Feumaidh ro-innleachdan breithneachaidh traidiseanta airson galairean gabhaltach a lorg a bhith a’ cleachdadh ionnstramaidean benchtop nach eil iomchaidh airson deuchainn puing cùraim (POCT).Tha microfluidics a tha a’ tighinn am bàrr na theicneòlas làn-mhionaideach, fèin-ghluasadach agus amalaichte a dh’ fhaodadh a bhith na roghainn eile an àite dòighean traidiseanta airson breithneachadh luath, cosgais ìseal, ceart air an làrach.Tha dòighean sgrùdaidh moileciuil air an cleachdadh gu farsaing ann an innealan microfluidic mar na dòighean as èifeachdaiche airson lorg pathogen.Tha an lèirmheas seo a’ toirt geàrr-chunntas air adhartasan o chionn ghoirid ann an diagnosachd moileciuil stèidhichte air microfluidic de ghalaran gabhaltach bho shealladh acadaimigeach agus gnìomhachais.An toiseach, bidh sinn a’ toirt cunntas air giullachd àbhaisteach air-chip de dh’ aigéid niuclasach, a’ toirt a-steach ro-làimhseachadh sampall, leudachadh, agus leughadh chomharran.Thathas an uairsin a’ dèanamh coimeas eadar feartan, buannachdan agus eas-bhuannachdan nan ceithir seòrsa de àrd-ùrlaran microfluidic.An ath rud, bruidhnidh sinn air cleachdadh mheasaidhean didseatach airson àireamhachadh iomlan de dh’ aigéid niuclasach.Thathas a’ toirt geàrr-chunntas air gach cuid innealan sgrùdaidh moileciuil stèidhichte air microfluidic clasaigeach agus o chionn ghoirid mar fhianais air staid làithreach a’ mhargaidh.Mu dheireadh, tha sinn a’ moladh stiùiridhean san àm ri teachd airson breithneachadh microfluidic air galairean gabhaltach.
Tha galairean gabhaltach air adhbhrachadh le pathogens, a’ toirt a-steach bacteria, bhìorasan, agus dìosganaich, a tha air an sgaoileadh air feadh an t-saoghail.Eu-coltach ri galairean eile, bidh pathogens gu luath air an galar agus a’ sgaoileadh eadar daoine agus beathaichean aoigheachd tro inoculation, meadhanan adhair is uisge [1].Tha casg ghalaran gabhaltach deatamach mar cheum slàinte poblach.Trì prìomh ro-innleachdan airson cuir an-aghaidh galairean gabhaltach: (1) smachd a chumail air tùs an galair;(2) briseadh air an t-slighe tar-chuir;(3) dìon sluagh a tha buailteach.Am measg nam prìomh ro-innleachdan, thathas den bheachd gur e smachd air tùs an galair an ro-innleachd as cudromaiche air sgàth cho goireasach ‘s a tha e agus cosgais ìosal.Tha breithneachadh luath, aonaranachd agus làimhseachadh dhaoine le galair deatamach, a’ feumachdainn ro-innleachdan breithneachaidh luath, mothachail agus ceart [2].Mar as trice bidh am breithneachadh gnàthach air galairean gabhaltach a’ cothlamadh sgrùdadh clionaigeach stèidhichte air soidhnichean agus comharraidhean agus sgrùdaidhean obair-lann leithid cultar cealla agus breithneachadh moileciuil, a dh’ fheumas luchd-obrach le trèanadh, modhan-obrach dian-obrach, agus uidheamachd deuchainn daor [3, 4].Gus casg a chuir air galairean gabhaltach feumar breithneachadh ionadail luath, saor agus ceart, gu h-àraidh ann an sgìrean le goireasan cuibhrichte far a bheil galairean gabhaltach cumanta agus dona [5], a bharrachd air làimhseachadh san fhàsach no air an raon-catha, far a bheil cùisean èiginneach do-chreidsinneach..tha cùram meidigeach cuingealaichte [6].Anns a ’cho-theacsa seo, is e teicneòlas a th’ ann am microfluidics a tha a ’cothlamadh theicneòlasan siostaman microelectromechanical, nanoteicneòlas, no saidheans stuthan airson làimhseachadh lionn mionaideach [7,8,9,10], a’ toirt seachad cothroman ùra airson lorg puing-cùraim (POCT).) riochdairean gabhaltach taobh a-muigh ospadalan agus deuchainn-lannan.An coimeas ri diagnosachd traidiseanta a bhios a’ caitheamh ùine, tha teicneòlas microfluidic a’ tabhann sampall agus sàbhalaidhean cosgais airson breithneachadh moileciuil aig àm briseadh a-mach galair.Tha sgaoileadh cruinne de ghalar coronavirus 2019 (COVID-19) air adhbhrachadh le fìor dhroch syndrome analach coronavirus 2 (SARS-CoV-2), agus mar sin thathas a’ daingneachadh a-rithist cho cudromach sa tha microfluidics airson casg agus smachd ùineail air a ’ghalair lèir-sgaoilte [11,12 , 13].Eu-coltach ri diagnosachd traidiseanta, bidh POCT microfluidic a ’cleachdadh innealan beaga so-ghiùlain a’ dol bho sgrùdairean benchtop gu stiallan deuchainn beaga taobh-sruth gus deuchainn faisg air a ’phuing samplachaidh [14].Tha na deuchainnean sin a’ nochdadh ullachadh sampall simplidh no gun samhail, leudachadh chomharran luath, agus leughaidhean comharran mothachail a’ leantainn gu ùine ghoirid agus toraidhean ceart taobh a-staigh mionaidean.Tha ruigsinneachd agus mòr-chinneasachadh ionnstramaidean cùram slàinte stèidhichte air microfluidic air na tagraidhean breithneachaidh cosg-èifeachdach agus dìreach aca a leudachadh taobh a-muigh an ospadail, faisg air an euslainteach, agus eadhon aig an taigh.
Am measg nan ro-innleachdan a th’ ann mar-thà airson a bhith a’ lorg ghalaran gabhaltach, tha breithneachadh moileciuil mar aon den fheadhainn as mothachaile [15, 16].A bharrachd air an sin, bidh diagnosachd moileciuil gu tric air a chleachdadh mar an ìre òir airson lorg leantainneach de COVID-19, a’ ceadachadh lorg dìreach air roinnean bhìoras-sònraichte de RNA no DNA mus tòisich freagairt dìon [17, 18].Anns an sgrùdadh làithreach, tha sinn a’ taisbeanadh na h-adhartasan as ùire ann am pròiseasan sgrùdaidh moileciuil stèidhichte air microfluidics airson galairean gabhaltach, bho shealladh acadaimigeach gu seallaidhean gnìomhachais san àm ri teachd (Fig. 1).Tòisichidh sinn le trì prìomh cheumannan ann an lorg searbhag niuclasach: pretreatment sampall air-chip, leudachadh searbhag niuclasach, agus leughadh chomharran.An uairsin rinn sinn coimeas eadar diofar sheòrsaichean de àrd-ùrlaran microfluidic leis an structar agus an gnìomh, a’ sealltainn feartan sònraichte (neart agus laigsean).Thathas a’ deasbad tuilleadh air lorg searbhag niuclasach didseatach agus air a thoirt seachad mar eisimpleir de theicneòlas treas ginealach airson tomhas iomlan de mholacilean pathogen gabhaltach.A bharrachd air an sin, thèid grunn innealan POCT malairteach àbhaisteach agus as ùire a thaisbeanadh gus staid margaidh POCT microfluidic airson breithneachadh moileciuil a nochdadh.Bruidhnidh sinn cuideachd agus mìnichidh sinn ar lèirsinn airson iarrtasan san àm ri teachd.
