Các chiến lược chẩn đoán truyền thống để phát hiện các bệnh truyền nhiễm yêu cầu sử dụng các thiết bị để bàn không phù hợp với xét nghiệm tại điểm chăm sóc (POCT).Microfluidics mới nổi là một công nghệ được thu nhỏ, tự động hóa và tích hợp cao, là một giải pháp thay thế tiềm năng cho các phương pháp truyền thống để chẩn đoán tại chỗ nhanh chóng, chi phí thấp, chính xác.Phương pháp chẩn đoán phân tử được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị vi lỏng như là phương pháp hiệu quả nhất để phát hiện mầm bệnh.Đánh giá này tóm tắt những tiến bộ gần đây trong chẩn đoán phân tử dựa trên vi chất lỏng của các bệnh truyền nhiễm từ cả góc độ học thuật và công nghiệp.Đầu tiên, chúng tôi mô tả một quá trình xử lý axit nucleic trên chip điển hình, bao gồm tiền xử lý mẫu, khuếch đại và đọc tín hiệu.Sau đó so sánh các đặc điểm, ưu điểm và nhược điểm của bốn loại nền tảng vi lỏng.Tiếp theo, chúng ta sẽ thảo luận về việc sử dụng các xét nghiệm kỹ thuật số để định lượng tuyệt đối axit nucleic.Cả hai thiết bị chẩn đoán phân tử dựa trên vi chất lỏng thương mại cổ điển và thương mại gần đây đều được tóm tắt như một bằng chứng về tình trạng hiện tại của thị trường.Cuối cùng, chúng tôi đề xuất các hướng trong tương lai để chẩn đoán các bệnh truyền nhiễm bằng vi lỏng.
Các bệnh truyền nhiễm do mầm bệnh gây ra, bao gồm vi khuẩn, vi rút và ký sinh trùng, phân bố khắp nơi trên thế giới.Không giống như các bệnh khác, mầm bệnh nhanh chóng bị nhiễm và lây lan giữa người và vật chủ thông qua các phương tiện cấy, không khí và nước [1].Phòng ngừa bệnh truyền nhiễm là quan trọng như một biện pháp sức khỏe cộng đồng.Ba chiến lược chính để chống lại các bệnh truyền nhiễm: (1) kiểm soát nguồn lây nhiễm;(2) gián đoạn đường truyền;(3) bảo vệ các quần thể nhạy cảm.Trong số các chiến lược chính, kiểm soát nguồn lây nhiễm được coi là chiến lược quan trọng nhất do tính tiện lợi và chi phí thấp.Việc chẩn đoán, cách ly và điều trị nhanh chóng các cá thể bị nhiễm bệnh là rất quan trọng, đòi hỏi các chiến lược chẩn đoán nhanh, nhạy và chính xác [2].Việc chẩn đoán các bệnh truyền nhiễm hiện nay thường kết hợp khám lâm sàng dựa trên các dấu hiệu và triệu chứng và các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm như nuôi cấy tế bào và chẩn đoán phân tử, đòi hỏi nhân viên được đào tạo, quy trình tốn nhiều công sức và thiết bị xét nghiệm đắt tiền [3, 4].Phòng chống bùng phát bệnh truyền nhiễm đòi hỏi chẩn đoán tại chỗ nhanh chóng, rẻ tiền và chính xác, đặc biệt là ở những khu vực hạn chế về nguồn lực, nơi các bệnh truyền nhiễm phổ biến và nghiêm trọng [5], cũng như điều trị ở nơi hoang dã hoặc trên chiến trường, nơi các trường hợp khẩn cấp không thể đoán trước..chăm sóc y tế còn hạn chế [6].Trong bối cảnh này, microfluidics là một công nghệ kết hợp các công nghệ hệ thống vi cơ điện tử, công nghệ nano hoặc khoa học vật liệu để thao tác chính xác chất lỏng [7,8,9,10], cung cấp các khả năng mới để phát hiện điểm chăm sóc (POCT).) các tác nhân lây nhiễm bên ngoài bệnh viện và phòng thí nghiệm.So với các phương pháp chẩn đoán truyền thống tốn nhiều thời gian, công nghệ microfluidic giúp tiết kiệm mẫu và chi phí cho việc chẩn đoán phân tử trong thời gian bùng phát dịch bệnh.Sự lây lan toàn cầu của bệnh coronavirus 2019 (COVID-19) là do coronavirus 2 (SARS-CoV-2) gây hội chứng hô hấp cấp tính nghiêm trọng, vì vậy tầm quan trọng của thuốc vi dịch để ngăn ngừa và kiểm soát kịp thời đại dịch một lần nữa được nhấn mạnh [11, 12 , 13].Không giống như chẩn đoán truyền thống, POCT vi lỏng sử dụng các thiết bị di động nhỏ, từ máy phân tích để bàn đến các dải thử nghiệm dòng điện nhỏ để kiểm tra gần điểm lấy mẫu [14].Các thử nghiệm này có tính năng đơn giản hoặc không cần chuẩn bị mẫu, khuếch đại tín hiệu nhanh và đọc tín hiệu nhạy dẫn đến thời gian ngắn và kết quả chính xác trong vòng vài phút.Sự sẵn có và sản xuất hàng loạt của các dụng cụ chăm sóc sức khỏe dựa trên vi chất lỏng đã mở rộng các ứng dụng chẩn đoán trực tiếp và hiệu quả về chi phí bên ngoài bệnh viện, gần bệnh nhân và thậm chí tại nhà.
Trong số các chiến lược hiện có để chẩn đoán các bệnh truyền nhiễm, chẩn đoán phân tử là một trong những phương pháp nhạy cảm nhất [15, 16].Ngoài ra, chẩn đoán phân tử thường được sử dụng làm tiêu chuẩn vàng để phát hiện liên tục COVID-19, cho phép phát hiện trực tiếp các vùng RNA hoặc DNA đặc hiệu của virus trước khi bắt đầu phản ứng miễn dịch [17, 18].Trong bài đánh giá hiện tại, chúng tôi trình bày những tiến bộ mới nhất trong các quy trình chẩn đoán phân tử dựa trên vi chất lỏng đối với các bệnh truyền nhiễm, từ góc độ học thuật đến các quan điểm công nghiệp trong tương lai (Hình 1).Chúng ta sẽ bắt đầu với ba bước chính trong phát hiện axit nucleic: tiền xử lý mẫu trên chip, khuếch đại axit nucleic và đọc tín hiệu.Sau đó, chúng tôi so sánh các loại nền tảng vi lỏng khác nhau với cấu trúc và chức năng của chúng, cho thấy những đặc điểm riêng biệt (điểm mạnh và điểm yếu).Phát hiện axit nucleic kỹ thuật số được thảo luận thêm và đưa ra như một ví dụ về công nghệ thế hệ thứ ba để định lượng tuyệt đối các phân tử mầm bệnh truyền nhiễm.Ngoài ra, một số thiết bị POCT thương mại điển hình và mới nhất sẽ được giới thiệu để chứng minh tình trạng hiện tại của thị trường POCT vi lỏng cho chẩn đoán phân tử.Chúng tôi cũng sẽ thảo luận và giải thích tầm nhìn của chúng tôi cho các ứng dụng trong tương lai.
Các mô-đun của chip microfluidic để phát hiện axit nucleic có thể được chia thành ba loại (lấy mẫu, nhận dạng và tín hiệu) theo chức năng của chúng [19].Trong số các mô-đun này, mô-đun lấy mẫu chủ yếu thực hiện quá trình ly giải mẫu và chiết xuất axit nucleic.Mô-đun cảm biến chủ yếu điều khiển việc chuyển đổi và khuếch đại tín hiệu axit nucleic.Mô-đun báo hiệu phát hiện tín hiệu được chuyển đổi và xử lý bởi mô-đun cảm biến.Dựa trên quá trình phát hiện axit nucleic trên một con chip, chúng tôi sẽ tóm tắt các con chip khác nhau có thể thực hiện chức năng “đầu vào và đầu ra”.
Bước đầu tiên trong việc phát hiện axit nucleic là chiết xuất axit nucleic, tức là cô lập axit nucleic mục tiêu từ mẫu ban đầu.Chiết xuất axit nucleic được thực hiện để làm sạch axit nucleic khỏi các chất gây ô nhiễm phân tử khác, đảm bảo tính toàn vẹn của cấu trúc chính của phân tử axit nucleic và tối ưu hóa kết quả.Việc chiết xuất axit nucleic đòi hỏi phải ly giải mẫu cần thiết và thu giữ axit nucleic, chất lượng và hiệu quả của chúng có tác động rất lớn đến kết quả nghiên cứu và chẩn đoán.Bất kỳ tác dụng phụ nhỏ nào trong quá trình chiết xuất có thể hạn chế việc phát hiện thêm.Ví dụ, phương pháp phản ứng chuỗi polymerase (PCR) và khuếch đại đẳng nhiệt vòng lặp (LAMP) bị ức chế bởi một số dung môi hữu cơ còn sót lại như etanol và isopropanol trong thuốc thử phân lập axit nucleic [20].Chiết lỏng-lỏng và chiết pha rắn là phương pháp phổ biến nhất để phân lập axit nucleic [21], tuy nhiên, chiết lỏng-lỏng trên chip là rất hạn chế, vì thuốc thử được sử dụng trong chiết lỏng-lỏng gây ra sự ăn mòn của hầu hết các chip microfluidic .Ở đây, chúng tôi nêu bật các phương pháp chiết pha rắn dựa trên microarray và so sánh ưu nhược điểm của chúng.
