى تطبيق P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) في الحجرة الرئيسية لتنشيط الرافعة الطويلة والسماح للسائل بالتدفق إلى الحجرة B. ويمكن ملاحظة بوضوح من الوقت t = 3 s إلى 9 s أن السائل في الحجرة A ظل ثابتًا بينما زاد في الحجرة B عند تطبيق الضغط P1.وفي الوقت نفسه، تجاوز الضغط الإجمالي P1 + P2 الضغط الحرج لتنشيط الرافعة الأقصر المتصلة بالغرفة A للسماح بتدفق السائل إلى الغرفة A. بعد ذلك، عندما يلزم ملء الغرفة B، نحتاج فقط إلى تطبيق P1 (Pc_long < P1 < Pc_short) في الحجرة الرئيسية لتنشيط الرافعة الطويلة والسماح للسائل بالتدفق إلى الحجرة B. ويمكن ملاحظة بوضوح من الوقت t = 3 s إلى 9 s أن السائل في الحجرة A ظل ثابتًا بينما زاد في الحجرة B عند تطبيق الضغط P1.ومن ناحية أخرى، يتم توصيل P1 + P2 بالدفع النقدي المسبق لتنشيط مجموعة كبيرة من النقاط، المرتبطة بالكاميرا A، نحن نوفر لك المتعة في الكاميرا A. ثم عندما تحتاج إلى استخدام الكاميرا B، من الضروري استبدال P1 (Pc_long < P1 < Pc_short ) في الكاميرا الأساسية لتنشيط البث المباشر والاستمتاع بالكاميرا B. من الممكن أن ترى أنه في الفترة من t = 3 إلى 9 s التواجد في الكاميرا يتم إيقافه مؤقتًا، في الوقت الذي يتم فيه عرض الكاميرا في الكاميرا.في هذه الأثناء، تجاوز الضغط الإجمالي P1 + P2 الضغط الحرج لتنشيط رافعة أقصر متصلة بالغرفة A للسماح بتدفق السائل إلى الغرفة A. ثم عندما يلزم ملء الغرفة B، نحتاج فقط إلى تطبيق P1 (Pc_long < P1) < Pc_short ) في الحجرة الرئيسية لتنشيط الرافعة الطويلة والسماح للسائل بالتدفق إلى الحجرة B. ويمكن ملاحظة بوضوح أنه بين t = 3 s و9 s ظل السائل في الحجرة A ثابتًا، بينما زاد في الحجرة.B عند تطبيق الضغط P1.في الوقت نفسه، يتجاوز الضغط الإجمالي P1 + P2 الضغط الحرج، مما يؤدي إلى تشغيل الرافعة الأقصر التي تربط الحجرة A، مما يسمح للسائل بالتدفق إلى الحجرة A.عندما يحين وقت ملء الغرفة A، نقوم ببساطة بتطبيق P1 في الغرفة الرئيسية وP2 في الغرفة الثانوية.بهذه الطريقة، يمكن تبديل سلوك التدفق بشكل انتقائي بين الكاميرات A وB. ويمكن العثور على سلوك التدفق لأوضاع التوزيع الأربعة متعددة الوظائف في الفيلم التكميلي S2.
رسم توضيحي للتخصيص متعدد الوظائف، أي (1) التتالي، (2) المتزامن، (3) المتسلسل، و (4) التخصيص الانتقائي.تمثل المنحنيات سير العمل والمعلمات الخاصة بأنماط التوزيع الأربعة هذه.ب نتائج اختبارات التخزين على المدى الطويل في الماء منزوع الأيونات والإيثانول.تم إجراء n = 5 تجارب مستقلة وتظهر البيانات على أنها ± sd c.عروض اختبار الثبات عندما كان جهاز FAST وجهاز الصمام الشعري (CV) في حالة (1) ثابتة و(2) اهتزاز.(3) الحجم مقابل الوقت لأجهزة FAST وCV بترددات زاويّة مختلفة.د نشر نتائج الاختبار عند الطلب لجهاز (i) FAST و(ii) جهاز السيرة الذاتية.(3) العلاقة بين الحجم والوقت لأجهزة FAST وCV باستخدام وضع الضغط المتقطع.جميع أشرطة النطاق، 1 سم.يتم توفير البيانات الأولية كملفات بيانات أولية.
يعد تخزين الكواشف على المدى الطويل ميزة مهمة أخرى لجهاز ناجح في نقطة الرعاية، والذي سيسمح للموظفين غير المدربين بالتعامل مع الكواشف المتعددة.في حين أظهرت العديد من التقنيات قدرتها على التخزين على المدى الطويل (على سبيل المثال، 35 موزعًا صغيرًا، و48 عبوة نفطة، و49 عبوة لاصقة)، يلزم وجود حجرة استقبال مخصصة لاستيعاب العبوة، مما يزيد من التكلفة والتعقيد؛علاوة على ذلك، فإن آليات التخزين هذه لا تسمح بالتوزيع عند الطلب وتؤدي إلى هدر الكواشف بسبب بقايا الطعام في العبوة.تم التحقق من قدرة التخزين على المدى الطويل من خلال إجراء اختبار عمر متسارع باستخدام مادة PMMA المُشكَّلة باستخدام الحاسب الآلي نظرًا لخشونتها الطفيفة ومقاومتها لنفاذ الغاز (الشكل التكميلي S5).تمت تعبئة جهاز الاختبار بالماء منزوع الأيونات (الماء منزوع الأيونات) و70% من الإيثانول (محاكاة الكواشف المتطايرة) عند 65 درجة مئوية لمدة 9 أيام.تم تخزين كل من الماء منزوع الأيونات والإيثانول باستخدام رقائق الألومنيوم لمنع الوصول من الأعلى.تم استخدام معادلة أرينيوس وطاقة تنشيط الاختراق المذكورة في الأدبيات لحساب المكافئ في الوقت الحقيقي.على الشكل.يُظهر الشكل 3 ب متوسط ​​نتائج فقدان الوزن لخمس عينات مخزنة عند 65 درجة مئوية لمدة 9 أيام، أي ما يعادل 0.30% للمياه منزوعة الأيونات و0.72% للإيثانول 70% على مدار عامين عند 23 درجة مئوية.