Faodar modalan de chips microfluidic airson lorg searbhag niuclasach a roinn ann an trì roinnean (samplachadh, aithneachadh, agus comharran) a rèir an gnìomhan [19].Am measg nam modalan sin, tha am modal samplachaidh gu ìre mhòr a’ toirt a-mach sampall lysis agus às-tharraing searbhag niuclasach.Bidh am modal mothachaidh gu ìre mhòr a’ cumail smachd air tionndadh agus leudachadh comharran searbhag niuclasach.Bidh am modal comharran a’ lorg a’ chomharra air a thionndadh agus air a phròiseasadh leis a’ mhodal mothachaidh.Stèidhichte air a’ phròiseas lorg aigéid niuclasach air sliseag, bheir sinn geàrr-chunntas air na diofar chips as urrainn an gnìomh “cuir a-steach is toradh” a thoirt gu buil.
Is e a’ chiad cheum ann an lorg searbhag niuclasach às-tharraing searbhag niuclasach, ie a’ dealachadh an searbhag niuclasach targaid bhon t-sampall tùsail.Thathas a’ dèanamh às-tharraing searbhag niuclasach gus searbhagan niuclasach a ghlanadh bho thruaillearan moileciuil eile, gus dèanamh cinnteach à ionracas prìomh structar moileciuilean searbhag niuclasach, agus gus toraidhean a bharrachadh.Feumaidh às-tharraing searbhag niuclasach an sampall lysis riatanach agus glacadh searbhag niuclasach, agus bheir càileachd agus èifeachdas buaidh mhòr air toraidhean rannsachaidh agus sgrùdaidh.Faodaidh frith-bhuaidhean seòlta sam bith rè às-tharraing casg a chuir air tuilleadh lorg.Mar eisimpleir, tha dòighean ath-bhualadh slabhraidh polymerase (PCR) agus modhan leudachaidh isothermal lùb (LAMP) air am bacadh le cuid de fhuasglaidhean organach fuigheall leithid ethanol agus isopropanol ann an ath-bheachdan aonaranachd searbhag niuclasach [20].Is e às-tharraing leaghan-leachtach agus toirt a-mach ìre cruaidh na dòighean as mòr-chòrdte airson a bhith a’ dealachadh searbhagan niuclasach [21], ge-tà, tha toirt a-mach lionn-leaghan air sliseag gu math cuibhrichte, leis gu bheil na h-ath-bheachdan a thathas a’ cleachdadh ann an às-tharraing lionn-leaghan ag adhbhrachadh corran den mhòr-chuid de chips microfluidic. .An seo, bidh sinn a’ soilleireachadh dòighean às-tharraing ìre cruaidh stèidhichte air microarray agus a’ dèanamh coimeas eadar na buannachdan agus na h-eas-bhuannachdan aca.
Is e stuth substrate a th’ ann an silicon a tha co-chosmhail ri searbhagan niuclasach air sgàth a bhith-cho-fhreagarrachd, seasmhachd, agus furasta atharrachadh [22].Gu cudromach, nuair a thèid atharrachadh le silica no stuthan eile, tha am measgachadh seo a’ taisbeanadh feartan gus searbhagan niuclasach le droch uallach a shùghadh fo pH ìosal, suidheachaidhean salainn àrd fhad ‘s a tha iad a’ lasadh le pH àrd, fuasglaidhean salainn ìosal.Stèidhichte air an iongantas seo, tha e comasach an searbhag nucleic a ghlanadh.
Chaidh diofar chruthan de stuthan stèidhichte air silica a chleachdadh airson às-tharraing searbhag niuclasach ann am microfluidics, leithid grìogagan silica, pùdar, sìoltachain microfiber, agus membranes silica [23, 24, 25, 26].A rèir feartan an stuth, faodar stuthan stèidhichte air silicon a chleachdadh ann am microcircuits ann an diofar dhòighean.Mar eisimpleir, faodar gràinneagan silica, pùdar, agus nanofilters malairteach a chuir a-steach do phòlaichean no microchannels de chips microfluidic agus cuideachadh le bhith a’ toirt a-mach searbhag niuclasach bho shamhlaichean [27, 28, 29].Faodar memblan silica atharraichte le uachdar a chleachdadh cuideachd gus DNA a ghlanadh gu luath bho pathogens aig cosgais ìosal.Mar eisimpleir, Wang et al.[30] Le bhith a’ cothlamadh ath-bheachdan leudachaidh neo-nàdurrach le iomlaid slabhraidh meadhan-mheadhain le bileagan silica còmhdaichte le oligosaccharides chitosan, chaidh siostam so-ghiùlain sùbailte a thoirt a-steach a lorg gu soirbheachail aonadan cruthachadh coloinidh 102–108.(CFU)/ml Vibrio parahaemolyticus., agus bha làthaireachd a’ bhìoras ri fhaicinn gu furasta.Powell et al.[31] Chaidh microarrays stèidhichte air silicon an uairsin a chleachdadh gus bhìoras hepatitis C (HCV), bhìoras dìonachd daonna (HIV), bhìoras Zika, agus papillomavirus daonna agus iomadachadh fèin-ghluasadach a lorg, anns an deach microreactor tortach 1.3 μl a leasachadh gus bhìorasan RNA a ghlacadh.agus dèan leudachadh in situ.A bharrachd air na dòighean sin, tha prìomh àite aig microcolumns silica air an atharrachadh air uachdar cuideachd ann an às-tharraing searbhag niuclasach, leis gu bheil geoimeatraidh agus feartan an stuth atharrachaidh a’ meudachadh èifeachdas às-tharraing gu mòr.Chen et al.[32] mhol e àrd-ùrlar microfluidic airson aonaranachd RNA dùmhlachd ìosal stèidhichte air microcolumns silicon còmhdaichte le amino.Bidh an inneal microfluidic seo a’ fighe a-steach sreath de mhicroban 0.25 cm2 air substrate silicon gus èifeachdas às-tharraing nas àirde a choileanadh tro raon uachdar àrd gu dealbhadh co-mheas meud.Is e buannachd an dealbhaidh seo gum faod an inneal microfluidic suas ri 95% èifeachdas às-tharraing searbhag niuclasach.Tha na ro-innleachdan sin stèidhichte air silicon a’ sealltainn luach a bhith a’ dealachadh aigéid niuclasach gu luath aig cosgais ìosal.Ann an co-bhonn ri sgoltagan microfluidic, faodaidh ro-innleachdan às-tharraing stèidhichte air silicon chan e a-mhàin èifeachdas lorg searbhag niuclasach àrdachadh, ach cuideachd cuideachadh le miniaturization agus amalachadh innealan anailis [20].