Silicon là vật liệu nền tương thích với axit nucleic do tính tương thích sinh học, tính ổn định và dễ sửa đổi [22].Điều quan trọng, khi được biến tính bằng silica hoặc các vật liệu khác, hỗn hợp này thể hiện các đặc tính để hấp phụ các axit nucleic tích điện âm trong điều kiện pH thấp, muối cao trong khi rửa giải với các dung dịch muối thấp, pH cao.Dựa vào hiện tượng này có thể tinh chế được axit nucleic.
Các dạng vật liệu gốc silica khác nhau đã được sử dụng để chiết xuất axit nucleic trong vi lỏng, chẳng hạn như hạt silica, bột, bộ lọc vi sợi và màng silica [23, 24, 25, 26].Tùy thuộc vào đặc tính của vật liệu, vật liệu làm từ silicon có thể được sử dụng trong vi mạch theo những cách khác nhau.Ví dụ, các hạt silica, bột và các bộ lọc nano thương mại có thể đơn giản được đặt vào các lỗ xốp hoặc các vi kênh của các chip microfluidic và giúp chiết xuất các axit nucleic từ các mẫu [27, 28, 29].Màng silica biến đổi bề mặt cũng có thể được sử dụng để tinh sạch nhanh chóng DNA khỏi mầm bệnh với chi phí thấp.Ví dụ, Wang et al.[30] Bằng cách kết hợp các phản ứng khuếch đại biến tính với quá trình trao đổi chuỗi qua trung gian túi với màng silica phủ chitosan oligosaccharide, một hệ thống di động đa năng đã được giới thiệu đã phát hiện thành công 102–108 đơn vị hình thành khuẩn lạc.(CFU) / ml Vibrio parahaemolyticus., và sự hiện diện của vi rút có thể dễ dàng nhìn thấy.Powell và cộng sự.[31] Các microarrays dựa trên silicon sau đó được sử dụng để phát hiện vi rút viêm gan C (HCV), vi rút gây suy giảm miễn dịch ở người (HIV), vi rút Zika và vi rút gây u nhú ở người và nhân giống tự động, trong đó vi phản ứng xoắn 1,3 μl được phát triển để bắt vi rút RNA.và thực hiện khuếch đại tại chỗ.Ngoài các phương pháp này, các vi cột silica được biến đổi bề mặt cũng đóng một vai trò quan trọng trong quá trình chiết xuất axit nucleic, vì hình dạng và tính chất của vật liệu biến tính làm tăng đáng kể hiệu quả chiết xuất.Chen và cộng sự.[32] đề xuất một nền tảng vi lỏng để phân lập RNA nồng độ thấp dựa trên các vi cột silicon bọc amino.Thiết bị vi lỏng này tích hợp một loạt các vi cực nhỏ 0,25 cm2 trên chất nền silicon để đạt được hiệu quả khai thác cao hơn thông qua thiết kế tỷ lệ diện tích bề mặt trên thể tích cao.Ưu điểm của thiết kế này là thiết bị vi lỏng có thể đạt được hiệu suất chiết xuất axit nucleic lên đến 95%.Các chiến lược dựa trên silicon này chứng minh giá trị của việc phân lập nhanh chóng các axit nucleic với chi phí thấp.Kết hợp với các chip microfluidic, các chiến lược chiết xuất dựa trên silicon không chỉ có thể tăng hiệu quả phát hiện axit nucleic mà còn tạo điều kiện thuận lợi cho việc thu nhỏ và tích hợp các thiết bị phân tích [20].
Phương pháp tách từ sử dụng các hạt từ tính để cô lập axit nucleic trong điều kiện có từ trường bên ngoài.Các hạt từ tính thường được sử dụng bao gồm các hạt từ tính Fe3O4 hoặc γ-Fe2O3 được phủ silica, amino và cacboxyl [33,34,35,36].Đặc điểm phân biệt của hạt từ tính so với phương pháp SPE dựa trên silicon là dễ thao tác và điều khiển bằng nam châm bên ngoài.
Sử dụng tương tác tĩnh điện giữa axit nucleic và silica, trong điều kiện muối cao và pH thấp, axit nucleic được hấp thụ trên bề mặt của các hạt từ phủ silica, trong khi ở điều kiện có muối thấp và pH cao, các phân tử có thể được rửa sạch. lại..Các hạt từ tính được phủ silica giúp có thể chiết xuất DNA từ các mẫu thể tích lớn (400 μL) bằng cách sử dụng chuyển động được điều khiển từ tính [37].Như một minh chứng, Rodriguez-Mateos et al.[38] đã sử dụng nam châm điều chỉnh được để điều khiển việc chuyển các hạt từ tính đến các khoang khác nhau.Dựa trên các hạt từ tính được phủ silica, 470 bản sao / mL RNA gen SARS-CoV-2 có thể được chiết xuất từ các mẫu nước thải để phát hiện phiên mã ngược LAMP (RT-LAMP) và phản hồi có thể được đọc trong vòng 1 giờ.mắt thường (Hình 2a).
Các thiết bị dựa trên vật liệu từ tính và xốp.Sơ đồ khái niệm của thiết bị vi lỏng IFAST RT-LAMP để phát hiện RNA SARS-CoV-2 (phỏng theo [38]).b Thiết bị vi ly tâm cho dSPE của axit nucleic tăm bông (phỏng theo [39]).c Tích hợp bộ cô đặc mẫu tự cấp nguồn sử dụng thẻ FTA® (điều chỉnh từ [50]).d Giấy lọc Fusion 5 được sửa đổi bằng chitosan (phỏng theo [51]).Hội chứng hô hấp cấp tính nghiêm trọng SARS-CoV-2 coronavirus 2, vòng khuếch đại đẳng nhiệt qua trung gian phiên mã ngược RT-LAMP, đối tác công nghệ công cụ tìm kiếm FTA, NA nucleic acid
Các hạt từ tính mang điện tích dương là lý tưởng để gắn vào xương sống photphat của axit nucleic.Ở một nồng độ muối nhất định, các nhóm photphat mang điện tích âm của axit nucleic có thể tích điện dương trên bề mặt của các hạt tổng hợp từ tính.Do đó, các hạt nano từ tính với bề mặt nhám và mật độ nhóm amin cao đã được phát triển để chiết xuất axit nucleic.Sau khi tách và chặn từ tính, các hạt nano từ tính và phức hợp DNA có thể được sử dụng trực tiếp trong PCR, giúp loại bỏ nhu cầu về các hoạt động tinh chế và rửa giải phức tạp và tốn thời gian [35].Các hạt nano từ tính phủ các nhóm cacboxyl âm cũng đã được sử dụng để tách các axit nucleic bị hấp phụ trên bề mặt trong dung dịch polyetylen glycol và natri clorua nồng độ cao [36].Với các hạt từ tính được biến đổi bề mặt này, việc tách chiết DNA tương thích với quá trình khuếch đại tiếp theo.Dignan và cộng sự.[39] đã mô tả một nền tảng vi lỏng ly tâm tự động và di động để xử lý trước axit nucleic, cho phép nhân viên không chuyên về kỹ thuật sử dụng nó tại chỗ.Ngoài ra, sự tương thích của DNA phân lập với LAMP, một phương pháp rất phù hợp để phân tích axit nucleic tại điểm chăm sóc, chứng tỏ thêm các yêu cầu thiết bị tối thiểu và tính phù hợp cho các xét nghiệm so màu (Hình 2b).
Các phương pháp hạt từ tính cung cấp khả năng chiết xuất tự động, một số trong số đó tồn tại trong các máy chiết xuất axit nucleic tự động thương mại [KingFisher;ThermoFisher (Waltham, MA, Hoa Kỳ), QIAcube® HT;CapitalBio (Bắc Kinh, Trung Quốc) và Biomek®;Beckman (Miami, Mỹ).), Florida, Hoa Kỳ)].Ưu điểm của việc kết hợp các hạt từ tính với vi lỏng có thể được sử dụng để chiết xuất tự động hiệu quả các axit nucleic, có thể thúc đẩy sự phát triển của chẩn đoán phân tử;tuy nhiên, sự kết hợp của các hạt từ tính với vi lỏng vẫn chủ yếu dựa vào các hệ thống điều khiển phức tạp để thao tác chính xác các hạt từ tính, điều này giải thích sự phổ biến của các sản phẩm thương mại là cồng kềnh và đắt tiền, điều này làm hạn chế ứng dụng của hạt từ tính trong POCT.