على الشكل.ويبين الشكل 3C اختبار الاهتزاز.نظرًا لأن الصمام الشعري (CV) هو الأسلوب الأكثر شيوعًا للتعامل مع السوائل بين أجهزة POCT28،29 الموجودة، فقد تم استخدام جهاز CV بعرض 300 ميكرومتر وعمق 200 ميكرومتر للمقارنة.يمكن ملاحظة أنه عندما يظل كلا الجهازين ثابتين، فإن السائل الموجود في منصة FAST-POCT يغلق ويغلق السائل الموجود في جهاز CV بسبب التمدد المفاجئ للقناة، مما يقلل من القوى الشعرية.ومع ذلك، مع زيادة التردد الزاوي للهزاز المداري، يظل السائل الموجود في منصة FAST-POCT مغلقًا، لكن السائل الموجود في جهاز CV يتدفق إلى الحجرة السفلية (انظر أيضًا الفيلم التكميلي S3).يشير هذا إلى أن المفصلات القابلة للتشوه في منصة FAST-POCT يمكنها تطبيق قوة ميكانيكية قوية على الوحدة لإغلاق السائل الموجود في الحجرة بإحكام.ومع ذلك، في أجهزة السيرة الذاتية، يتم الاحتفاظ بالسائل بسبب التوازن بين المراحل الصلبة والهواء والسائلة، مما يؤدي إلى عدم الاستقرار، ويمكن أن تؤدي الاهتزازات إلى الإخلال بالتوازن وتسبب سلوك تدفق غير متوقع.تتمثل ميزة منصة FAST-POCT في أنها توفر وظائف موثوقة وتتجنب الأعطال في ظل وجود الاهتزازات التي تحدث عادةً أثناء التسليم والتشغيل.
ميزة أخرى مهمة لمنصة FAST-POCT هي إصدارها عند الطلب، وهو مطلب أساسي للتحليل الكمي.على الشكل.يقارن 3d الإصدار حسب الطلب لمنصة FAST-POCT وجهاز السيرة الذاتية.من الشكل.في الشكل ثلاثي الأبعاد (iii) نرى أن جهاز FAST يستجيب بسرعة لإشارة الضغط.عندما تم تطبيق الضغط على منصة FAST-POCT، تدفق السائل، وعندما تم تحرير الضغط، توقف التدفق على الفور (الشكل 3d(i)).يمكن تفسير هذا الإجراء من خلال العودة المرنة السريعة للمفصلة، ​​التي تضغط الرافعة مرة أخرى على الكتلة، وتغلق الحجرة.ومع ذلك، استمر السائل في التدفق في جهاز السيرة الذاتية، مما أدى في النهاية إلى حجم سائل غير متوقع يبلغ حوالي 100 ميكرولتر بعد تحرير الضغط (الشكل ثلاثي الأبعاد (2) والفيلم التكميلي S4).ويمكن تفسير ذلك باختفاء تأثير تثبيت الشعيرات الدموية عند الترطيب الكامل للسيرة الذاتية بعد الحقنة الأولى.
تظل القدرة على التعامل مع السوائل ذات قابلية البلل واللزوجة المتفاوتة في نفس الجهاز تمثل تحديًا لتطبيقات الاختبارات في نقطة الرعاية.يمكن أن يؤدي ضعف قابلية البلل إلى حدوث تسربات أو سلوك تدفق غير متوقع آخر في القنوات، وغالبًا ما تكون المعدات المساعدة مثل الخلاطات الدوامية وأجهزة الطرد المركزي والمرشحات مطلوبة لتحضير سوائل عالية اللزوجة 52 .قمنا باختبار العلاقة بين الضغط الحرج وخصائص السوائل (مع نطاق واسع من قابلية البلل واللزوجة).يتم عرض النتائج في الجدول 1 والفيديو S5.يمكن ملاحظة أنه يمكن إغلاق السوائل ذات قابلية البلل واللزوجة المختلفة في الغرفة، وعند تطبيق الضغط، يمكن نقل حتى السوائل ذات اللزوجة التي تصل إلى 5500 سنتي بواز إلى الغرفة المجاورة، مما يجعل من الممكن اكتشاف العينات ذات اللزوجة العالية اللزوجة (أي البلغم، وهي عينة شديدة اللزوجة تستخدم لتشخيص أمراض الجهاز التنفسي).
من خلال الجمع بين أجهزة التوزيع متعددة الوظائف المذكورة أعلاه، يمكن تطوير مجموعة واسعة من أجهزة POCT المستندة إلى FAST.يظهر مثال في الشكل 1. يحتوي المصنع على غرفة ما قبل التخزين، وغرفة الخلط، وغرفة التفاعل، وغرفة النفايات.يمكن تخزين الكواشف في غرفة التخزين المسبق لفترات طويلة ثم تفريغها في غرفة الخلط.ومن خلال الضغط المناسب، يمكن نقل المواد المتفاعلة المختلطة بشكل انتقائي إلى غرفة النفايات أو غرفة التفاعل.