Bidh dòighean dealachaidh magnetach a’ cleachdadh mìrean magnetach gus searbhagan niuclasach a sgaradh an làthair raon magnetach a-muigh.Tha mìrean magnetach a chleachdar gu cumanta a’ toirt a-steach gràinean magnetach Fe3O4 no γ-Fe2O3 còmhdaichte le silica, amino agus carboxyl [33,34,35,36].Is e am feart sònraichte de ghràineanan magnetach an coimeas ri modhan SPE stèidhichte air silicon cho furasta ‘s a tha e làimhseachadh agus smachd le magnets taobh a-muigh.
A ’cleachdadh an eadar-obrachadh electrostatach eadar searbhagan niuclasach agus silica, fo chumhachan de shalainn àrd agus pH ìosal, tha searbhagan niuclasach air an sùghadh air uachdar mìrean magnetach còmhdaichte le silica, agus fo chumhachan salainn ìosal agus pH àrd, faodar na moileciuilean a nighe. a-rithist..Tha grìogagan magnetach còmhdaichte le silica ga dhèanamh comasach DNA a thoirt a-mach à sampallan meud mòr (400 μL) a ’cleachdadh gluasad fo smachd magnetach [37].Mar thaisbeanadh, Rodriguez-Mateos et al.[38] chleachd iad magnets tunable gus smachd a chumail air gluasad grìogagan magnetach gu diofar sheòmraichean.Stèidhichte air mìrean magnetach còmhdaichte le silica, faodar 470 leth-bhreac / mL de RNA genomic SARS-CoV-2 a thoirt a-mach à sampallan uisge sgudail airson lorg tar-sgrìobhadh cùl LAMP (RT-LAMP) agus faodar am freagairt a leughadh taobh a-staigh 1 uair.sùil rùisgte (Fig. 2a).
Innealan stèidhichte air stuthan magnetach agus porous.Diagram bun-bheachdail den inneal microfluidic IFAST RT-LAMP airson lorg SARS-CoV-2 RNA (air atharrachadh bho [38]).b Mion-inneal ceud-ghluasadach airson dSPE de searbhag niuclasach swab buccal (air atharrachadh bho [39]).c Cruaiche sampall fèin-chumhachdach togte a’ cleachdadh cairt FTA® (air atharrachadh bho [50]).d Pàipear sìoltachain Fusion 5 air atharrachadh le chitosan (air atharrachadh bho [51]).SARS-CoV-2 fìor dhroch syndrome analach coronavirus 2, lùb tar-sgrìobhaidh cùil RT-LAMP air a mheadhanachadh leudachadh isothermal, com-pàirtichean teicneòlais lorg FTA, searbhag niuclasach NA
Tha mìrean magnetach le deagh chìsean air leth freagarrach airson cnàimh-droma fosfáit searbhag niuclasach a cheangal.Aig ìre salainn sònraichte, faodar na buidhnean fosfáit de dh ’aigéid niuclasach le cosgais àicheil a chuir air uachdar nam mìrean co-dhèanta magnetach.Mar sin, chaidh nanoparticles magnetach le uachdar garbh agus dùmhlachd àrd de bhuidhnean amino a leasachadh airson a bhith a’ toirt a-mach searbhagan niuclasach.Às deidh dealachadh agus bacadh magnetach, faodar nanoparticles magnetach agus iom-fhilltean DNA a chleachdadh gu dìreach ann am PCR, a chuireas às don fheum air obair glanaidh is fuasglaidh iom-fhillte agus ùineail [35].Chaidh nanoparticles magnetach còmhdaichte le buidhnean carboxyl àicheil a chleachdadh cuideachd gus searbhagan niuclasach a sgaradh air uachdar ann am fuasglaidhean polyethylene glycol àrd agus sodium chloride [36].Leis na grìogagan magnetach sin a tha air an atharrachadh le uachdar, tha às-tharraing DNA co-chosmhail ri leudachadh às deidh sin.Dignan et al.Thug [39] cunntas air àrd-ùrlar microfluidic centrifugal fèin-ghluasadach agus so-ghiùlain airson pretreatment searbhag niuclasach, a’ leigeil le luchd-obrach neo-theicnigeach a chleachdadh air an làrach.A bharrachd air an sin, tha co-chòrdalachd an DNA iomallach le LAMP, dòigh a tha gu math freagarrach airson mion-sgrùdadh searbhag niuclasach puing-cùraim, a’ nochdadh tuilleadh riatanasan uidheamachd as ìsle agus freagarrachd airson measaidhean dath-tomhais (Fig. 2b).
Tha dòighean grìogagan magnetach a’ toirt cothrom air às-tharraing fèin-ghluasadach, cuid dhiubh ann an luchd-tarraing searbhag niuclasach malairteach fèin-ghluasadach [KingFisher;ThermoFisher (Waltham, MA, na SA), QIAcube® HT;CapitalBio (Beijing, Sìona) agus Biomek®;Beckman (Miami, Na Stàitean Aonaichte).), Florida, Na Stàitean Aonaichte)].Faodar na buannachdan bho bhith a’ cothlamadh grìogagan magnetach le microfluidics a chleachdadh airson toirt a-mach fèin-ghluasadach èifeachdach de dh ’aigéid niuclasach, a dh’ fhaodadh leasachadh diagnosachd moileciuil adhartachadh;ge-tà, tha an cothlamadh de ghrìogagan magnetach le microfluidics fhathast gu mòr an urra ri siostaman smachd iom-fhillte airson a bhith a’ làimhseachadh grìogagan magnetach gu mionaideach, a tha a’ mìneachadh cho mòr sa tha toraidhean malairteach a bhith tomadach agus daor, a tha a’ cuingealachadh cleachdadh grìogagan magnetach ann am POCT.