Một số vật liệu xốp như bộ lọc nitrocellulose được sửa đổi, thẻ Finders Technology Associates (FTA), giấy lọc dựa trên polyethersulfone và các vật liệu phủ glycan cũng đã được sử dụng để phát hiện axit nucleic [40, 41, 42, 43, 44].Các vật liệu dạng sợi xốp như giấy sợi lần đầu tiên được sử dụng để phân lập DNA bằng cách quấn vật lý các phân tử DNA sợi dài với các sợi.Lỗ chân lông nhỏ dẫn đến sự hạn chế vật lý mạnh mẽ của các phân tử DNA, ảnh hưởng tích cực đến quá trình tách chiết DNA.Do kích thước lỗ xốp của giấy sợi khác nhau, hiệu quả chiết tách không thể đáp ứng nhu cầu khuếch đại DNA [45, 46].Thẻ FTA là một loại giấy lọc thương mại được sử dụng trong lĩnh vực pháp y và được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực chẩn đoán phân tử khác.Thông qua việc sử dụng giấy lọc xenlulo có tẩm các chất hóa học khác nhau để làm khô màng tế bào trong mẫu, DNA được giải phóng sẽ được bảo vệ khỏi sự suy thoái trong thời gian lên đến 2 năm.Gần đây hơn, giấy xenlulo được ngâm tẩm đã được phát triển để phát hiện phân tử các mầm bệnh khác nhau, bao gồm SARS-CoV-2, bệnh leishmaniasis, và bệnh sốt rét [47,48,49].HIV trong huyết tương phân lập được ly giải trực tiếp, và axit nucleic của virus được làm giàu trong màng dòng FTA® được tích hợp trong bộ cô đặc, cho phép sản xuất axit nucleic một cách hiệu quả [50] (Hình 2c).Vấn đề chính của việc phát hiện axit nucleic bằng cách sử dụng thẻ FTA là các hóa chất như guanidine và isopropanol ức chế các phản ứng khuếch đại tiếp theo.Để giải quyết vấn đề này, chúng tôi đã phát triển giấy lọc Fusion 5 được biến đổi chitosan, kết hợp các ưu điểm của cả sự xen kẽ vật lý của các phân tử DNA và giấy lọc dạng sợi, và sự hấp phụ tĩnh điện của DNA trên các hợp chất biến đổi chitosan để đạt được hiệu quả cao chiết axit nucleic. ..sợi lọc [51] (Hình 2d).Tương tự, Zhu et al.[52] đã trình diễn phương pháp PCR biến đổi chitosan dựa trên hệ thống vi lỏng mao quản tại chỗ để phân lập và phát hiện nhanh RNA của virus Zika.Các axit nucleic có thể được hấp thụ / khử hấp thụ tương ứng trong môi trường lysate / PCR hỗn hợp, dựa trên đặc tính công tắc bật / tắt của chitosan.bật và tắt ”, đáp ứng với độ pH.
Như đã đề cập ở trên, các chiến lược này kết hợp các ưu điểm của các vật liệu pha rắn khác nhau và tăng hiệu quả chiết xuất axit nucleic trong vi lỏng.Trong các ứng dụng thực tế, việc sử dụng các vật liệu này với số lượng lớn là không kinh tế, và việc xử lý bề mặt thích hợp hoặc sửa đổi bề mặt của các vật liệu thông thường bằng các vật liệu này cũng có thể bảo toàn chức năng của chúng.Do đó, người ta tin rằng việc thực hiện các chiến lược này sau khi nghiên cứu thử nghiệm có thể giảm chi phí.
Thử nghiệm axit nucleic trên nền vi lỏng thường sử dụng thể tích mẫu nhỏ (<100 µl), do đó yêu cầu khuếch đại axit nucleic đích bằng các đầu dò cụ thể để chuyển đổi thành tín hiệu thuận tiện cho việc phát hiện hạ nguồn (quang học, điện và từ) [53, 54]. Thử nghiệm axit nucleic trên nền vi lỏng thường sử dụng thể tích mẫu nhỏ (<100 µl), do đó yêu cầu khuếch đại axit nucleic đích bằng các đầu dò cụ thể để chuyển đổi thành tín hiệu thuận tiện cho việc phát hiện hạ nguồn (quang học, điện và từ) [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]. Khi kiểm tra axit nucleic trên nền vi lỏng, thể tích mẫu nhỏ (<100 µL) thường được sử dụng, vì vậy cần phải khuếch đại axit nucleic đích bằng các đầu dò đặc biệt để chuyển nó thành tín hiệu thuận tiện cho việc phát hiện tiếp theo (quang học, điện và từ) [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 探针 扩增 目标 核酸 ， 以 为 为 便于 检测 （光学 、 电学 和 磁 [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 扩增 目标 ， 以 转换 为 下游 下游 （光学 、 电学 磁 学） 量 [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]]. Việc phát hiện axit nucleic trên nền vi lỏng thường sử dụng thể tích mẫu nhỏ (<100 μl), yêu cầu khuếch đại axit nucleic đích bằng các đầu dò đặc biệt để chuyển đổi chúng thành tín hiệu để phát hiện tiếp theo (quang học, điện và từ) [53, 54]] .Khuếch đại axit nucleic trong vi lỏng cũng có thể tăng tốc độ phản ứng, tối ưu hóa giới hạn phát hiện, giảm yêu cầu mẫu và cải thiện độ chính xác phát hiện [55, 56].Trong những năm gần đây, với khả năng phát hiện nhanh và chính xác, nhiều phương pháp khuếch đại axit nucleic khác nhau đã được áp dụng trong vi lỏng, bao gồm PCR và một số phản ứng khuếch đại đẳng nhiệt.Phần này sẽ tóm tắt các phương pháp phát hiện axit nucleic dựa trên hệ thống microfluidic.
PCR là một mô phỏng của quá trình sao chép DNA của một sinh vật, lý thuyết của nó được mô tả chi tiết ở nơi khác và sẽ không được thảo luận ở đây.PCR có thể khuếch đại một lượng rất nhỏ DNA / RNA mục tiêu với tốc độ hàm mũ, làm cho PCR trở thành một công cụ mạnh mẽ để phát hiện nhanh các axit nucleic.Trong những thập kỷ gần đây, nhiều thiết bị vi lỏng di động được trang bị hệ thống chu kỳ nhiệt PCR đã được phát triển để đáp ứng nhu cầu chẩn đoán tại điểm chăm sóc [57, 58].PCR trên chip có thể được chia thành bốn loại (thông thường, dòng liên tục, chuyển mạch không gian và PCR đối lưu) theo các phương pháp điều khiển nhiệt độ khác nhau [59].Ví dụ, Gee et al.[60] đã phát triển một phương pháp PCR định lượng phiên mã ngược trực tiếp (RT-qPCR) trên nền tảng microfluidic của riêng họ để phát hiện bội số vi rút SARS-CoV-2, cúm A và B trong mẫu ngoáy họng (Hình 3a).Park và cộng sự.[61] đã xây dựng một chip phân tích mầm bệnh đơn giản bằng cách tích hợp PCR màng mỏng, điện cực và mô-đun vi lỏng dựa trên polydimethylsiloxan hoạt động bằng ngón tay.Tuy nhiên, cả hai công trình đều thể hiện những thiếu sót chung của PCR thông thường.PCR yêu cầu chu trình nhiệt, điều này hạn chế việc thu nhỏ thiết bị hơn nữa và giảm thời gian thử nghiệm.
Sự phát triển của PCR vi lỏng dựa trên dòng chảy liên tục và PCR chuyển mạch không gian là rất quan trọng để giải quyết vấn đề này.Sử dụng kênh ngoằn ngoèo dài hoặc kênh thẳng ngắn, PCR dòng liên tục có thể cung cấp khả năng khuếch đại nhanh bằng cách chủ động tuần hoàn thuốc thử trong ba vùng làm nóng sơ bộ với một máy bơm off-chip.Thao tác này tránh được giai đoạn chuyển tiếp giữa các nhiệt độ phản ứng khác nhau và do đó làm giảm đáng kể thời gian thử nghiệm [62] (Hình 3b).Trong một nghiên cứu khác của Jung et al.[63] đề xuất một máy phân tích di truyền PCR quay mới kết hợp các đặc điểm của PCR dòng và cố định cho PCR phiên mã ngược cực nhanh và đa hợp (Hình 3c).Để khuếch đại axit nucleic, vi mạch PCR sẽ được quay qua ba khối gia nhiệt ở các nhiệt độ khác nhau: 1. Khối biến tính 94 ° C, 2. Khối ủ ở 58 ° C, 3. Khối giãn nở ở 72 ° C.
Ứng dụng của PCR trong vi lỏng.Biểu diễn giản đồ của dirRT-qPCR trên nền vi lỏng (phỏng theo [60]).b Biểu diễn giản đồ của một microarray PCR dòng liên tục dựa trên một kênh ngoằn ngoèo (phỏng theo [62]).c Biểu diễn sơ đồ của máy phân tích di truyền PCR quay, bao gồm một vi mạch, ba khối gia nhiệt và một động cơ bước (phỏng theo [63]).d Sơ đồ PCR đối lưu nhiệt với ly tâm và thiết lập (phỏng theo [64]).DirRT-qPCR, phản ứng chuỗi polymerase phiên mã ngược định lượng trực tiếp
Sử dụng mao quản và vòng lặp hoặc thậm chí các tấm mỏng, PCR đối lưu có thể nhanh chóng khuếch đại axit nucleic bằng đối lưu nhiệt tự do tự nhiên mà không cần bơm bên ngoài.Ví dụ, một nền tảng vi lỏng polyme olefin tuần hoàn được phát triển trên một giai đoạn gia nhiệt quay được chế tạo sử dụng chu trình nhiệt với ly tâm trong một vi kênh vòng PCR [64] (Hình 3d).Dung dịch phản ứng được điều khiển bởi đối lưu nhiệt, liên tục trao đổi nhiệt độ cao và thấp trong một vi kênh có cấu trúc hình khuyên.Toàn bộ quá trình khuếch đại có thể được hoàn thành trong 10 phút với giới hạn phát hiện là 70,5 pg / kênh.
Đúng như mong đợi, PCR nhanh là một công cụ mạnh mẽ cho các hệ thống phân tích ghép kênh và chẩn đoán phân tử phản ứng mẫu được tích hợp đầy đủ.PCR nhanh làm giảm đáng kể thời gian cần thiết để phát hiện SARS-CoV-2, góp phần kiểm soát hiệu quả đại dịch COVID-19.