نظرًا لأن اكتشاف PCR هو المعيار الذهبي للكشف عن مسببات الأمراض مثل H1N1 وCOVID-19 ويتضمن خطوات تفاعل متعددة، فقد استخدمنا منصة FAST-POCT للكشف عن PCR كتطبيق.على الشكل.يوضح الشكل 4 عملية اختبار PCR باستخدام منصة FAST-POCT.أولا، تم بيبيتيد كاشف التصفية، كاشف ميكروبيدات مغناطيسية، محلول الغسيل A، ومحلول الغسيل W في غرف ما قبل التخزين E، M، W1 وW2، على التوالي.تظهر مراحل امتصاص الحمض النووي الريبي (RNA) في الشكل.4a وهي كما يلي: (1) عند تطبيق الضغط P1 (= 0.26 بار)، تنتقل العينة إلى الحجرة M ويتم تفريغها في غرفة الخلط.(2) يتم توفير ضغط الهواء P2 (= 0.12 بار) من خلال المنفذ A المتصل بأسفل غرفة الخلط.على الرغم من أن عددًا من طرق الخلط أظهرت إمكاناتها في خلط السوائل على منصات الاختبارات في نقطة الرعاية (مثل الخلط المتعرج 53، والخلط العشوائي 54، وخلط الدفعة 55)، إلا أن كفاءة وفعالية الخلط الخاصة بها لا تزال غير مرضية.إنها تعتمد طريقة خلط الفقاعات، حيث يتم إدخال الهواء إلى الجزء السفلي من غرفة الخلط لإنشاء فقاعات في السائل، وبعد ذلك يمكن للدوامة القوية تحقيق الخلط الكامل في غضون ثوانٍ.تم إجراء تجارب خلط الفقاعات وتم عرض النتائج في الشكل التكميلي S6.يمكن ملاحظة أنه عند تطبيق ضغط قدره 0.10 بار، يستغرق الخلط الكامل حوالي 8 ثوانٍ.من خلال زيادة الضغط إلى 0.20 بار، يتم تحقيق الخلط الكامل في حوالي ثانيتين.يتم عرض طرق حساب كفاءة الخلط في قسم الطرق.(3) استخدم مغناطيس الروبيديوم لاستخراج الخرز، ثم اضغط على P3 (= 0.17 بار) من خلال المنفذ P لتحريك الكواشف إلى غرفة النفايات.على الشكل.يوضح الشكل 4 ب، ج خطوات الغسيل لإزالة الشوائب من العينة كما يلي: (1) يتم تفريغ محلول الغسيل A من الحجرة W1 إلى غرفة خلط الضغط P1.(2) ثم قم بعملية خلط الفقاعات.(3) يتم نقل محلول الغسيل A إلى غرفة النفايات السائلة، ويتم سحب الميكروبيدات الموجودة في غرفة الخلط بواسطة المغناطيس.كان الغسيل W (الشكل 4 ج) مشابهًا للغسيل A (الشكل 4 ب).تجدر الإشارة إلى أنه تم تنفيذ كل خطوة غسيل A وW مرتين.ويبين الشكل 4 د خطوات الشطف لأزل الحمض النووي الريبي من الخرز؛خطوات إدخال الشطف والخلط هي نفس خطوات امتصاص وغسل الحمض النووي الريبي (RNA) الموضحة أعلاه.عندما يتم نقل كواشف الشطف إلى غرفة تفاعل PCR تحت ضغوط P3 وP4 (= 0.23 بار)، يتم الوصول إلى الضغط الحرج لإغلاق ذراع غرفة تفاعل PCR.وبالمثل، يساعد ضغط P4 أيضًا على إغلاق الممر إلى غرفة النفايات.وهكذا، تم توزيع جميع كواشف الشطف بالتساوي بين غرف تفاعل PCR الأربعة لبدء تفاعلات PCR المتعددة.يتم تقديم الإجراء أعلاه في الفيلم التكميلي S6.
في خطوة امتزاز الحمض النووي الريبي (RNA)، يتم إدخال العينة إلى المدخل M وحقنها في غرفة الخلط مع محلول الخرزة المخزن مسبقًا.بعد خلط الحبيبات وإزالتها، يتم توزيع الكواشف في غرفة النفايات.خطوات الغسيل b وc، أدخل العديد من كواشف الغسيل المخزنة مسبقًا في غرفة الخلط، وبعد خلط وإزالة الخرز، قم بنقل الكواشف إلى غرفة النفايات السائلة.د خطوة الشطف: بعد إدخال كواشف الشطف، والخلط واستخراج الخرز، يتم نقل الكواشف إلى غرفة تفاعل PCR.تُظهر المنحنيات سير العمل والمعلمات ذات الصلة للمراحل المختلفة.الضغط هو الضغط الذي يمارس من خلال الغرف الفردية.الحجم هو حجم السائل في غرفة الخلط.جميع أشرطة النطاق 1 سم.يتم توفير البيانات الأولية كملفات بيانات أولية.
تم إجراء اختبار PCR ويقدم الشكل التكميلي S7 ملفات تعريف حرارية بما في ذلك 20 دقيقة من وقت النسخ العكسي و60 دقيقة من وقت التدوير الحراري (95 و60 درجة مئوية)، مع دورة حرارية واحدة تبلغ 90 ثانية (الفيلم التكميلي S7)..يتطلب اختبار FAST-POCT وقتًا أقل لإكمال دورة حرارية واحدة (90 ثانية) مقارنة بـ RT-PCR التقليدي (180 ثانية لدورة حرارية واحدة).ويمكن تفسير ذلك من خلال ارتفاع مساحة السطح إلى نسبة الحجم والقصور الذاتي الحراري المنخفض لغرفة تفاعل PCR الصغيرة.يبلغ سطح الحجرة 96.6 مم2 وحجم الحجرة 25 مم3، مما يجعل نسبة السطح إلى الحجم حوالي 3.86.كما هو موضح في الشكل التكميلي S10، تحتوي منطقة اختبار PCR في منصتنا على أخدود على اللوحة الخلفية، مما يجعل الجزء السفلي من غرفة PCR بسمك 200 ميكرومتر.يتم توصيل وسادة مرنة موصلة حرارياً بسطح التسخين لجهاز التحكم في درجة الحرارة، مما يضمن الاتصال المحكم بالجزء الخلفي من صندوق الاختبار.وهذا يقلل من القصور الحراري للمنصة ويحسن كفاءة التدفئة/التبريد.أثناء التدوير الحراري، يذوب البارافين الموجود في المنصة ويتدفق إلى غرفة تفاعل PCR، ويعمل بمثابة مادة مانعة للتسرب لمنع تبخر الكاشف والتلوث البيئي (انظر الفيلم التكميلي S8).
جميع عمليات الكشف عن تفاعل البوليميراز المتسلسل الموصوفة أعلاه كانت مؤتمتة بالكامل باستخدام أداة FAST-POCT مصنوعة خصيصًا، وتتكون من وحدة التحكم في الضغط المبرمجة، ووحدة الاستخلاص المغناطيسي، ووحدة التحكم في درجة الحرارة، ووحدة التقاط ومعالجة إشارة الفلورسنت.تجدر الإشارة إلى أننا استخدمنا منصة FAST-POCT لعزل الحمض النووي الريبي (RNA) ثم استخدمنا عينات الحمض النووي الريبي (RNA) المستخرجة لتفاعلات PCR باستخدام نظام FAST-POCT ونظام PCR المكتبي للمقارنة.وكانت النتائج هي نفسها تقريبًا كما هو موضح في الشكل التكميلي S8.يقوم المشغل بمهمة بسيطة: إدخال العينة في الغرفة M وإدراج المنصة في الجهاز.تتوفر نتائج الاختبار الكمي في حوالي 82 دقيقة.يمكن العثور على معلومات تفصيلية حول أدوات FAST-POCT في الشكل التكميلي.C9 وC10 وC11.