Chaidh grunn stuthan porous leithid sìoltachain nitrocellulose atharraichte, cairtean Finders Technology Associates (FTA), pàipearan sìoltachaidh stèidhichte air polyethersulfone, agus stuthan còmhdaichte le glycan cuideachd a chleachdadh airson lorg searbhag niuclasach [40, 41, 42, 43, 44].Chaidh stuthan snàithleach porous leithid pàipear snàithleach a chleachdadh an-toiseach gus DNA a sgaradh le bhith a’ dol an sàs gu corporra ann am moileciuilean DNA fada le snàithleanan.Bidh pores beaga a’ leantainn gu cuingealachadh corporra làidir de mholacilean DNA, a bheir buaidh mhath air às-tharraing DNA.Mar thoradh air na diofar mheudan pore de phàipear snàithleach, chan urrainn don èifeachdas às-tharraing coinneachadh ri feumalachdan leudachadh DNA [45, 46].Is e pàipear sìoltachain malairteach a th’ anns a ’chairt FTA a thathas a’ cleachdadh ann an raon leigheas forensic agus air a chleachdadh gu farsaing ann an raointean eile de dhiagnosis moileciuil.Tro bhith a’ cleachdadh pàipear sìoltachain ceallalose air a lìonadh le diofar cheimigean gus na buill-bodhaig cealla a lìomhadh san sampall, tha an DNA a chaidh a leigeil ma sgaoil air a dhìon bho truailleadh airson suas ri 2 bhliadhna.O chionn ghoirid, chaidh pàipear ceallalose tuineachaidh a leasachadh airson lorg moileciuil air diofar pathogens, a’ gabhail a-steach SARS-CoV-2, leishmaniasis, agus malaria [47,48,49].Tha HIV anns a’ phlasma iomallach air a lìomhadh gu dìreach, agus tha an searbhag niuclasach viral air a bheairteachadh ann am membran sruthadh FTA® a chaidh a thogail a-steach don inneal-cruinneachaidh, a leigeas le cinneasachadh èifeachdach den searbhag niuclasach [50] (Fig. 2c).Is e am prìomh dhuilgheadas le lorg searbhag niuclasach a’ cleachdadh chairtean FTA gu bheil ceimigean leithid guanidine agus isopropanol a’ cur bacadh air ath-bheachdan leudachaidh às deidh sin.Gus an duilgheadas seo fhuasgladh, leasaich sinn pàipear sìoltachain Fusion 5 atharraichte chitosan, a tha a’ cothlamadh buannachdan an dà chuid eadar-fhighte corporra de mholacilean DNA agus pàipear sìoltachain snàithleach, agus sùghadh electrostatach DNA air todhar atharraichte chitosan gus toirt a-mach searbhag niuclasach fìor èifeachdach. ..sìoltachain snàithleach [51] (Fig. 2d).San aon dòigh, Zhu et al.[52] sheall e modh PCR atharraichte chitosan stèidhichte air siostam microfluidic capillary in situ airson aonaranachd luath agus lorg RNA bhìoras Zika.Faodaidh searbhagan niuclasach a bhith air an adsorbadh / air an cuir às ann am meadhan measgaichte lysate / PCR, fa leth, stèidhichte air seilbh suidse air / dheth chitosan.air agus dheth”, freagairteach do pH.
Mar a chaidh ainmeachadh gu h-àrd, tha na ro-innleachdan sin a’ cothlamadh buannachdan diofar stuthan ìre cruaidh agus ag àrdachadh èifeachdas às-tharraing searbhag niuclasach ann am microfluidics.Ann an cleachdadh practaigeach, tha cleachdadh nan stuthan sin ann am meudan mòra neo-eaconamach, agus faodaidh làimhseachadh uachdar ceart no atharrachadh uachdar air stuthan cumanta leis na stuthan sin an gnìomh a ghleidheadh.Mar sin, thathas a’ creidsinn gum faod buileachadh nan ro-innleachdan sin às deidh sgrùdadh pìleat cosgaisean a lughdachadh.
Bidh deuchainn searbhag niuclasach air àrd-ùrlaran microfluidic gu tric a’ cleachdadh meudan sampall beaga (< 100 µl), mar sin feumar leudachadh air na h-aigéid niuclasach targaid le probes sònraichte airson an atharrachadh gu comharra a tha goireasach airson lorg sìos an abhainn (optigeach, dealanach agus magnetach) [53, 54]. Bidh deuchainn searbhag niuclasach air àrd-ùrlaran microfluidic gu tric a’ cleachdadh meudan sampall beaga (< 100 µl), mar sin feumar leudachadh air na h-aigéid niuclasach targaid le probes sònraichte airson an atharrachadh gu comharra a tha goireasach airson lorg sìos an abhainn (optigeach, dealanach agus magnetach) [53, 54]. При тестировании нуклеиновых кислот на микрожидкостных платформах часто используются небольшие объемы образцов (< 100 мкл), поэтому требуется амплификация целевых нуклеиновых кислот с помощью специальных зондов для преобразования в сигнал, удобный для последующего обнаружения (оптического, электрического и магнитного) [53, 54]. Nuair a bhios tu a’ dèanamh deuchainn air searbhagan niuclasach air àrd-ùrlaran microfluidic, bidh meudan sampall beaga (<100 µL) gu tric air an cleachdadh, agus mar sin feumar leudachadh air searbhagan niuclasach targaid le probes sònraichte gus a thionndadh gu bhith na chomharradh a tha iomchaidh airson a lorg às deidh sin (optigeach, dealanach agus magnetach). [53, 54].微流控 平台 上 的 核酸 检测 通常 使用 使用 使用 μ μ μ μ 使用 使用 特定 探针 目标 为 为 为 磁学 磁学) 的 信号 [53, 54 ].微流控 平台 上 的 核酸 检测 使用 使用 小样本量 μ μl), 因此因此 特定 探针 探针 扩增 为 为 为信号 为 [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]]. Mar as trice bidh lorg searbhagan niuclasach air àrd-ùrlaran microfluidic a’ cleachdadh meudan sampall beaga (<100 μl), a dh’ fheumas leudachadh air searbhagan niuclasach targaid le probes sònraichte gus an tionndadh gu comharran airson an lorg às deidh sin (optigeach, dealanach, agus magnetach) [53, 54]] .Faodaidh leudachadh searbhag niuclasach ann am microfluidics cuideachd ath-bheachdan a luathachadh, crìochan lorgaidh a bharrachadh, riatanasan sampall a lughdachadh, agus cruinneas lorg a leasachadh [55, 56].Anns na bliadhnachan mu dheireadh, nuair a chaidh lorg luath is ceart a thoirt gu buil, chaidh grunn dhòighean leudachaidh searbhag niuclasach a chuir an sàs ann am microfluidics, a’ toirt a-steach PCR agus cuid de ath-bheachdan leudachaidh isothermal.Bheir an earrann seo geàrr-chunntas air dòighean airson lorg searbhag niuclasach stèidhichte air siostaman microfluidic.
Tha PCR na shamhla air pròiseas mac-samhail DNA organism, agus tha an teòiridh air a mhìneachadh gu mionaideach ann an àiteachan eile agus cha tèid a dheasbad an seo.Faodaidh PCR tomhas glè bheag de DNA/RNA targaid a mheudachadh aig ìre eas-chruthach, a’ dèanamh PCR na inneal cumhachdach airson a bhith a’ lorg aigéid niuclasach gu luath.Anns na deicheadan mu dheireadh, chaidh mòran innealan microfluidic so-ghiùlain le siostaman rothaireachd teirmeach PCR a leasachadh gus coinneachadh ri feumalachdan breithneachadh puing-cùraim [57, 58].Faodar PCR air-chip a roinn ann an ceithir seòrsaichean (àbhaisteach, sruthadh leantainneach, tionndadh spàsail, agus PCR convective) a rèir diofar dhòighean smachd teothachd [59].Mar eisimpleir, Gee et al.leasaich [60] modh cainneachdail PCR (RT-qPCR) tar-chuir dìreach air ais air an àrd-ùrlar microfluidic aca fhèin airson lorg ioma-fhillte de bhìorasan SARS-CoV-2, cnatan mòr A agus B ann an sampallan swab amhach (Fig. 3a).Pàirc et al.Thog [61] sgiob anailis pathogen sìmplidh le bhith ag aonachadh film tana PCR, electrodes, agus modal microfluidic stèidhichte air polydimethylsiloxane stèidhichte air meur.Ach, tha an dà obair a’ gabhail a-steach easbhaidhean cumanta PCR àbhaisteach.Feumaidh PCR rothaireachd teirmeach, a chuireas casg air tuilleadh miniaturization innealan agus nas lugha de ùine deuchainn.