PCR yêu cầu một bộ tuần hoàn nhiệt phức tạp không thích hợp cho POCT.Gần đây hơn, các kỹ thuật khuếch đại đẳng nhiệt đã được áp dụng cho vi lỏng, bao gồm nhưng không giới hạn ở LAMP, khuếch đại polymerase tái tổ hợp (RPA) và khuếch đại dựa trên trình tự axit nucleic [65,66,67,68].Với các kỹ thuật này, các axit nucleic được khuếch đại ở nhiệt độ không đổi, tạo điều kiện cho việc tạo ra các thiết bị POCT di động giá rẻ, có độ nhạy cao để chẩn đoán phân tử.
Các xét nghiệm LAMP dựa trên vi chất lỏng thông lượng cao cho phép phát hiện nhiều bệnh truyền nhiễm [42, 69, 70, 71].Kết hợp với hệ thống vi lỏng ly tâm, LAMP có thể tạo điều kiện thuận lợi hơn nữa cho việc tự động hóa phát hiện axit nucleic [69, 72, 73, 74, 75].SlipChip quay và phản ứng được phát triển để phát hiện trực quan nhiều vi khuẩn song song bằng cách sử dụng LAMP [76] (Hình 4a).Khi sử dụng LAMP được tối ưu hóa trong thử nghiệm, tỷ lệ tín hiệu huỳnh quang trên nhiễu xấp xỉ 5 lần và giới hạn phát hiện đạt 7,2 bản sao / μl DNA bộ gen. Hơn nữa, sự tồn tại của năm vi khuẩn gây bệnh tiêu hóa phổ biến, bao gồm Bacillus cereus, Escherichia coli, Salmonella enterica, Vibrio fluvialis và Vibrio parahaemolyticus, được hình dung dựa trên phương pháp này trong thời gian <60 phút. Hơn nữa, sự tồn tại của năm vi khuẩn gây bệnh tiêu hóa phổ biến, bao gồm Bacillus cereus, Escherichia coli, Salmonella enterica, Vibrio fluvialis và Vibrio parahaemolyticus, được hình dung dựa trên phương pháp này trong thời gian <60 phút.Hơn nữa, sự hiện diện của năm vi khuẩn gây bệnh phổ biến cho đường tiêu hóa, bao gồm Bacillus cereus, Escherichia coli, Salmonella enterica, Vibrio fluvialis và Vibrio parahaemolyticus, được hình dung bằng phương pháp này trong vòng chưa đầy 60 phút.此外 ， 基于 该 方法 在 <60 分钟 内 可视 化 了 五种 常见 消化道 细菌 病原体 的 存在 ， 蜡状 芽孢 杆菌 、 大肠杆菌 沙门氏菌 、 河流 弧菌 和 溶血此外 ， 基于 该 方法 在 <60 分钟 内 视 化 了 五 种 常见 消化道 细菌 病 的 存在 杆菌 、 、 大 肠 氏 菌 、 弧菌 溶血 性 。。。 菌 、 弧菌 溶血 性 。。。 弧菌弧菌 弧菌 弧菌 弧菌 弧菌 弧菌 弧菌 弧菌 弧菌 HIPNgoài ra, sự hiện diện của năm vi khuẩn gây bệnh đường tiêu hóa phổ biến, bao gồm Bacillus cereus, Escherichia coli, Salmonella enterica, Vibrio fluvius và Vibrio parahaemolyticus, được hình dung bằng phương pháp này trong vòng chưa đầy 60 phút.
Ưu điểm của LAMP trong vi lỏng bao gồm phản ứng nhanh và phát hiện thu nhỏ.Tuy nhiên, do nhiệt độ phản ứng (khoảng 70 ° C), sol khí chắc chắn được tạo ra trong quá trình LAMP, dẫn đến tỷ lệ dương tính giả cao.Tính đặc hiệu của thử nghiệm, thiết kế lớp sơn lót và kiểm soát nhiệt độ cũng cần được tối ưu hóa cho LAMP.Ngoài ra, các thiết kế chip thực hiện phát hiện nhiều mục tiêu trên một chip có giá trị lớn và cần được phát triển.Ngoài ra, LAMP phù hợp để phát hiện đa mục đích được tích hợp trong một con chip, điều này rất quan trọng, nhưng vẫn còn rất nhiều dư địa để phát triển.
Tỷ lệ dương tính giả cao của LAMP có thể được giảm một phần với RPA, vì nhiệt độ phản ứng tương đối thấp (~ 37 ° C) dẫn đến tương đối ít vấn đề về bay hơi [77].Trong hệ thống RPA, hai đoạn mồi đối diện bắt đầu tổng hợp DNA bằng cách liên kết với một tái tổ hợp và quá trình khuếch đại có thể được hoàn thành trong vòng 10 phút [78,79,80,81].Do đó, toàn bộ quá trình RPA nhanh hơn nhiều so với PCR hoặc LAMP.Trong những năm gần đây, công nghệ vi lỏng đã được chứng minh là cải thiện hơn nữa tốc độ và độ chính xác của RPA [82,83,84].Ví dụ, Liu et al.[85] đã phát triển một thử nghiệm khuếch đại tái tổ hợp polymerase dòng bên được tích hợp vi lỏng để phát hiện nhanh và nhạy SARS-CoV-2 bằng cách tích hợp RPA phiên mã ngược (RT-RPA) và một hệ thống phát hiện dải thử nghiệm dòng bên phổ quát.thành một hệ thống vi lỏng duy nhất.Hình 4b).Giới hạn phát hiện là 1 bản sao / µl hoặc 30 bản sao / mẫu, và quá trình phát hiện có thể hoàn thành trong khoảng 30 phút.Kong và cộng sự.đã phát triển một thiết bị microfluidic có thể đeo được.[86] đã sử dụng nhiệt độ cơ thể và hệ thống phát hiện huỳnh quang dựa trên điện thoại di động để phát hiện nhanh chóng và trực tiếp DNA của HIV-1 bằng cách sử dụng RPA (Hình 4c).Xét nghiệm RPA có thể đeo được phát hiện 100 bản sao / mL của trình tự đích trong vòng 24 phút, cho thấy tiềm năng lớn để chẩn đoán nhanh trẻ sơ sinh nhiễm HIV-1 trong những môi trường hạn chế về nguồn lực.
Khuếch đại đẳng nhiệt trong thử nghiệm tại điểm chăm sóc (POCT).Phát triển và sản xuất spin và phản ứng SlipChip.Sau khi hàn plasma, các chip trên và dưới được lắp ráp bằng một bộ đai ốc để tạo thành chip cuối cùng (phỏng theo [76]).b Sơ đồ của hệ thống MI-IF-RPA để phát hiện COVID-19 (phỏng theo [85]).c Sơ đồ của xét nghiệm RPA có thể đeo được để phát hiện nhanh DNA HIV-1 (phỏng theo [86]).SE Salmonella enterica, VF Vibrio fluvius, VP Vibrio parahaemolyticus, BC Bacillus cereus, EC Escherichia coli, FAM carboxyfluorescein, virus gây suy giảm miễn dịch ở người HIV, Khuếch đại polymerase tái tổ hợp RPA, Diode phát sáng LED, MI-IF-RPA Microfluidics Tích hợp L bên Khuếch đại
RPA dựa trên microfluidic đang phát triển nhanh chóng, tuy nhiên, chi phí chế tạo chip và tiêu thụ phản ứng quá cao và phải giảm để tăng tính khả dụng của công nghệ này.Ngoài ra, độ nhạy cao của RPA có thể ảnh hưởng đến sự khuếch đại của các sản phẩm không đặc hiệu, đặc biệt là khi có nhiễm bẩn.Những hạn chế này có thể ảnh hưởng đến việc áp dụng RPA trong các hệ thống vi lỏng và tối ưu hóa tốt hơn nữa.Các mồi và đầu dò được thiết kế tốt cho các mục tiêu khác nhau cũng cần thiết để cải thiện tính khả thi của các chiến lược vi chất lỏng dựa trên RPA trong POCT.
Cas13 và Cas12a có khả năng phân cắt ngẫu nhiên các axit nucleic và do đó có thể được phát triển làm công cụ phát hiện và chẩn đoán.Cas13 và Cas12a được kích hoạt khi liên kết với DNA hoặc RNA mục tiêu, tương ứng.Sau khi được kích hoạt, protein bắt đầu phân cắt các axit nucleic lân cận khác, sau đó, các RNA hướng dẫn nhắm mục tiêu đến các axit nucleic cụ thể của mầm bệnh có thể phân cắt các đầu dò huỳnh quang đã được dập tắt và giải phóng huỳnh quang.Dựa trên lý thuyết này, Kellner et al.[87] đã phát triển một phương pháp dựa trên Cas13 [Mở khóa phóng viên enzym có độ nhạy cao cụ thể (SHERLOCK)], và Broughton et al.[88] đã phát triển một cách tiếp cận khác dựa trên Cas12a [CRISPR Trans Reporter nhắm mục tiêu vào DNA endonuclease (DTECR)].
Trong những năm gần đây, nhiều phương pháp phát hiện axit nucleic dựa trên CRISPR đã xuất hiện [89, 90].Các phương pháp dựa trên CRISPR thông thường thường tốn nhiều thời gian và công sức do phải thực hiện nhiều quy trình bao gồm chiết xuất axit nucleic, khuếch đại và phát hiện CRISPR.Tiếp xúc với chất lỏng trong không khí có thể làm tăng khả năng kết quả dương tính giả.Với những điều trên, các hệ thống dựa trên CRISPR rất cần được tối ưu hóa.