تعد الأنفلونزا الناجمة عن فيروسات الأنفلونزا A (IAV) وB (IBV) وC (ICV) وD (IDV) ظاهرة عالمية شائعة.ومن بين هذه الحالات، فإن IAV وIBV مسؤولان عن أشد الحالات خطورة والأوبئة الموسمية، حيث يصيبان 5-15% من سكان العالم، ويسببان 3-5 ملايين حالة خطيرة ويسببان 290.000-650.000 حالة وفاة سنويًا.أمراض الجهاز التنفسي56,57.يعد التشخيص المبكر لـ IAV وIB ضروريًا لتقليل معدلات الإصابة بالأمراض والعبء الاقتصادي المرتبط بها.من بين تقنيات التشخيص المتاحة، يعتبر تفاعل البوليميراز المتسلسل العكسي (RT-PCR) هو الأكثر حساسية وتحديدًا ودقة (> 99٪) 58،59.من بين تقنيات التشخيص المتاحة، يعتبر تفاعل البوليميراز المتسلسل العكسي (RT-PCR) هو الأكثر حساسية وتحديدًا ودقة (> 99٪) 58،59.تشرح بعض الطرق التشخيصية الناجحة تفاعل البوليمر مع النسخ المتماثل (ОТ-PЦR). جديد ومحدد ودقيق (> 99%)58,59.من بين طرق التشخيص المتاحة، يعتبر تفاعل البوليميراز المتسلسل العكسي (RT-PCR) هو الأكثر حساسية وتحديدًا ودقة (> 99٪) 58،59. من خلال الطرق التشخيصية الممتازة، فإن تفاعل البوليمر مع النسخ الدقيق (ОТ-PЦР) يشرح بشكل رائع خاصة ومحددة ودقيقة (>99%)58,59.من بين طرق التشخيص المتاحة، يعتبر تفاعل البوليميراز المتسلسل العكسي (RT-PCR) هو الأكثر حساسية وتحديدًا ودقة (> 99٪) 58،59.ومع ذلك، تتطلب طرق RT-PCR التقليدية سحب السوائل وخلطها وتوزيعها ونقلها بشكل متكرر، مما يحد من استخدامها من قبل المتخصصين في البيئات المحدودة الموارد.هنا، تم استخدام منصة FAST-POCT للكشف عن PCR لـ IAV وIBV، على التوالي، للحصول على الحد الأدنى للكشف (LOD).بالإضافة إلى ذلك، تم مضاعفة IAV وIBV للتمييز بين الأنماط المرضية المختلفة عبر الأنواع، مما يوفر منصة واعدة للتحليل الجيني والقدرة على علاج المرض بدقة.
على الشكل.يوضح الشكل 5 أ نتائج اختبار HAV PCR باستخدام 150 ميكرولتر من الحمض النووي الريبي الفيروسي المنقى كعينة.على الشكل.يوضح الشكل 5a(i) أنه عند تركيز HAV يبلغ 106 نسخة/مل، يمكن أن تصل شدة التألق (ΔRn) إلى 0.830، وعندما ينخفض ​​التركيز إلى 102 نسخة/مل، لا يزال من الممكن أن يصل ΔRn إلى 0.365، وهو ما يتوافق مع أعلى من ذلك. من المجموعة الضابطة السلبية الفارغة (0.002)، أي أعلى بحوالي 100 مرة.بالنسبة للقياس الكمي بناءً على ست تجارب مستقلة، تم إنشاء منحنى معايرة خطي بين تركيز السجل وعتبة الدورة (Ct) لـ IAV (الشكل 5أ(ii))، R2 = 0.993، تتراوح بين 102-106 نسخة/مل.النتائج تتفق جيدًا مع طرق RT-PCR التقليدية.على الشكل.يُظهر الشكل 5 أ (3) صورًا فلورية لنتائج الاختبار بعد 40 دورة من منصة FAST-POCT.لقد وجدنا أن منصة FAST-POCT يمكنها اكتشاف فيروس الالتهاب الكبدي الوبائي (HAV) بما يصل إلى 102 نسخة/مل.ومع ذلك، فإن الطريقة التقليدية لا تحتوي على قيمة Ct عند 102 نسخة/مل، مما يجعلها LOD تبلغ حوالي 103 نسخة/مل.لقد افترضنا أن هذا قد يكون بسبب الكفاءة العالية لخلط الفقاعات.تم إجراء تجارب اختبار PCR على IAV RNA المنقى لتقييم طرق الخلط المختلفة، بما في ذلك خلط الرج (نفس طريقة الخلط كما في عملية RT-PCR التقليدية)، وخلط القنينة (هذه الطريقة، 3 ثوانٍ عند 0.12 بار) وعدم الخلط كمجموعة مراقبة. ..يمكن العثور على النتائج في الشكل التكميلي S12.يمكن ملاحظة أنه عند تركيز أعلى من الحمض النووي الريبي (106 نسخة/مل)، تكون قيم Ct لطرق الخلط المختلفة هي نفسها تقريبًا بالنسبة لخلط الفقاعات.عندما انخفض تركيز الحمض النووي الريبي (RNA) إلى 102 نسخة/مل، لم يكن لمزيج الاهتزاز وعناصر التحكم قيم Ct، في حين أن طريقة مزيج الفقاعات لا تزال تعطي قيمة Ct قدرها 36.9، والتي كانت أقل من عتبة Ct البالغة 38. وتظهر النتائج خاصية خلط سائدة الحويصلات، وهو ما تم توضيحه أيضًا في الأدبيات الأخرى، وهو ما قد يفسر أيضًا سبب كون حساسية منصة FAST-POCT أعلى قليلاً من حساسية RT-PCR التقليدية.على الشكل.يوضح الشكل 5 ب نتائج تحليل PCR لعينات IBV RNA المنقاة والتي تتراوح من 101 إلى 106 نسخة / مل.وكانت النتائج مشابهة لاختبار IAV، حيث حققت R2 = 0.994 وLOD قدره 102 نسخة/مل.