Tha leasachadh PCR microfluidic stèidhichte air sruthadh leantainneach agus tionndadh fànais deatamach gus dèiligeadh ris a’ chùis seo.Le bhith a’ cleachdadh seanal serpentine fada no seanal goirid dhìreach, faodaidh PCR sruthadh leantainneach leudachadh luath a thoirt seachad le bhith a’ cuairteachadh ath-bheachdan gu gnìomhach ann an trì sònaichean preheating le pumpa far-chip.Tha an obrachadh seo gu soirbheachail a’ seachnadh na h-ìre gluasaid eadar diofar theodhachd freagairt agus mar sin a’ lughdachadh gu mòr an ùine deuchainn [62] (Fig. 3b).Ann an sgrùdadh eile le Jung et al.[63] mhol e anailisiche ginteil PCR rothlach ùr a tha a’ cothlamadh feartan PCR stèidhichte agus sruthadh airson PCR tar-chuir ultrafast agus ioma-fhillte (Fig. 3c).Airson àrdachadh searbhag niuclasach, thèid am microchip PCR a thionndadh tro thrì blocaichean teasachaidh aig teòthachd eadar-dhealaichte: 1. Bloc dì-nàdurrach 94°C, 2. Bloc anail aig 58°C, 3. Bloc leudachaidh aig 72°C.
Cleachdadh PCR ann am microfluidics.Riochdachadh sgeamaigeach de dirRT-qPCR air àrd-ùrlar microfluidic (air atharrachadh bho [60]).b Riochdachadh sgeamaigeach de shruth leantainneach PCR microarray stèidhichte air seanal serpentine (air atharrachadh bho [62]).c Riochdachadh sgeamaigeach de mhion-sgrùdaire ginteil PCR rothlach, anns a bheil microchip, trì blocaichean teasachaidh agus motair stepper (air atharrachadh bho [63]).d Diagram de PCR thermoconvection le centrifugation agus suidheachadh (air atharrachadh bho [64]).DirRT-qPCR, ath-sgrìobhadh slabhraidh polymerase ath-sgrìobhadh cainneachdail dìreach air ais
Le bhith a’ cleachdadh capillaries agus lùban no eadhon lannan tana, faodaidh convection PCR searbhagan niuclasach àrdachadh gu luath le convection teirmeach nàdarra gun fheum air pumpa a-muigh.Mar eisimpleir, chaidh àrd-ùrlar cearcallach olefin polymer microfluidic a leasachadh air ìre teasachaidh rothlach dèanta a bhios a’ cleachdadh rothaireachd teirmeach le ceud-ghluasadach ann am microchannel lùb PCR [64] (Fig. 3d).Tha am fuasgladh ath-bhualadh air a stiùireadh le convection teirmeach, a bhios an-còmhnaidh ag iomlaid teòthachd àrd is ìosal ann am microchannel le structar cearcallach.Faodar am pròiseas leudachaidh gu lèir a chrìochnachadh ann an 10 mionaidean le crìoch lorgaidh de 70.5 pg / seanail.
Mar a bhiodh dùil, tha PCR luath na inneal cumhachdach airson siostaman sgrùdaidh moileciuil làn-fhreagairt agus mion-sgrùdadh ioma-fhillte.Bidh PCR luath a’ lughdachadh gu mòr an ùine a dh’ fheumar gus SARS-CoV-2 a lorg, a chuireas ri smachd èifeachdach air galar lèir-sgaoilte COVID-19.
Feumaidh PCR cearcall teirmeach iom-fhillte nach eil freagarrach airson POCT.O chionn ghoirid, chaidh dòighean leudachaidh isothermal a chuir an sàs ann am microfluidics, a’ toirt a-steach ach gun a bhith cuibhrichte gu LAMP, leudachadh polymerase recombinase (RPA), agus leudachadh stèidhichte air sreathan searbhag niuclasach [65,66,67,68].Leis na dòighean sin, tha searbhagan niuclasach air an àrdachadh aig teòthachd cunbhalach, a’ comasachadh cruthachadh innealan POCT so-ghiùlain aig prìs ìosal agus mothachail airson breithneachadh moileciuil.
Tha measaidhean LAMP stèidhichte air microfluidics àrd-thràth a 'ceadachadh iomadh lorg de ghalaran gabhaltach [42, 69, 70, 71].Ann an co-bhonn ri siostam microfluidic centrifugal, faodaidh LAMP tuilleadh fèin-ghluasaid a dhèanamh air lorg searbhag niuclasach [69, 72, 73, 74, 75].Chaidh an spin-and-react SlipChip a leasachadh airson lorg lèirsinneach air iomadach bacteria co-shìnte a’ cleachdadh LAMP [76] (Fig. 4a).Nuair a bha thu a’ cleachdadh LAMP làn-leasaichte san assay, bha an co-mheas comharra-gu-fuaim fluorescence timcheall air 5-fhillte, agus ràinig a’ chrìoch lorgaidh 7.2 leth-bhreac / μl de DNA genomic. A bharrachd air an sin, chaidh còig pathogenan bacterial cnàmhaidh a bhith ann, a’ toirt a-steach Bacillus cereus, Escherichia coli, Salmonella enterica, Vibrio fluvialis agus Vibrio parahaemolyticus, stèidhichte air an dòigh ann an <60 min. A bharrachd air an sin, chaidh còig pathogenan bacterial cnàmhaidh a bhith ann, a’ toirt a-steach Bacillus cereus, Escherichia coli, Salmonella enterica, Vibrio fluvialis agus Vibrio parahaemolyticus, stèidhichte air an dòigh ann an <60 min.A bharrachd air an sin, chaidh làthaireachd còig pathogenan bacterial cumanta den t-slighe cnàmhaidh, a’ toirt a-steach Bacillus cereus, Escherichia coli, Salmonella enterica, Vibrio fluvialis agus Vibrio parahaemolyticus, fhaicinn a’ cleachdadh an dòigh seo ann an nas lugha na 60 mionaid.此外, 基于 该 方法 在 在 在 内 可 可 视化 了 了 五 种 种 常见 的 的 存在 芽孢杆菌 芽孢杆菌 氏 氏 和 和 弧菌 弧菌 弧菌.此外, 基于 该 方法方法 在 在 内 内 视化 视化 五 五 种 种 常见 细菌病 细菌病 的 存在 菌 菌 菌 副溶血 性 ... 弧菌 弧菌 弧菌弧菌 弧菌 弧菌 弧菌 弧菌 弧菌 弧菌 弧菌 弧菌 HIPA bharrachd air an sin, chaidh làthaireachd còig pathogenan gastrointestinal bacterial cumanta, a’ toirt a-steach Bacillus cereus, Escherichia coli, Salmonella enterica, Vibrio fluvius, agus Vibrio parahaemolyticus, fhaicinn a’ cleachdadh an dòigh seo ann an nas lugha na 60 mionaid.