Một nền tảng vi lỏng được điều khiển bằng khí nén có thể thực hiện song song 24 phân tích đã được phát triển cho các ứng dụng phát hiện CRISPR-Cas12a và CRISPR-Cas13a [91].Hệ thống được trang bị một thiết bị phát hiện huỳnh quang bỏ qua quá trình khuếch đại axit nucleic và tự động phát hiện các mẫu RNA và DNA femtomolar.Chen và cộng sự.[92] khuếch đại tái tổ hợp tích hợp với hệ thống CRISPR-Cas12a trong vi lỏng ly tâm (Hình 5a).Công việc này khắc phục được khó khăn trong việc tích hợp hai quá trình này vì Cas12a có thể tiêu hóa DNA truyền tin và ức chế quá trình khuếch đại.Ngoài ra, Chen et al.[92] bổ sung lưu trữ trước các thuốc thử phản ứng trong điều khiển vi lỏng ly tâm để tự động hoàn thành toàn bộ quy trình.Trong một tác phẩm khác, Silva et al.[93] đã phát triển một phương pháp chẩn đoán mà không cần khuếch đại CRISPR / Cas12a và một điện thoại thông minh để phát hiện SARS-CoV-2 (Hình 5b).Thử nghiệm này, được biết đến như một hệ thống không khuếch đại dựa trên điện thoại di động, bao gồm một enzyme CRISPR / Cas phụ thuộc dựa trên sự hình dung của điện thoại thông minh về các tín hiệu bong bóng do catalase tạo ra trong các kênh vi lỏng.Độ nhạy phát hiện dưới 50 bản sao / µl axit nucleic mà không cần khuếch đại trước, toàn bộ quá trình từ tiêm mẫu đến đọc tín hiệu chỉ mất 71 phút.
Phương pháp phát hiện axit nucleic dựa trên CRISPR.POCT ly tâm để chẩn đoán phân tử tích hợp dựa trên CRISPR (phỏng theo [92]).b Phát triển thử nghiệm CASCADE để phân tích SARS-CoV-2 dựa trên điện thoại thông minh (phỏng theo [93]).Khuếch đại tái tổ hợp RAA, mô típ protospacer liền kề PAM, CRISPR nhóm ngắn lặp lại palindromic theo khoảng thời gian đều đặn, hệ thống CASCADE không có khuếch đại điện thoại di động với các enzym CRISPR / CAS, 1-ethyl-3- [3-dimethylaminopropyl] carbodiimide hydrochloride EDC
Là bước cuối cùng trong phát hiện axit nucleic, phát hiện tín hiệu phản ánh trực tiếp kết quả chẩn đoán và là yếu tố quan trọng trong việc phát triển POCT hiệu quả, nhạy và chính xác.Các tín hiệu có thể được đọc bằng nhiều phương pháp khác nhau như các chiến lược huỳnh quang, điện hóa, so màu và từ tính.Trong phần này, chúng tôi mô tả cơ sở lý luận của từng phương pháp tiếp cận và so sánh các chẩn đoán phân tử của các bệnh truyền nhiễm trong microfluidics.
Các chiến lược dựa trên huỳnh quang được sử dụng rộng rãi để chẩn đoán POCT đối với các bệnh truyền nhiễm do các ưu điểm vượt trội của chúng là độ nhạy tuyệt vời, chi phí thấp, dễ vận hành và phân tích điểm chăm sóc [94, 95].Các chiến lược này sử dụng các fluorophores được dán nhãn như thuốc nhuộm huỳnh quang và vật liệu nano để tạo ra một tín hiệu có thể phát hiện được (tăng cường hoặc dập tắt huỳnh quang).Phát hiện này cho thấy rằng các chiến lược dựa trên huỳnh quang có thể được chia thành ghi nhãn huỳnh quang trực tiếp, phát hiện tín hiệu bật và tắt huỳnh quang [96].Phát hiện nhãn huỳnh quang trực tiếp sử dụng nhãn huỳnh quang đặc biệt để gắn nhãn các phối tử cụ thể tạo ra một lượng huỳnh quang cụ thể khi liên kết có chọn lọc với mục tiêu.Đối với phát hiện huỳnh quang dựa trên tín hiệu, chất lượng của tín hiệu huỳnh quang có quan hệ thuận chiều với mức độ quan tâm.Cường độ huỳnh quang là không đáng kể trong trường hợp không có mục tiêu và có thể phát hiện được khi có đủ lượng mục tiêu.Ngược lại, cường độ huỳnh quang được phát hiện bằng huỳnh quang “tắt tín hiệu” tỷ lệ nghịch với lượng mục tiêu, ban đầu đạt giá trị lớn nhất và giảm dần khi mục tiêu được mở rộng.Ví dụ, bằng cách sử dụng cơ chế chuyển đoạn phụ thuộc vào đích CRISPR-Cas13a, Tian et al.[97] đã phát triển một chiến lược nhận dạng mới để phát hiện các RNA vượt qua phiên mã ngược trực tiếp (Hình 6a).Sau khi liên kết với các RNA mục tiêu bổ sung, phức hợp CRISPR-Cas13-RNA có thể được kích hoạt, gây ra sự phân cắt xuyên bên bởi các RNA phóng viên không đặc hiệu.Chất phóng xạ được đánh dấu huỳnh quang [fluorophore (F)] được dập tắt bởi chất làm nguội (Q) còn nguyên vẹn và phát huỳnh quang khi bị phân cắt bởi phức chất hoạt hóa.
Ưu điểm của phát hiện điện hóa là tốc độ phát hiện cao, dễ sản xuất, chi phí thấp, dễ mang theo và điều khiển tự động.Nó là một phương pháp phân tích mạnh mẽ cho các ứng dụng POCT.Dựa trên bóng bán dẫn hiệu ứng trường graphene Gao et al.[98] đã phát triển một cảm biến sinh học nano để phát hiện bội số các kháng nguyên bệnh Lyme từ vi khuẩn Borrelia burgdorferi với giới hạn phát hiện là 2 pg / mL (Hình 6b).
Các xét nghiệm đo màu đã được sử dụng trong các ứng dụng POCT, được hưởng lợi từ các lợi thế về tính di động, chi phí thấp, dễ chuẩn bị và đọc trực quan.Phát hiện so màu có thể sử dụng quá trình oxy hóa peroxidase hoặc vật liệu nano giống peroxidase, tập hợp các vật liệu nano và thêm thuốc nhuộm chỉ thị để chuyển đổi thông tin về sự hiện diện của axit nucleic đích thành các thay đổi màu có thể nhìn thấy được [99, 100, 101].Đáng chú ý, các hạt nano vàng được sử dụng rộng rãi trong việc phát triển các chiến lược đo màu, và do khả năng tạo ra sự thay đổi màu sắc nhanh chóng và đáng kể, ngày càng có nhiều sự quan tâm trong việc phát triển các nền tảng đo màu POCT để chẩn đoán tại chỗ các bệnh truyền nhiễm [102].Với một thiết bị vi lỏng ly tâm tích hợp [103], mầm bệnh từ thực phẩm trong các mẫu sữa bị ô nhiễm có thể được tự động phát hiện ở cấp độ 10 tế bào vi khuẩn và kết quả có thể được đọc trực quan trong vòng 65 phút (Hình 6c).
Kỹ thuật cảm biến từ tính có thể phát hiện chính xác các chất phân tích sử dụng vật liệu từ tính, và đã có sự quan tâm đáng kể trong các ứng dụng POCT trong những thập kỷ gần đây.Kỹ thuật cảm biến từ tính có một số lợi thế riêng như vật liệu từ tính giá rẻ hơn là các thành phần quang học đắt tiền.Tuy nhiên, việc sử dụng từ trường cải thiện hiệu quả phát hiện và giảm thời gian chuẩn bị mẫu [104].Ngoài ra, kết quả thăm dò từ tính cho thấy độ đặc hiệu, độ nhạy cao và tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu cao do tín hiệu nền từ của các mẫu sinh học không đáng kể [105].Sharma và cộng sự.tích hợp cảm biến sinh học dựa trên đường hầm từ tính vào một nền tảng vi mạch di động.[106] để phát hiện đa mầm bệnh (Hình 6d).Cảm biến sinh học phát hiện nhạy cảm các axit nucleic phân lập từ mầm bệnh.
Phương pháp phát hiện tín hiệu điển hình.Khái niệm về phát hiện siêu địa phương của Cas13a (phỏng theo [97]).b Graphene nanobiosensor FET kết hợp với Lyme GroES scFv (phỏng theo [98]).c Chỉ thị so màu để phát hiện đa dạng mầm bệnh trong thực phẩm trong chip vi lỏng ly tâm: mẫu số 1 và số 3 có mầm bệnh đích và mẫu số 2, số 4 và số 5 không có mầm bệnh đích (phỏng theo [103]) .d Bộ cảm biến sinh học dựa trên một điểm giao nhau trong đường hầm từ tính, bao gồm một nền tảng, một bộ khuếch đại chặn tích hợp, một bộ phận điều khiển và một bộ nguồn để tạo / thu tín hiệu (phỏng theo [106]).GFET Graphene FET, Escherichia coli, Escherichia coli, Salmonella typhimurium, Vibrio parahaemolyticus, Vibrio parahaemolyticus, Listeria monocytogenes, PC PC, PDMS Dimethicone, PMMA polymethyl methacrylate
Mặc dù có những đặc điểm tuyệt vời của các phương pháp phát hiện trên, chúng vẫn có những nhược điểm.Các phương pháp này được so sánh (bảng 1), bao gồm một số ứng dụng với các chi tiết (ưu và nhược điểm).