تحليل PCR لفيروس الأنفلونزا A (IAV) بتركيزات IAV تتراوح من 106 إلى 101 نسخة/مل باستخدام المخزن المؤقت TE كعنصر تحكم سلبي (NC).(ط) منحنى مضان في الوقت الحقيقي.(2) منحنى المعايرة الخطية بين تركيز IAV RNA اللوغاريتمي وعتبة الدورة (Ct) لطرق الاختبار السريعة والتقليدية.(ثالثا) صورة الفلورسنت IAV FAST-POCT بعد 40 دورة.ب، كشف PCR لفيروس الأنفلونزا B (IBV) مع (i) طيف التألق في الوقت الحقيقي.(2) منحنى المعايرة الخطية و (3) صورة مضان FAST-POCT IBV بعد 40 دورة.كان الحد الأدنى للكشف (LOD) لـ IAV وIBV باستخدام منصة FAST-POCT هو 102 نسخة/مل، وهو أقل من الطرق التقليدية (103 نسخة/مل).ج نتائج اختبار تعدد الإرسال لـ IAV وIBV.تم استخدام GAPDH كعنصر تحكم إيجابي وتم استخدام المخزن المؤقت TE كعنصر تحكم سلبي لمنع التلوث المحتمل وتضخيم الخلفية.يمكن التمييز بين أربعة أنواع مختلفة من العينات: (1) العينات السلبية لـ GAPDH فقط ("IAV-/IBV-")؛(2) عدوى IAV ("IAV+/IBV-") مع IAV وGAPDH؛(3) عدوى IBV ("IAV-/IBV+") مع IBV وGAPDH؛(4) عدوى IAV/IBV ("IAV+/IBV+") مع IAV وIBV وGAPDH.يمثل الخط المنقط خط العتبة.ن = تم إجراء 6 تجارب مستقلة بيولوجيا، وتظهر البيانات على أنها ± الانحراف المعياري.يتم تقديم البيانات الأولية كملفات بيانات أولية.
على الشكل.يوضح الشكل 5 ج نتائج اختبار تعدد الإرسال لـ IAV/IBV.هنا، تم استخدام محلول الفيروس كحل نموذجي بدلاً من الحمض النووي الريبي (RNA) المنقى، وتمت إضافة أربعة بادئات لـ IAV وIBV وGAPDH (التحكم الإيجابي) والمخزن المؤقت TE (التحكم السلبي) إلى أربع غرف تفاعل مختلفة لمنصة FAST-POCT.يتم استخدام الضوابط الإيجابية والسلبية هنا لمنع التلوث المحتمل وتعزيز الخلفية.تم تقسيم الاختبارات إلى أربع مجموعات: (1) عينات GAPDH السلبية ("IAV-/IBV-")؛(2) المصابين بـ IAV ("IAV+/IBV-") مقابل IAV وGAPDH؛(3) إيبف-.المصابة ("IAV-") -/IBV+") IBV وGAPDH؛(4) الإصابة بـ IAV/IBV ("IAV+/IBV+") بـ IAV وIBV وGAPDH.على الشكل.يوضح الشكل 5 ج أنه عند تطبيق العينات السلبية، كانت شدة التألق ΔRn لغرفة التحكم الإيجابية 0.860، وكانت ΔRn لـ IAV وIBV مشابهة للتحكم السلبي (0.002).بالنسبة لمجموعات IAV+/IBV- وIAV-/IBV+ وIAV+/IBV+، أظهرت كاميرات IAV/GAPDH وIBV/GAPDH وIAV/IBV/GAPDH كثافة فلورية كبيرة، على التوالي، بينما أظهرت الكاميرات الأخرى كثافة فلورية في الخلفية. مستوى 40 بعد ركوب الدراجات الحرارية.من خلال الاختبارات المذكورة أعلاه، أظهرت منصة FAST-POCT خصوصية متميزة وسمحت لنا بتشخيص فيروسات الأنفلونزا المختلفة في وقت واحد.
للتحقق من صحة التطبيق السريري لـ FAST-POCT، قمنا باختبار 36 عينة سريرية (عينات مسحة الأنف) من مرضى IB (العدد = 18) والضوابط من غير مرضى IB (العدد = 18) (الشكل 6 أ).يتم عرض معلومات المريض في الجدول التكميلي 3. تم تأكيد حالة الإصابة بالـ IB بشكل مستقل وتمت الموافقة على بروتوكول الدراسة من قبل المستشفى الأول التابع لجامعة تشجيانغ (هانغتشو، تشجيانغ).تم تقسيم كل عينة من المرضى إلى فئتين.تمت معالجة أحدهما باستخدام FAST-POCT والآخر باستخدام نظام PCR المكتبي (SLAN-96P، الصين).يستخدم كلا الاختبارين نفس مجموعات التنقية والكشف.على الشكل.يُظهر الشكل 6 ب نتائج FAST-POCT والنسخ العكسي التقليدي PCR (RT-PCR).قمنا بمقارنة شدة التألق (FAST-POCT) مع -log2(Ct)، حيث Ct هي عتبة الدورة لـ RT-PCR التقليدي.وكان هناك اتفاق جيد بين الطريقتين.أظهرت FAST-POCT وRT-PCR وجود علاقة إيجابية قوية مع قيمة نسبة بيرسون (r) البالغة 0.90 (الشكل 6 ب).قمنا بعد ذلك بتقييم دقة تشخيص FAST-POCT.تم توفير توزيعات شدة الإسفار (FL) للعينات الإيجابية والسلبية كإجراء تحليلي مستقل (الشكل 6 ج).كانت قيم FL أعلى بكثير لدى مرضى IB مقارنة بالضوابط (**** P = 3.31 × 10-19؛ اختبار t ثنائي الذيل) (الشكل 6 د).بعد ذلك، تم رسم منحنيات خصائص تشغيل مستقبل IBV (ROC).لقد وجدنا أن دقة التشخيص كانت جيدة جدًا، حيث كانت المساحة تحت المنحنى 1 (الشكل 6 هـ).يرجى ملاحظة أنه نظرًا للطلب الإلزامي للقناع في الصين بسبب فيروس كورونا (COVID-19) اعتبارًا من عام 2020، لم نحدد المرضى الذين يعانون من مرض التهاب الأمعاء (IBD)، لذا فإن جميع العينات السريرية الإيجابية (أي عينات مسحة الأنف) كانت لـ IBV فقط.