Tha buannachdan LAMP ann am microfluidics a’ toirt a-steach, am measg feadhainn eile, freagairt luath agus lorg miniaturized.Ach, mar thoradh air an teòthachd ath-bhualadh (timcheall air 70 ° C), tha e do-sheachanta gu bheil aerosolan air an gineadh aig àm LAMP, a’ leantainn gu ìre àrd meallta dearbhach.Feumar sònrachas assay, dealbhadh primer, agus smachd teothachd a mheudachadh cuideachd airson LAMP.A bharrachd air an sin, tha luach mòr aig dealbhadh chip a chuireas an gnìomh grunn lorg targaidean air aon chip agus bu chòir an leasachadh.A bharrachd air an sin, tha LAMP freagarrach airson lorg ioma-adhbhar amalaichte ann an aon chip, a tha air leth cudromach, ach tha mòran rùm ann fhathast airson leasachadh.
Faodar an ìre àrd meallta de LAMP a lughdachadh gu ìre le RPA, leis gu bheil an teòthachd freagairt coimeasach ìosal (~ 37 ° C) a’ leantainn gu glè bheag de dhuilgheadasan falmhachaidh [77].Anns an t-siostam RPA, bidh dà neach-tòiseachaidh mu choinneamh a 'tòiseachadh air DNA synthesis le bhith a' ceangal ri ath-chuairteachadh agus faodar leudachadh a chrìochnachadh taobh a-staigh 10 mionaidean [78,79,80,81].Mar sin, tha am pròiseas RPA gu lèir fada nas luaithe na PCR no LAMP.Anns na bliadhnachan mu dheireadh, thathas air sealltainn gu bheil teicneòlas microfluidic ag adhartachadh astar agus mionaideachd RPA [82,83,84].Mar eisimpleir, Liu et al.Leasaich [85] measadh leudachaidh polymerase ath-cho-cheangail sruthach taobhach aonaichte microfluidic airson lorg SARS-CoV-2 gu luath agus gu mothachail le bhith ag amalachadh RPA tar-sgrìobhadh cùil (RT-RPA) agus siostam lorg stiall deuchainn sruthadh fadalach uile-choitcheann.ann an aon siostam microfluidic.Figear 4b).Is e a’ chrìoch lorgaidh 1 leth-bhreac / µl no 30 leth-bhreac / sampall, agus faodar lorg a chrìochnachadh ann an timcheall air 30 mionaid.Kong et al.air inneal microfluidic so-ruigsinneach a leasachadh.[86] chleachd e teòthachd bodhaig agus siostam lorg fluorescence stèidhichte air fòn-làimhe gus DNA HIV-1 a lorg gu luath agus gu dìreach a’ cleachdadh RPA (Figear 4c).Bidh an assay RPA wearable a’ lorg 100 leth-bhreac / mL den t-sreath targaid taobh a-staigh 24 mionaidean, a’ nochdadh comas mòr airson breithneachadh luath air leanaban le galair HIV-1 ann an suidheachaidhean cuibhrichte le goireasan.
Meudachadh isothermal ann an deuchainn puing-cùraim (POCT).Leasachadh agus cinneasachadh snìomh agus ath-bhualadh SlipChip.Às deidh tàthadh plasma, chaidh na sgoltagan gu h-àrd agus gu h-ìosal a chruinneachadh le seata de chnothan gus a’ chip mu dheireadh a chruthachadh (air atharrachadh bho [76]).b Sgeama an t-siostam MI-IF-RPA airson lorg COVID-19 (air atharrachadh bho [85]).c Sgeama de dheuchainn RPA so-ruigsinneach airson lorg luath de HIV-1 DNA (air atharrachadh bho [86]).SE Salmonella enterica, VF Vibrio fluvius, VP Vibrio parahaemolyticus, BC Bacillus cereus, EC Escherichia coli, FAM carboxyfluorescein, bhìoras dìonachd daonna HIV, leudachadh polymerase RPA recombinase, diode sgaoileadh solais LED, MI-IF-RPA Microfluidics Recombinase Recombinase Lateralase Meudachadh
Tha RPA stèidhichte air microfluidic a’ leasachadh gu luath, ge-tà, tha cosgais dèanamh chip agus caitheamh ath-bhualadh ro àrd agus feumar a lughdachadh gus am bi an teicneòlas seo ri fhaighinn.A bharrachd air an sin, faodaidh cugallachd àrd RPA buaidh a thoirt air leudachadh thoraidhean neo-shònraichte, gu sònraichte ma tha truailleadh ann.Faodaidh na cuingeadan sin buaidh a thoirt air cleachdadh RPA ann an siostaman microfluidic agus tha iad airidh air tuilleadh optimization.Tha feum cuideachd air primers agus probes air an deagh dhealbhadh airson diofar thargaidean gus comasachd ro-innleachdan microfluidic stèidhichte air RPA ann am POCT a leasachadh.
Tha comas aig Cas13 agus Cas12a searbhagan niuclasach a ghlanadh air thuaiream agus mar sin faodar an leasachadh mar innealan lorg agus sgrùdaidh.Tha Cas13 agus Cas12a air an cur an gnìomh nuair a thèid an ceangal gus cuimseachadh air DNA no RNA, fa leth.Aon uair ‘s gu bheil e air a ghnìomhachadh, bidh am pròtain a’ tòiseachadh a ’glanadh searbhagan niuclasach eile a tha faisg air làimh, agus às deidh sin faodaidh stiùireadh RNAn a tha ag amas air searbhagan niuclasach sònraichte pathogen probes flùraiseach quenched a ghlanadh agus fluorescence a leigeil ma sgaoil.Stèidhichte air an teòiridh seo, tha Kellner et al.[87] leasaich modh stèidhichte air Cas13 [Neach-aithris Enzymatic Àrd-chugallachd UnLOCKING (SHERLOCK)], agus Broughton et al.[88] leasaich dòigh-obrach eile stèidhichte air Cas12a [CRISPR Trans Reporter ag amas air DNA endonuclease (DTECR)].
Anns na bliadhnachan mu dheireadh, tha diofar dhòighean air lorg fhaighinn air searbhagan niuclasach stèidhichte air CRISPR air nochdadh [89, 90].Bidh modhan àbhaisteach stèidhichte air CRISPR gu tric a’ caitheamh ùine agus dian-obrach mar thoradh air grunn mhodhan-obrach a’ toirt a-steach às-tharraing searbhag niuclasach, leudachadh agus lorg CRISPR.Le bhith a’ nochdadh lioftaichean gu èadhar dh’ fhaodadh sin an cothrom air toraidhean dearbhach meallta a mheudachadh.Leis na tha gu h-àrd, tha cruaidh fheum air siostaman stèidhichte air CRISPR air optimization.