Với sự phát triển của vi lỏng, hệ thống vi cơ điện tử, công nghệ nano và khoa học vật liệu, việc sử dụng chip vi lỏng để phát hiện các bệnh truyền nhiễm đang không ngừng phát triển [55,96,107,108].Thao tác chính xác của thiết bị và chất lỏng thu nhỏ góp phần vào độ chính xác trong chẩn đoán và hiệu quả về chi phí.Vì vậy, để phát triển hơn nữa, người ta đã nỗ lực tối ưu hóa và nâng cấp các chip, dẫn đến các chip microfluidic khác nhau với các cấu trúc và chức năng khác nhau.Ở đây chúng tôi giới thiệu ngắn gọn một số loại nền tảng vi lỏng phổ biến và so sánh các đặc điểm của chúng (ưu và nhược điểm).Ngoài ra, hầu hết các ví dụ được liệt kê dưới đây chủ yếu tập trung vào việc chống lại SARS-CoV-2.
LOCC là hệ thống phân tích phức hợp thu nhỏ phổ biến nhất và hoạt động của chúng được thu nhỏ cao, tích hợp, tự động hóa và song song từ việc bơm và chuẩn bị mẫu, kiểm soát dòng chảy và phát hiện chất lỏng [109, 110].Chất lỏng được chế tác thông qua hình học được thiết kế cẩn thận và sự tương tác của nhiều hiệu ứng vật lý như gradient áp suất, hoạt động mao dẫn, điện động lực học, từ trường và sóng âm [111].LOCC cho thấy lợi thế tuyệt vời trong việc sàng lọc thông lượng cao và phát hiện nhiều lần, với tốc độ phân tích nhanh, kích thước mẫu nhỏ, tiêu thụ điện năng thấp và hiệu quả quản lý và vận hành cao;tuy nhiên, các thiết bị LOCC rất tinh vi và sản xuất, đóng gói và giao diện.Tuy nhiên, việc ghép kênh và tái sử dụng gặp rất nhiều khó khăn [96].So với các nền tảng khác, LOCC có lợi thế riêng về tính đa dạng ứng dụng tối đa và khả năng tương thích công nghệ tốt nhất, nhưng nhược điểm của nó cũng rõ ràng, đó là độ phức tạp cao và độ lặp lại kém.Việc phụ thuộc vào các máy bơm bên ngoài, thường cồng kềnh và đắt tiền, càng hạn chế việc sử dụng chúng trong POCT.
Trong đợt bùng phát COVID-19, LOCC nhận được rất nhiều sự chú ý.Đồng thời, có một số chip mới kết hợp một số công nghệ.Ví dụ, điện thoại thông minh hiện đang được sử dụng rộng rãi như thiết bị phân tích di động và có tiềm năng tích hợp LOCC rất lớn.Sun và cộng sự.[21] đã chế tạo một con chip microfluidic cho phép ghép các chuỗi axit nucleic cụ thể của năm mầm bệnh, bao gồm SARS-CoV-2, sử dụng LAMP và phân tích chúng bằng điện thoại thông minh trong vòng 1 giờ sau khi kết thúc phản ứng.Một ví dụ khác, Sundah et al.[112] đã tạo ra một công tắc phân tử [khuếch đại xúc tác bằng công tắc trạng thái chuyển tiếp phân tử (CATCH)] để phát hiện trực tiếp và nhạy các mục tiêu RNA SARS-CoV-2 bằng điện thoại thông minh. CATCH tương thích với LOCC di động và đạt được hiệu suất vượt trội (khoảng 8 bản sao RNA / μl; <1 giờ ở nhiệt độ phòng) [112]. CATCH tương thích với LOCC di động và đạt được hiệu suất vượt trội (khoảng 8 bản sao RNA / μl; <1 giờ ở nhiệt độ phòng) [112]. CATCH совместим с портативным LOCC и обеспечивает превосходную производительность (примерно 8 копо н / пекрй н) CATCH tương thích với LOCC di động và cung cấp thông lượng tuyệt vời (khoảng 8 bản sao RNA / µl; <1 giờ ở nhiệt độ phòng) [112]. CATCH 与 便携式 LOCC 兼容 并 具有 卓越 的 性能 （大约 8 RNA 拷贝 / μl ； 室温 下 <1 小时） [112]。 CATCH 与 便携式 LOCC 兼容 并 具有 卓越 的 性能 （大约 8 RNA 拷贝 / μl ； 室温 下 <1 小时） [112]。 CATCH совместим с портативными LOCC и обладает превосходной производительностью (примернит и копий / мкл CATCH tương thích với các LOCC di động và có hiệu suất tuyệt vời (khoảng 8 bản sao RNA / µl; <1 giờ ở nhiệt độ phòng) [112].Ngoài ra, các thiết bị LOCC cho chẩn đoán phân tử cũng sử dụng một số động lực như chân không, lực kéo giãn và điện trường.Kang và cộng sự.[113] đã trình diễn PCR nanoplasma trên chip thời gian thực, cực nhanh để chẩn đoán nhanh chóng và định lượng COVID-19 trên thực địa bằng cách sử dụng chip PCR lỏng plasmonic chân không.Li và cộng sự.[114] sau đó đã phát triển một chip vi lỏng điều khiển kéo dài cho phép chẩn đoán COVID-19.Nền tảng này sử dụng hệ thống khuếch đại RT-LAMP để xác định xem một mẫu là dương tính hay tiêu cực về chất lượng.Sau đó, Ramachandran et al.[115] đạt được gradient điện trường thích hợp bằng cách sử dụng isotachophoresis (ITP), một kỹ thuật tập trung ion chọn lọc được thực hiện trong microfluidics.Với ITP, RNA mục tiêu từ các mẫu tăm bông mũi họng thô có thể được tinh sạch tự động.Sau đó, Ramachandran et al.[115] Kết hợp quá trình thanh lọc ITP này với các xét nghiệm LAMP và CRISPR tăng cường ITP đã phát hiện ra SARS-CoV-2 trong tăm bông mũi họng của người và bệnh phẩm trong khoảng 35 phút.Ngoài ra, những ý tưởng mới liên tục xuất hiện.Jadhav và cộng sự.[116] đề xuất một sơ đồ chẩn đoán dựa trên quang phổ Raman tăng cường bề mặt kết hợp với một thiết bị vi lỏng chứa các ống nano carbon phủ vàng / bạc được định hướng theo phương thẳng đứng hoặc các ống nano / micro electrospun dùng một lần.Các vi kênh lọc tích hợp có chức năng màng được sử dụng một lần.Thiết bị này sẽ hấp thụ vi-rút từ các chất dịch / dịch tiết ra từ cơ thể khác nhau như nước bọt, dịch mũi họng và nước mắt.Do đó, hiệu giá vi rút rất phong phú và vi rút có thể được xác định chính xác bằng ký hiệu Raman.
LOAD là một nền tảng vi lỏng ly tâm, trong đó tất cả các quá trình được điều khiển bởi một giao thức tần số quay một chất nền có cấu trúc vi mô [110].Thiết bị TẢI có đặc điểm là sử dụng lực ly tâm làm động lực quan trọng.Chất lỏng cũng chịu tác dụng của các lực mao dẫn, Euler và Coriolis.Sử dụng thiết bị ly tâm, các phân tích được thực hiện trong hoạt động liên tục của chất lỏng từ vị trí hướng tâm vào trong ra ngoài, loại bỏ nhu cầu bổ sung ống bên ngoài, máy bơm, bộ truyền động và van hoạt động.Nói tóm lại, một phương pháp điều khiển duy nhất sẽ đơn giản hóa hoạt động.Các lực tác dụng lên chất lỏng trong cùng một kênh vi lỏng ở cùng khoảng cách từ tâm tải là bằng nhau, điều này có thể lặp lại cấu trúc kênh.Do đó, thiết bị LOAD được thiết kế và chế tạo đơn giản hơn và kinh tế hơn so với thiết bị LOCC thông thường, trong khi các phản ứng phần lớn là độc lập và song song;tuy nhiên, do độ bền cơ học cao của thiết bị ly tâm, vật liệu phoi sẵn có bị hạn chế và khó có thể tích nhỏ.tới ô tô.Đồng thời, hầu hết các thiết bị LOAD chỉ được thiết kế để sử dụng một lần, điều này rất tốn kém cho việc phát hiện trên quy mô lớn [96, 117, 118, 119].