تصميم الدراسة السريرية.تم تحليل ما مجموعه 36 عينة، بما في ذلك 18 عينة مريض و18 عينة غير مرتبطة بالأنفلونزا، باستخدام منصة FAST-POCT وRT-PCR التقليدي.ب قم بتقييم الاتساق التحليلي بين FAST-POCT PCR وRT-PCR التقليدي.وكانت النتائج مرتبطة بشكل إيجابي (بيرسون ص = 0.90).ج مستويات شدة الإسفار في 18 مريضًا بالـ IB و 18 ضابطًا.d في مرضى IB (+) ، كانت قيم FL أعلى بكثير مما كانت عليه في المجموعة الضابطة (-) (**** P = 3.31 × 10-19؛ اختبار t ثنائي الذيل؛ n = 36).بالنسبة لكل قطعة مربعة، تمثل العلامة السوداء في المنتصف الوسيط، ويمثل الخطان السفلي والعلوي للمربع المئين 25 و 75 على التوالي.تمتد الشعيرات إلى الحد الأدنى والحد الأقصى لنقاط البيانات، والتي لا تعتبر قيمًا متطرفة.منحنى ROC.يمثل الخط المنقط d قيمة العتبة المقدرة من تحليل ROC.AUC لـ IBV هو 1. يتم توفير البيانات الأولية كملفات بيانات أولية.
في هذه المقالة، نقدم FAST، الذي يتمتع بالخصائص المطلوبة لاختبارات الرعاية الصحية المثالية.تشمل مزايا تقنيتنا ما يلي: (1) الجرعات المتنوعة (المتتالية والمتزامنة والمتسلسلة والانتقائية)، والإفراج عند الطلب (التحرير السريع والمتناسب للضغط المطبق) والتشغيل الموثوق (الاهتزاز عند 150 درجة) (2) التخزين طويل الأمد (سنتان من الاختبار المتسارع، فقدان الوزن حوالي 0.3%)؛(3) القدرة على العمل مع السوائل ذات نطاق واسع من قابلية البلل واللزوجة (لزوجة تصل إلى 5500 سنتي بواز)؛(4) اقتصادي (تبلغ تكلفة المواد المقدرة لجهاز FAST-POCT PCR حوالي 1 دولار أمريكي).ومن خلال الجمع بين الموزعات متعددة الوظائف، تم عرض وتطبيق منصة FAST-POCT المتكاملة للكشف عن فيروسات الأنفلونزا A وB باستخدام تفاعل البوليميراز المتسلسل.يستغرق اختبار FAST-POCT 82 دقيقة فقط.أظهرت الاختبارات السريرية التي أجريت على 36 عينة من مسحة الأنف توافقًا جيدًا في شدة التألق مع RT-PCR القياسي (معاملات بيرسون > 0.9).أظهرت الاختبارات السريرية التي أجريت على 36 عينة من مسحة الأنف توافقًا جيدًا في شدة التألق مع RT-PCR القياسي (معاملات بيرسون> 0.9).الاختبارات السريرية مع 36 قناعًا من الفلورسنت القياسي عالي الكثافة (كوفي أنت بيرسونا > 0,9).أظهرت الاختبارات السريرية التي أجريت على 36 عينة من مسحات الأنف توافقًا جيدًا مع شدة التألق لـ RT-PCR القياسي (معاملات بيرسون> 0.9).RT-PCR تم عرض 36 جهازًا طبيًا من أقنعة جديدة ذات كثافة عالية من الفلورسنت القياسي (couff نقطة بيرسونا > 0,9).أظهر الاختبار السريري لـ 36 عينة من مسحة الأنف توافقًا جيدًا لكثافة التألق مع معيار RT-PCR (معامل بيرسون> 0.9).بالتوازي مع هذا العمل، أظهرت العديد من الطرق الكيميائية الحيوية الناشئة (على سبيل المثال، التدوير الحراري للبلازما، والمقايسات المناعية الخالية من التضخيم، ومقايسات وظائف الجسم النانوي) إمكاناتها في الاختبارات في نقطة الرعاية.ومع ذلك، نظرًا لعدم وجود منصة متكاملة وقوية في الاختبارات في نقطة الرعاية، تتطلب هذه الطرق حتمًا إجراءات معالجة مسبقة منفصلة (على سبيل المثال، عزل الحمض النووي الريبي (RNA) والحضانة (45) والغسيل (46) ، مما يكمل العمل الحالي بهذه الطرق لتنفيذ وظائف الاختبارات في نقطة الرعاية المتقدمة مع المعلمات المطلوبة.أداء جلب الاستجابة والإخراج.في هذا العمل، على الرغم من أن مضخة الهواء المستخدمة لتنشيط صمام FAST صغيرة بما يكفي لدمجها في أداة توضع فوق الطاولة (الشكل S9، S10)، إلا أنها لا تزال تستهلك طاقة كبيرة وتولد ضوضاء.من حيث المبدأ، يمكن استبدال المضخات الهوائية الأصغر حجمًا بوسائل أخرى، مثل استخدام القوة الكهرومغناطيسية أو التشغيل بالإصبع.قد تشمل التحسينات الإضافية، على سبيل المثال، تكييف مجموعات الاختبارات الكيميائية الحيوية المختلفة والمحددة، باستخدام طرق كشف جديدة لا تتطلب أنظمة تسخين/تبريد، وبالتالي توفير منصة خالية من الأدوات في نقطة الرعاية لتطبيقات تفاعل البوليميراز المتسلسل.نعتقد أنه نظرًا لأن منصة FAST توفر وسيلة لمعالجة السوائل، فإننا نعتقد أن تقنية FAST المقترحة توفر إمكانية إنشاء منصة مشتركة ليس فقط للاختبارات الطبية الحيوية، ولكن أيضًا للمراقبة البيئية واختبار جودة الأغذية وتخليق المواد والأدوية. ..