Chaidh àrd-ùrlar microfluidic fo smachd giuthais as urrainn 24 mion-sgrùdadh a dhèanamh aig an aon àm a leasachadh airson tagraidhean lorgaidh CRISPR-Cas12a agus CRISPR-Cas13a [91].Tha an siostam uidheamaichte le inneal lorg fluorescence a bhios a’ dol seachad air leudachadh searbhag niuclasach agus a lorgas gu fèin-ghluasadach sampallan DNA femtomolar agus RNA.Chen et al.[92] leudachadh ath-chombinase amalaichte leis an t-siostam CRISPR-Cas12a ann am microfluidics ceud-ghluasadach (Fig. 5a).Tha an obair seo a’ faighinn thairis air cho duilich ‘s a tha e an dà phròiseas seo fhilleadh a-steach oir is urrainn dha Cas12a DNA teachdaire a chnàmh agus casg a chuir air a’ phròiseas leudachaidh.A bharrachd air an sin, tha Chen et al.[92] a bharrachd air sin ro-stòradh an reaction reagents ann centrifugal microfluidic smachd gus crìoch a chur gu fèin-obrachail air a 'phròiseas air fad.Ann an obair eile, tha Silva et al.Leasaich [93] dòigh sgrùdaidh às aonais leudachadh CRISPR/Cas12a agus fòn cliste gus SARS-CoV-2 a lorg (Fig. 5b).Tha an assay seo, ris an canar siostam gun leudachadh stèidhichte air fòn cealla, a’ toirt a-steach enzyme CRISPR / Cas-eisimeileach a tha stèidhichte air fradharc fòn cliste de chomharran builgean a ghineadh catalase ann an seanalan microfluidic.Lorg mothachail nas lugha na 50 leth-bhreac / µl searbhag niuclasach gun ro-leudachadh, cha toir am pròiseas gu lèir bho in-stealladh sampall gu leughadh chomharran ach 71 mionaid.
Modhan lorg searbhag niuclasach stèidhichte air CRISPR.POCT centrifugal airson breithneachadh moileciuil aonaichte stèidhichte air CRISPR (air atharrachadh bho [92]).b Leasachadh deuchainn CASCADE airson mion-sgrùdadh stèidhichte air fòn cliste de SARS-CoV-2 (air atharrachadh bho [93]).Meudachadh ath-mheasgachaidh RAA, motif protospacer faisg air làimh PAM, CRISPR a’ cruinneachadh ath-chuairtean palindromic goirid aig amannan cunbhalach, siostam CASCADE às aonais leudachadh fòn cealla le enzyman a tha an urra ri CRISPR / CAS, 1-ethyl-3-[3-dimethylaminopropyl] carbodiimide hydrochloride EDC
Mar an ceum mu dheireadh ann an lorg searbhag niuclasach, tha lorg chomharran gu dìreach a’ nochdadh toraidhean breithneachaidh agus tha e na fheart deatamach ann an leasachadh POCT èifeachdach, mothachail agus ceart.Faodar comharran a leughadh a’ cleachdadh diofar dhòighean leithid ro-innleachdan fluorescent, electrochemical, colorimetric agus magnetach.Anns an earrainn seo, bidh sinn a’ toirt cunntas air an fheallsanachd airson gach dòigh-obrach agus a’ dèanamh coimeas eadar breithneachadh moileciuil air galairean gabhaltach ann am microfluidics.
Tha ro-innleachdan stèidhichte air fluorescence air an cleachdadh gu farsaing airson breithneachadh POCT de ghalaran gabhaltach mar thoradh air na buannachdan iongantach aca a thaobh cugallachd sàr-mhath, cosgais ìosal, furasta obrachadh, agus mion-sgrùdadh puing-cùraim [94, 95].Bidh na ro-innleachdan sin a’ cleachdadh fluorophores le bileagan leithid dathan flùraiseach agus nano-stuthan gus comharra a lorgar a chruthachadh (àrdachadh fluorescence no quenching).Tha an lorg seo a’ moladh gum faodar ro-innleachdan stèidhichte air fluaraiseachd a roinn ann an bileagan flùraiseach dìreach, comharran-air, agus lorg fluorescent comharran [96].Bidh lorg leubail flùraiseach dìreach a’ cleachdadh bileagan flùraiseach sònraichte gus ligands sònraichte a chomharrachadh a ghineas tomhas sònraichte de fhlùraichean nuair a tha iad ceangailte gu roghnach ri targaid.Airson lorg fluorescence stèidhichte air comharran, tha càileachd a’ chomharra flùraiseach ceangailte gu dearbhach ri meud an ùidh.Tha dian fluorescence glè bheag às aonais targaid agus tha e ri lorg nuair a tha àireamh gu leòr de thargaid an làthair.Air an làimh eile, tha an dian fluorescence a lorgar le fluorescence “signal off” co-rèireach gu mì-chothromach ris an ìre de thargaid, a’ ruighinn an luach as àirde an toiseach agus a’ lughdachadh mean air mhean mar a tha an targaid air a leudachadh.Mar eisimpleir, a’ cleachdadh inneal tar-sgaradh targaid CRISPR-Cas13a, tha Tian et al.[97] leasaich e ro-innleachd aithneachaidh ùr gus RNAn a lorg a bhios a’ dol seachad air tar-sgrìobhadh air ais gu dìreach (Fig. 6a).Nuair a thèid a cheangal ri RNAn targaid co-phàirteach, faodar an toinnte CRISPR-Cas13-RNA a chuir an gnìomh, a’ toirt air adhart sgaradh tar-thaobhach le RNAn neach-aithris neo-shònraichte.Tha an neach-aithris le leubail fluorescent [fluorophore (F)] air a chuir às leis an quencher (Q) slàn agus fluoresces nuair a thèid a ghleusadh leis an ionad gnìomhaichte.
Is e buannachd lorg electrochemical astar lorgaidh àrd, cinneasachadh furasta, cosgais ìosal, furasta a ghiùlan agus smachd fèin-ghluasadach.Tha e na dhòigh anailis cumhachdach airson tagraidhean POCT.Stèidhichte air transistors buaidh achaidh graphene Gao et al.Leasaich [98] nanobiosensor airson lorg ioma-fhillte de antigens galair Lyme bho bacteria Borrelia burgdorferi le crìoch lorgaidh de 2 pg / mL (Fig. 6b).
Chaidh measaidhean dath-mhéadrach a chleachdadh ann an tagraidhean POCT, a’ faighinn buannachd bho na buannachdan bho chomas giùlain, cosgais ìosal, furasta ullachadh, agus leughadh lèirsinneach.Faodaidh lorg colorimetric oxidation peroxidase no nano-stuthan coltach ri peroxidase a chleachdadh, cruinneachadh nano-stuthan, agus cuir a-steach dathan comharran gus fiosrachadh mu làthaireachd aigéid niuclasach targaid a thionndadh gu atharrachaidhean dath follaiseach [99, 100, 101].Gu sònraichte, thathas a’ cleachdadh nanoparticles òir gu farsaing ann a bhith a’ leasachadh ro-innleachdan dath-mhéadrach, agus air sgàth an comais air atharrachaidhean dath luath is cudromach a bhrosnachadh, tha ùidh a’ sìor fhàs ann an leasachadh àrd-ùrlaran colorimetric POCT airson a bhith a’ breithneachadh in situ air galairean gabhaltach [102].Le inneal microfluidic centrifugal aonaichte [103], faodar pathogenan air an giùlan le biadh ann an sampallan bainne truaillidh a lorg gu fèin-ghluasadach aig ìre 10 ceallan bacterial, agus faodar na toraidhean a leughadh gu fradharcach taobh a-staigh 65 mionaidean (Fig. 6c).