Trong những thập kỷ gần đây, LOAD, được coi là một trong những thiết bị microfluidic hứa hẹn nhất, đã nhận được sự quan tâm đáng kể từ các nhà nghiên cứu và nhà sản xuất.Do đó, LOAD đã được chấp nhận rộng rãi và được sử dụng để chẩn đoán phân tử các mầm bệnh truyền nhiễm [120, 121, 122, 123, 124], đặc biệt là trong đợt bùng phát COVID-19.Ví dụ, vào cuối năm 2020, Ji et al.[60] đã chứng minh một xét nghiệm RT-qPCR trực tiếp để phát hiện song song nhanh chóng và tự động các bệnh nhiễm trùng SARS-CoV-2 và cúm A và B trong các mẫu ngoáy họng.Sau đó, Xiong et al.[74] đã trình bày một nền tảng vi lỏng đĩa đệm tích hợp LAMP để phát hiện nhanh chóng, chính xác và đồng thời bảy coronavirus hô hấp ở người, bao gồm cả SARS-CoV-2, trong vòng 40 phút.Vào đầu năm 2021, de Oliveira et al.[73] đã trình diễn một chip vi lỏng ly tâm bột mực polystyrene, được vận hành bằng tay với bộ quay đầu ngón tay, để chẩn đoán phân tử RT-LAMP của COVID-19.Sau đó, Dignan et al.[39] đã trình bày một thiết bị siêu nhỏ ly tâm di động tự động để tinh chế SARS-CoV-2 RNA trực tiếp từ các phần tăm bông.Medved và cộng sự.[53] đề xuất hệ thống lấy mẫu khí dung SARS-CoV-2 nội tuyến với chip huỳnh quang vi lỏng quay thể tích nhỏ với giới hạn phát hiện là 10 bản sao / μL và ngưỡng chu kỳ tối thiểu là 15 phút.Suarez và cộng sự.[75] gần đây đã báo cáo sự phát triển của một nền tảng vi lỏng ly tâm mô-đun tích hợp để phát hiện trực tiếp SARS-CoV-2 RNA trong các mẫu tăm bông mũi họng bất hoạt bằng nhiệt sử dụng LAMP.Những ví dụ này chứng minh những lợi ích to lớn và hứa hẹn của LOAD trong chẩn đoán phân tử của COVID-19.
Năm 1945, Muller và Clegg [125] lần đầu tiên trình bày các kênh vi lỏng trên giấy bằng cách sử dụng giấy lọc và parafin.Vào năm 2007, nhóm Whit Outside [126] đã tạo ra nền tảng giấy chức năng đầu tiên để kiểm tra protein và glucose.Giấy đã trở thành chất nền lý tưởng cho vi lỏng.Giấy có các đặc tính vốn có như tính dễ thấm nước và cấu trúc xốp, tính tương hợp sinh học tuyệt vời, trọng lượng nhẹ, tính linh hoạt, khả năng gấp lại, giá thành thấp, dễ sử dụng và tiện lợi.Các µPAD cổ điển bao gồm các cấu trúc ưa nước / kỵ nước được xây dựng trên nền giấy.Tùy thuộc vào cấu trúc ba chiều, μPAD có thể được chia thành μPAD hai chiều (2D) và ba chiều (3D).Các µPAD 2D được tạo ra bằng cách hình thành các ranh giới kỵ nước để tạo thành các kênh vi lỏng, trong khi các µPAD 3D thường được tạo ra từ các chồng nhiều lớp giấy vi lỏng 2D, đôi khi bằng cách gấp giấy, kỹ thuật trượt, các kênh mở và in 3D [96].Chất lỏng nước hoặc chất lỏng sinh học trên μPAD chủ yếu được kiểm soát bởi lực mao dẫn mà không cần nguồn điện bên ngoài, tạo điều kiện thuận lợi cho việc lưu trữ trước thuốc thử, xử lý mẫu và phát hiện đa hợp.Tuy nhiên, việc kiểm soát luồng chính xác và phát hiện đa kênh bị cản trở bởi tốc độ phát hiện, độ nhạy và khả năng tái sử dụng không đủ [96, 127, 128, 129, 130].
Là một nền tảng microfluidic bất thường, μPAD đã được quảng bá và phát triển rộng rãi để chẩn đoán phân tử các bệnh truyền nhiễm như HCV, HIV và SARS-CoV-2 [131, 132].Để phát hiện HCV có chọn lọc và nhạy cảm, Tengam et al.[133] đã phát triển một bộ cảm biến sinh học mới dựa trên giấy huỳnh quang bằng cách sử dụng một đầu dò axit nucleic đặc hiệu cao dựa trên peptit pyrrolidinyl.Axit nucleic được cố định cộng hóa trị trên giấy xenluloza bị oxy hóa một phần bằng cách khử alkyl hóa giữa các nhóm amin và nhóm aldehyde, và phát hiện dựa trên huỳnh quang.Những tín hiệu này có thể được đọc bởi một thiết bị được chế tạo đặc biệt với máy ảnh huỳnh quang di động kết hợp với máy ảnh điện thoại di động.Sau đó, Lu et al.[134] đã thiết kế một điện cực mềm trên giấy dựa trên các hạt nano niken / vàng / ống nano cacbon / vật liệu tổng hợp khung cơ kim loại rượu polyvinyl alcohol để phát hiện mục tiêu HIV bằng cách lai DNA sử dụng xanh methylen làm chất chỉ thị oxy hóa khử DNA.Gần đây hơn, Chowdury et al.[135] đã trình bày một thiết kế nền tảng giả định cho xét nghiệm µPAD tại điểm chăm sóc bằng cách sử dụng nước bọt của bệnh nhân thô kết hợp với LAMP và công nghệ hình ảnh di động để phát hiện chất phân tích COVID-19.
Thử nghiệm dòng chảy bên hướng dẫn chất lỏng bằng lực mao dẫn và kiểm soát chuyển động của chất lỏng bằng khả năng thấm ướt và các đặc tính của chất nền xốp hoặc có cấu trúc vi mô.Các thiết bị dòng chảy bên bao gồm mẫu, liên hợp, tủ ấm và phát hiện, và các miếng thấm.Các phân tử axit nucleic trong LFA nhận ra các chất kết dính cụ thể được lưu trữ trước tại vị trí liên kết và liên kết dưới dạng phức hợp.Khi chất lỏng đi qua các đĩa ủ và phát hiện, các phức chất được bắt giữ bởi các phân tử bắt giữ nằm trên đường kiểm tra và kiểm soát, cho thấy kết quả có thể đọc trực tiếp bằng mắt thường.Thông thường, LFA có thể được hoàn thành trong 2-15 phút, nhanh hơn so với khám phá truyền thống.Do cơ chế đặc biệt, LFA yêu cầu ít thao tác và không yêu cầu thiết bị bổ sung, điều này làm cho nó rất thân thiện với người dùng.Nó dễ dàng sản xuất và thu nhỏ, và chi phí của chất nền làm từ giấy thấp hơn.Tuy nhiên, nó chỉ được sử dụng để phân tích định tính và việc phát hiện định lượng là rất khó khăn, khả năng ghép kênh và thông lượng rất hạn chế và chỉ có thể phát hiện đủ một axit nucleic tại một thời điểm [96,110,127].
Mặc dù hầu hết các ứng dụng của LFA đều tập trung vào xét nghiệm miễn dịch, việc sử dụng LFA để chẩn đoán phân tử trong các chip microfluidic cũng rất hiệu quả và phổ biến [136].Trong trường hợp vi rút viêm gan B, HIV và SARS-CoV-2 LFA Gong et al.[137] đề xuất một nền tảng LFA hạt nano chuyển đổi lên và chứng minh tính linh hoạt của nền tảng thu nhỏ và di động này thông qua việc phát hiện định lượng và nhạy cảm với nhiều mục tiêu như axit nucleic của HBV.Ngoài ra, Fu et al.[138] đã chứng minh một LFA mới dựa trên quang phổ Raman tăng cường bề mặt để phân tích định lượng DNA HIV-1 ở nồng độ thấp.Để phát hiện nhanh và nhạy SARS-CoV-2, Liu et al.[85] đã phát triển một phân tích dòng chảy bên RPA tích hợp microfluidic bằng cách kết hợp RT-RPA và một hệ thống phát hiện dòng chảy bên phổ quát thành một hệ thống microfluidic duy nhất.
Việc áp dụng các nền tảng microfluidic khác nhau tùy thuộc vào các nghiên cứu cụ thể, tận dụng hết khả năng và lợi thế của các nền tảng.Với các van, máy bơm và ống dẫn có giá cả phải chăng, LOCC là nền tảng toàn diện nhất cho tính đa dạng của ứng dụng và khả năng tương tác với cơ hội phát triển lớn nhất.Do đó, chúng tôi hy vọng và khuyến nghị rằng các nghiên cứu mới nhất được thực hiện tại LOCC như một nỗ lực đầu tiên và các điều kiện được tối ưu hóa.Ngoài ra, các phương pháp hiệu quả và chính xác hơn được mong đợi sẽ được phát hiện và sử dụng trong hệ thống.LOAD vượt trội trong việc kiểm soát chính xác chất lỏng từ các thiết bị LOCC hiện có và thể hiện những ưu điểm độc đáo trong các ổ đĩa đơn bằng lực ly tâm mà không cần ổ đĩa ngoài, trong khi các phản hồi song song có thể tách biệt và đồng bộ.Do đó, trong tương lai, LOAD sẽ trở thành nền tảng vi lỏng chính với ít thao tác thủ công hơn và các công nghệ tự động và hoàn thiện hơn.Nền tảng µPAD kết hợp các lợi ích của LOCC và vật liệu dựa trên giấy để chẩn đoán chi phí thấp, sử dụng một lần.Do đó, sự phát triển trong tương lai nên tập trung vào các công nghệ tiện lợi và được thiết lập tốt.Ngoài ra, LFA rất thích hợp để phát hiện bằng mắt thường, hứa hẹn giảm tiêu thụ mẫu và tăng tốc độ phát hiện.So sánh chi tiết về nền tảng được thể hiện trong Bảng 2.