تمت الموافقة على جمع واستخدام عينات مسحة الأنف البشرية من قبل لجنة الأخلاقيات في المستشفى الأول التابع لجامعة تشجيانغ (IIT20220330B).تم جمع 36 عينة من مسحة الأنف، شملت 16 بالغًا أقل من 30 عامًا، و7 بالغين أكبر من 40 عامًا، و19 ذكرًا و17 أنثى.تم جمع 36 عينة من مسحة الأنف، شملت 16 بالغًا أقل من 30 عامًا، و7 بالغين أكبر من 40 عامًا، و19 ذكرًا و17 أنثى.تم تصنيع 36 قناعًا من الملابس الداخلية، بما في ذلك 16 بوصة < 30 بوصة، 7 بوصة أعلى 40 بوصة، 19 بوصة و 17 بوصة ربح.تم جمع ستة وثلاثين عينة من مسحات الأنف من 16 شخصًا بالغًا تقل أعمارهم عن 30 عامًا، و7 أشخاص بالغين تزيد أعمارهم عن 40 عامًا، و19 رجلاً و17 امرأة..يتم عرض البيانات الديموغرافية في الجدول التكميلي 3. وتم الحصول على موافقة مستنيرة من جميع المشاركين.تم الاشتباه في إصابة جميع المشاركين بالأنفلونزا وتم اختبارهم طوعًا دون تعويض.
قاعدة FAST وغطاءها مصنوعان من حمض البوليلاكتيك (PLA) وتمت طباعتهما بواسطة طابعة Ender 3 Pro 3D (Shenzhen Transcend 3D Technology Co., Ltd.).تم شراء الشريط مزدوج الجوانب من شركة Tapes Research, Inc. Model 90880. وتم شراء فيلم PET بسماكة 100 ميكرومتر من شركة McMaster-Carr.تم قطع كل من المادة اللاصقة وفيلم PET باستخدام أداة القطع Silhouette Cameo 2 من Silhouette America, Inc.. والفيلم المرن مصنوع من مادة PDMS عن طريق القولبة بالحقن.أولاً، تم قطع إطار PET بسمك 200 ميكرومتر باستخدام نظام ليزر ولصقه على ورقة PMMA بسمك 3 مم باستخدام شريط لاصق على الوجهين 100 ميكرومتر.تم بعد ذلك صب مقدمة PDMS (Sylgard 184؛ الجزء A: الجزء B = 10:1، Dow Corning) في القالب وتم استخدام قضيب زجاجي لإزالة PDMS الزائد.بعد المعالجة عند 70 درجة مئوية لمدة 3 ساعات، يمكن تقشير فيلم PDMS بسمك 300 ميكرومتر من القالب.
يتم التقاط الصور للتوزيع المتنوع والنشر حسب الطلب والأداء الموثوق باستخدام كاميرا عالية السرعة (Sony AX700 1000 إطارًا في الثانية).تم شراء الشاكر المداري المستخدم في اختبار الموثوقية من SCILOGEX (SCI-O180).يتم توليد ضغط الهواء بواسطة ضاغط الهواء، ويتم استخدام العديد من منظمات الضغط الرقمية الدقيقة لضبط قيمة الضغط.عملية اختبار سلوك التدفق هي كما يلي.تم حقن كمية محددة مسبقًا من السائل في جهاز الاختبار وتم استخدام كاميرا عالية السرعة لتسجيل سلوك التدفق.تم بعد ذلك التقاط صور ثابتة من مقاطع فيديو لسلوك التدفق في أوقات محددة، وتم حساب المساحة المتبقية باستخدام برنامج Image-Pro Plus، والذي تم ضربه بعد ذلك بعمق الكاميرا لحساب الحجم.يمكن العثور على تفاصيل نظام اختبار سلوك التدفق في الشكل التكميلي S4.
حقن 50 ميكرولتر من الميكروبيدات و 100 ميكرولتر من الماء منزوع الأيونات في جهاز خلط القارورة.تم التقاط صور أداء مختلط بكاميرا عالية السرعة كل 0.1 ثانية عند ضغط 0.1 بار و0.15 بار و0.2 بار.يمكن الحصول على معلومات البكسل أثناء عملية المزج من هذه الصور باستخدام برنامج معالجة الصور (Photoshop CS6).ويمكن تحقيق كفاءة الخلط بالمعادلة 53 التالية.
حيث M هي كفاءة الخلط، N هو العدد الإجمالي لبيكسلات العينة، و ci و \(\bar{c}\) هما التركيزات الطبيعية والمتوقعة.تتراوح كفاءة الخلط من 0 (0%، غير مختلط) إلى 1 (100%، مختلط بالكامل).وتظهر النتائج في الشكل التكميلي S6.
مجموعة RT-PCR في الوقت الحقيقي لـ IAV وIBV، بما في ذلك عينات IAV وIBV RNA (رقم القط RR-0051-02/RR-0052-02، Liferiver، الصين)، المخزن المؤقت Tris-EDTA (رقم المخزن المؤقت TE B541019) ، Sangon Biotech، الصين)، ومجموعة تنقية RNA للتحكم الإيجابي (الجزء رقم Z-ME-0010، Liferiver، الصين) وGAPDH Solution (الجزء رقم M591101، Sangon Biotech، الصين) متاحة تجاريًا.تشتمل مجموعة أدوات تنقية الحمض النووي الريبي (RNA) على مخزن مؤقت ملزم، وغسل A، وغسل W، وشطاف، وخرزات دقيقة مغناطيسية، وحامل أكريليك.تشتمل مجموعات IAV وIBV في الوقت الحقيقي RT-PCR على مزيج الكشف عن PCR للحمض النووي IFVA وإنزيم RT-PCR.أضف 6 ميكرولتر من AcrylCarrier و20 ميكرولتر من الخرز المغناطيسي إلى 500 ميكرولتر من المحلول المنظم للربط، ثم رجها جيدًا ثم قم بإعداد محلول الخرزة.إضافة 21 مل من الإيثانول ليغسل A وW، ويهز جيدا للحصول على حلول يغسل A وW، على التوالي.بعد ذلك، تمت إضافة 18 ميكرولتر من خليط PCR الفلوري مع الحمض النووي IFVA و1 ميكرولتر من إنزيم RT-PCR إلى 1 ميكرولتر من محلول TE، وتم رجه وطرده بالطرد المركزي لعدة ثوانٍ، والحصول على 20 ميكرولتر من الاشعال IAV وIBV.