Các phân tích kỹ thuật số chia mẫu thành nhiều vi phản ứng, mỗi trong số đó chứa một số phân tử đích rời rạc [139, 140].Các xét nghiệm kỹ thuật số mang lại lợi thế đáng kể cho việc thực hiện định lượng tuyệt đối bằng cách thực hiện hàng nghìn thí nghiệm sinh hóa song song đồng thời và riêng lẻ trong các ngăn quy mô micro thay vì trong một giai đoạn liên tục.So với vi lỏng truyền thống, phản ứng ngăn có thể giảm thể tích mẫu, tăng hiệu suất phản ứng và dễ dàng tích hợp với các phương pháp phân tích khác mà không cần kênh, bơm, van và thiết kế nhỏ gọn [141, 142, 143, 144, 145, 146, 147].Hai phương pháp sau đây được sử dụng trong các thử nghiệm kỹ thuật số để đạt được sự phân tách đồng nhất và chính xác của các dung dịch, bao gồm thuốc thử và mẫu như tế bào, axit nucleic và các hạt hoặc phân tử khác: (1) thả nhũ tương khai thác tính không ổn định của bề mặt chất lỏng;(2) phân chia mảng được thực hiện bởi các ràng buộc hình học của thiết bị.Trong phương pháp đầu tiên, các giọt chứa thuốc thử và mẫu trong vi kênh có thể được tạo ra bằng các phương pháp thụ động như đồng dòng, dòng chéo, tập trung dòng, nhũ hóa theo giai đoạn, nhũ hóa vi kênh và màng nhờ lực cắt nhớt và nhũ hóa với sự thay đổi kênh.bản địa hóa [143, 145, 146, 148, 149] hoặc sử dụng các phương pháp tích cực [150, 151], đưa năng lượng bổ sung thông qua điều khiển điện, từ, nhiệt và cơ học.Trong cách tiếp cận thứ hai, sự đồng nhất về thể tích chất lỏng tốt nhất trong các khoang vi lỏng được chia sẻ bằng cách giữ các cấu trúc không gian có cùng kích thước, chẳng hạn như các vi và mảng bề mặt [152,153,154].Đáng chú ý, các giọt là phần dòng chảy chính cũng có thể được tạo ra và thao tác trên các mảng điện cực dựa trên vi lỏng kỹ thuật số (DMF).Thiết lập điện của chất điện môi là một trong những lý thuyết DMF được nghiên cứu tốt nhất, vì thiết lập điện của chất điện môi cho phép thao tác chính xác từng giọt riêng lẻ, kiểm soát hình dạng của chất lỏng và tín hiệu điện không đối xứng truyền qua các mặt khác nhau [141, 144].Các hoạt động chính với các giọt trong DMF bao gồm sắp xếp, tách và hợp nhất [151, 155, 156], có thể được áp dụng trong các lĩnh vực phân tích khác nhau, đặc biệt là trong phát hiện phân tử [157, 158, 159].
Phát hiện axit nucleic kỹ thuật số là công nghệ chẩn đoán phân tử thế hệ thứ ba sau PCR thông thường và PCR định lượng thời gian thực (qPCR), song song với giải trình tự thông lượng cao và sinh thiết lỏng.Trong hai thập kỷ gần đây, axit nucleic kỹ thuật số đã phát triển nhanh chóng trong lĩnh vực chẩn đoán phân tử các mầm bệnh truyền nhiễm [160, 161, 162].Định lượng tuyệt đối phát hiện axit nucleic kỹ thuật số bắt đầu bằng việc đóng gói các mẫu và thuốc thử vào các ngăn riêng lẻ để đảm bảo rằng mỗi trình tự mục tiêu có cùng xác suất đi vào từng ngăn riêng biệt.Về mặt lý thuyết, mỗi phần có thể được gán nhiều chuỗi mục tiêu, hoặc có thể không có một hệ thống phản ứng vi mô độc lập.Thông qua các cơ chế cảm biến khác nhau được mô tả ở trên, các ngăn có trình tự mục tiêu vi sinh vật tạo ra tín hiệu trên một ngưỡng nhất định có thể được nhìn thấy bằng mắt thường hoặc bằng máy và được gắn nhãn là tích cực, trong khi các ngăn khác tạo ra tín hiệu dưới ngưỡng được dán nhãn là tích cực .những cái âm, làm cho tín hiệu cho mỗi phần là một boolean.Do đó, bằng cách tính toán số lượng ngăn được tạo ra và tỷ lệ kết quả dương tính sau phản ứng, các bản sao gốc của mẫu thử có thể được đối sánh bằng cách sử dụng công thức phân phối Poisson mà không cần đường cong chuẩn, được yêu cầu cho các phép phân tích định lượng thông thường. như qPCR.[163] So với các phương pháp chẩn đoán phân tử truyền thống, phát hiện axit nucleic kỹ thuật số có mức độ tự động hóa cao hơn, tốc độ phân tích và độ nhạy cao hơn, ít thuốc thử hơn, ít nhiễm bẩn hơn và thiết kế và sản xuất đơn giản hơn.Vì những lý do này, việc sử dụng các xét nghiệm kỹ thuật số, đặc biệt là các phương pháp dựa trên giọt, để chẩn đoán phân tử, kết hợp các kỹ thuật khuếch đại và đọc tín hiệu, đã được nghiên cứu kỹ lưỡng trong thời kỳ bùng phát quan trọng của SARS-CoV-2.Ví dụ, Yin et al.[164] kết hợp các phương pháp kỹ thuật số giọt và PCR nhanh để phát hiện các gen ORF1ab, N và RNase P trong SARS-CoV-2 trong một chip vi lỏng.Đáng chú ý, hệ thống có thể xác định một tín hiệu tích cực trong vòng 115 giây, nhanh hơn so với PCR thông thường, cho thấy hiệu quả của nó trong việc phát hiện tại điểm chăm sóc (Hình 7a).Dong et al.[165], Sow và cộng sự.[157], Chen và cộng sự.[166] và Alteri và cộng sự.[167] cũng áp dụng PCR kỹ thuật số dạng giọt (ddPCR) để phát hiện SARS-CoV-2 trong hệ thống vi lỏng với kết quả ấn tượng.Để cải thiện hơn nữa tỷ lệ phát hiện, Shen et al.[168] đạt được hình ảnh chip dựa trên ddPCR trong vòng 15 giây mà không cần sử dụng kỹ thuật ghép hình ảnh, đẩy nhanh quá trình công nghệ ddPCR từ phòng thí nghiệm đến ứng dụng.Không chỉ áp dụng các phương pháp khuếch đại nhiệt như PCR mà còn sử dụng các phương pháp khuếch đại đẳng nhiệt để đơn giản hóa các điều kiện phản ứng và đáp ứng nhanh.Lu và cộng sự.[71] đã phát triển SlipChip để phân tích giọt, có khả năng tạo ra các giọt có kích thước khác nhau ở mật độ cao trong một bước và định lượng axit nucleic SARS-CoV-2 bằng cách sử dụng LAMP kỹ thuật số (Hình 7b).Là một công nghệ phát triển nhanh chóng, CRISPR cũng có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc phát hiện axit nucleic kỹ thuật số thông qua hình ảnh so màu thuận tiện mà không cần thêm vết axit nucleic.Ackerman và cộng sự.đã phát triển một phản ứng nền tổ hợp để đánh giá bội số axit nucleic.[158] đã phát hiện 169 vi rút liên quan đến người, bao gồm SARS-CoV-2, trong các giọt chứa thuốc thử phát hiện axit nucleic dựa trên CRISPR-Cas13 trong một thử nghiệm vi sóng (Hình 7c).Ngoài ra, khuếch đại đẳng nhiệt và công nghệ CRISPR có thể được sử dụng trong cùng một hệ thống để kết hợp lợi ích của cả hai.Park và cộng sự.[169] Một xét nghiệm kỹ thuật số CRISPR / Cas12a được phát triển trong một chip vi lỏng thương mại để phát hiện SARS-CoV-2 được chiết xuất và bị tiêu diệt bằng nhiệt dựa trên RT-RPA một giai đoạn với khả năng phát hiện tín hiệu trên nền ngắn hơn và cao hơn tỷ lệ thời gian., dải động rộng hơn và độ nhạy tốt hơn (Hình 7d).Một số mô tả về các ví dụ này được đưa ra trong Bảng 3.
Nền tảng kỹ thuật số điển hình để phát hiện axit nucleic.a Quy trình công việc PCR kỹ thuật số nhanh bao gồm bốn bước chính: chuẩn bị mẫu, phân phối hỗn hợp phản ứng, quá trình khuếch đại và định lượng mục tiêu (phỏng theo [164]).b Giản đồ hiển thị phân tích các giọt SlipChip cho sự hình thành giọt ở mật độ cao (phỏng theo [71]).c Sơ đồ quy trình làm việc CARMEN-Cas13 (phỏng theo [158]).d Tổng quan về phát hiện vi rút kỹ thuật số tiên tiến với CRISPR / Cas trong một nồi (phỏng theo [169]).W / O nước trong dầu, polydimethylsiloxan PDMS, phản ứng chuỗi polymerase PCR, thu thập dữ liệu DAQ, dẫn xuất tích phân tỷ lệ PID, phản ứng nền tổ hợp CARMEN để đánh giá nhiều axit nucleic, SARS-CoV-2, hội chứng hô hấp cấp tính nặng, coronavirus 2, RT Khuếch đại polymerase-RPA tái tổ hợp enzym phiên mã ngược, tín hiệu S / B trong nền
Thời gian đăng bài: Tháng 9-15-2022