اتبع إجراء تنقية الحمض النووي الريبي (RNA) التالي: (1) امتزاز الحمض النووي الريبي (RNA).ماصة 526 ميكرولتر من محلول بيليه في أنبوب الطرد المركزي 1.5 مل وإضافة 150 ميكرولتر من العينة، ثم قم بهز الأنبوب يدويًا لأعلى ولأسفل 10 مرات.نقل 676 ميكرولتر من الخليط إلى عمود التقارب وأجهزة الطرد المركزي عند 1.88 × 104 جم لمدة 60 ثانية.ثم يتم التخلص من المصارف اللاحقة.(2) المرحلة الأولى من الغسل.إضافة 500 ميكرولتر من محلول الغسيل A إلى عمود التقارب، وأجهزة الطرد المركزي عند 1.88 × 104 جم لمدة 40 ثانية، وتجاهل الحل المستهلك.وتكررت عملية الغسيل هذه مرتين.(3) المرحلة الثانية من الغسيل.إضافة 500 ميكرولتر من محلول الغسيل W إلى عمود التقارب، وأجهزة الطرد المركزي في 1.88 × 104 جم لمدة 15 ثانية وتجاهل الحل المستهلك.وتكررت عملية الغسيل هذه مرتين.(4) الشطف.إضافة 200 ميكرولتر من شطافة إلى عمود التقارب وأجهزة الطرد المركزي عند 1.88 × 104 جم لمدة 2 دقيقة.(5) RT-PCR: تم حقن الشطافة في 20 ميكرولتر من المحلول التمهيدي في أنبوب PCR، ثم تم وضع الأنبوب في جهاز اختبار PCR في الوقت الحقيقي (SLAN-96P) لتنفيذ عملية RT-PCR.تستغرق عملية الكشف بأكملها حوالي 140 دقيقة (20 دقيقة لتنقية الحمض النووي الريبي (RNA) و120 دقيقة للكشف عن تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR).
تمت إضافة 526 ميكرولتر من محلول الخرزة، و1000 ميكرولتر من محلول الغسيل A، و1000 ميكرولتر من محلول الغسيل W، و200 ميكرولتر من الشطافة و20 ميكرولتر من محلول التمهيدي وتخزينها بشكل مبدئي في غرف الكشف M وW1 وW2 وE وPCR.تجميع المنصة.بعد ذلك، تم سحب 150 ميكرولتر من العينة إلى الغرفة M وتم إدخال منصة FAST-POCT في أداة الاختبار الموضحة في الشكل التكميلي S9.وبعد حوالي 82 دقيقة، أصبحت نتائج الاختبار متاحة.
ما لم يُذكر خلاف ذلك، يتم تقديم جميع نتائج الاختبار على أنها ± SD بعد ما لا يقل عن ستة مكررات باستخدام منصة FAST-POCT فقط وعينات مستقلة بيولوجيًا.ولم يتم استبعاد أية بيانات من التحليل.التجارب ليست عشوائية.لم يكن الباحثون غافلين عن المهام الجماعية أثناء التجربة.
لمزيد من المعلومات حول تصميم الدراسة، راجع ملخص تقرير أبحاث الطبيعة المرتبط بهذه المقالة.
البيانات الداعمة لنتائج هذه الدراسة متوفرة في المعلومات التكميلية.توفر هذه المقالة البيانات الأصلية.
Chagla, Z. & Madhukar, P. ستؤدي معززات كوفيد-19 في الدول الغنية إلى تأخير اللقاحات للجميع.Chagla, Z. & Madhukar, P. ستؤدي معززات كوفيد-19 في الدول الغنية إلى تأخير اللقاحات للجميع.Chagla, Z. and Madhukar, P. ستؤدي معززات كوفيد-19 في الدول الغنية إلى تأخير اللقاحات للجميع.Chagla, Z. and Madhukar, P. إعادة التطعيم ضد فيروس كورونا في الدول الغنية ستؤخر التطعيم للجميع.الطب الوطني.27، 1659–1665 (2021).
فاوست، L. وآخرون.اختبار SARS-CoV-2 في البلدان المنخفضة والمتوسطة الدخل: التوافر والقدرة على تحمل التكاليف في قطاع الرعاية الصحية الخاص.العدوى الميكروبية.22، 511-514 (2020).
منظمة الصحة العالمية.الانتشار العالمي وحدوث حالات مختارة من الأمراض المنقولة جنسياً القابلة للشفاء: مراجعة وتقديرات.جنيف: منظمة الصحة العالمية، WHO/HIV_الإيدز/2 https://apps.who.int/iris/bitstream/handle/10665/66818/WHO_HIV_الإيدز_2001.02.pdf (2001).
فنتون، إم وآخرون.شرائط اختبار التدفق الجانبية المتعددة المصبوبة ثنائية الأبعاد.تطبيق الحمار.ألما ماتر.انتر ميلان.1، 124-129 (2009).
شيلينغ، كم وآخرون.جهاز تحليل ورقي ميكروفلويديك مغلق بالكامل.فتحة الشرج.المواد الكيميائية.84، 1579-1585 (2012).
لابنتر، N. وآخرون.يسمح التصوير المناعي الورقي التنافسي إلى جانب الأقطاب الكهربائية المعدلة بالإنزيم بالمراقبة اللاسلكية وتحديد الكهروكيميائي للكوتينين البولي.مجسات 21، 1659 (2021).
تشو، X. وآخرون.قياس المؤشرات الحيوية للمرض باستخدام منصة سوائل جانبية متعددة الاستخدامات متكاملة النانوزيم باستخدام مقياس السكر.جهاز استشعار بيولوجي.الالكترونيات الحيوية.126، 690-696 (2019).
بو، S. وآخرون.شريط اختبار الحمل للكشف عن البكتيريا المسببة للأمراض باستخدام الكونكانافالين A-human chorionic gonadotropin-Cu3(PO4)2 nanoflowers الهجين والفصل المغناطيسي وقراءة الهواتف الذكية.الحواسيب الصغيرة.مجلة.185، 464 (2018).