Is urrainn do dhòighean mothachaidh magnetach mion-sgrùdaidhean a lorg gu ceart a’ cleachdadh stuthan magnetach, agus tha ùidh mhòr air a bhith ann an tagraidhean POCT anns na deicheadan mu dheireadh.Tha buannachdan sònraichte aig dòighean mothachaidh magnetach leithid stuthan magnetach cosgais ìosal seach co-phàirtean optigeach daor.Ach, tha cleachdadh raon magnetach a’ leasachadh èifeachdas lorgaidh agus a’ lughdachadh ùine ullachaidh sampall [104].A bharrachd air an sin, tha toraidhean sgrùdadh magnetach a’ nochdadh sònraichteachd àrd, cugallachd, agus co-mheas àrd comharra-gu-fuaim mar thoradh air a ’chomharra cùl-raon magnetach beag de shamhlaichean bith-eòlasach [105].Sharma et al.amalachadh biosensor stèidhichte air snaim tunail magnetach a-steach do àrd-ùrlar microchip so-ghiùlain.[106] airson lorg ioma-fhillte air pathogens (Fig. 6d).Bidh biosensors gu mothachail a’ lorg searbhagan niuclasach subnanomolar a tha iomallach bho pathogens.
Modh lorgaidh comharran àbhaisteach.Bun-bheachd lorg hyperlocalized de Cas13a (air atharrachadh bho [97]).b Graphene nanobiosensor FET ann an co-bhonn ri Lyme GroES scFv (air atharrachadh bho [98]).c Comharran dath-tomhais airson lorg ioma-fhillte de pathogenan air an giùlan le biadh ann an sliseag meanbh-fhuaimneach ceud-ghluasadach: sampaill Àireamh 1 agus Àireamh 3 le pathogenan targaid, agus sampallan Àireamh 2, Àir. 4 agus Àireamh 5 às aonais pathogens targaid (air an atharrachadh bho [103]) .d Biosensor stèidhichte air snaim tunail magnetach, a’ toirt a-steach àrd-ùrlar, amplifier bacaidh togte, aonad smachd, agus solar cumhachd airson gineadh / togail chomharran (air atharrachadh bho [106]).GFET Graphene FET, Escherichia coli, Escherichia coli, Salmonella typhimurium, Vibrio parahaemolyticus, Vibrio parahaemolyticus, Listeria monocytogenes, PC PC, PDMS Dimethicone, PMMA polymethyl methacrylate
A dh'aindeoin feartan sàr-mhath nan dòighean lorgaidh gu h-àrd, tha eas-bhuannachdan aca fhathast.Thathas a’ dèanamh coimeas eadar na dòighean sin (clàr 1), a’ toirt a-steach cuid de thagraidhean le mion-fhiosrachadh (buannachdan is eas-bhuannachdan).
Le leasachadh microfluidics, siostaman microelectromechanical, nanoteicneòlas agus saidheans stuthan, tha cleachdadh chips microfluidic airson galairean gabhaltach a lorg an-còmhnaidh a’ tighinn air adhart [55,96,107,108].Bidh làimhseachadh mionaideach air uidheamachd agus lionntan beaga a’ cur ri cruinneas breithneachaidh agus cosg-èifeachdas.Mar sin, airson tuilleadh leasachaidh, chaidh oidhirpean a dhèanamh gus na sgoltagan a bharrachadh agus ùrachadh, a’ leantainn gu diofar chips microfluidic le diofar structaran agus gnìomhan.An seo bheir sinn a-steach gu h-aithghearr grunn sheòrsaichean cumanta de àrd-ùrlaran microfluidic agus dèan coimeas eadar na feartan aca (buannachdan is eas-bhuannachdan).A bharrachd air an sin, tha a’ mhòr-chuid de na h-eisimpleirean gu h-ìosal ag amas gu sònraichte air cuir an-aghaidh SARS-CoV-2.
Is e LOCCn na siostaman mion-sgrùdaidh iom-fhillte as cumanta agus tha an obair aca air a mhion-sgrùdadh, amalaichte, fèin-ghluasadach agus co-shìnte bho in-stealladh sampall agus ullachadh, smachd sruthadh agus lorg leaghan [109, 110].Tha lionntan air an làimhseachadh tro gheoimeatraidh a chaidh a dhealbhadh gu faiceallach agus eadar-obrachadh mòran de bhuaidhean fiosaigeach leithid caisead cuideam, gnìomh capillary, electrodynamics, raointean magnetach agus tonnan fuaimneach [111].Tha buannachdan sàr-mhath aig LOCC ann an sgrìonadh àrd-threabhaidh agus lorg ioma-fhillte, le astar anailis luath, meud sampall beag, caitheamh cumhachd ìosal, agus èifeachdas riaghlaidh is obrachaidh àrd;ge-tà, tha innealan LOCC gu math fìnealta, agus saothrachadh, pacadh, agus eadar-aghaidh.Ach, tha duilgheadasan mòra mu choinneamh iomadachadh agus ath-chleachdadh [96].An coimeas ri àrd-ùrlaran eile, tha buannachdan sònraichte aig LOCC a thaobh iomadachd tagraidh as àirde agus co-chòrdalachd teicneòlais as fheàrr, ach tha na h-eas-bhuannachdan aige cuideachd follaiseach, is e sin iom-fhillteachd àrd agus droch ath-aithris.Tha eisimeileachd air pumpaichean bhon taobh a-muigh, a tha gu tric trom agus daor, a’ cuingealachadh an cleachdadh ann am POCT.
Rè an ar-a-mach COVID-19, fhuair LOCC mòran aire.Aig an aon àm, tha grunn chips ùra ann a bhios a ’cothlamadh grunn theicneòlasan.Mar eisimpleir, tha fònaichean sgairteil a-nis air an cleachdadh gu farsaing mar innealan anailis so-ghiùlain agus tha comas mòr aca airson amalachadh LOCC.Sun et al.[21] saothrachadh chip microfluidic a leigeas le bhith ag iomadachadh sreathan searbhag niuclasach sònraichte de chòig pathogens, a’ toirt a-steach SARS-CoV-2, a ’cleachdadh LAMP agus gan sgrùdadh le bhith a’ cleachdadh fòn cliste taobh a-staigh 1 uair às deidh deireadh an ath-bhualadh.Mar eisimpleir eile, tha Sundah et al.[112] chruthaich suidse moileciuil [leudachadh catalytic le tionndadh stàite gluasaid moileciuil (CATCH)] airson lorg dìreach agus mothachail air targaidean RNA SARS-CoV-2 a’ cleachdadh fònaichean sgairteil. Tha CATCH co-chòrdail ri LOCC so-ghiùlain agus a’ coileanadh coileanadh nas fheàrr (timcheall air 8 leth-bhreac RNA / μl; <1 h aig teòthachd an t-seòmair) [112]. Tha CATCH co-chòrdail ri LOCC so-ghiùlain agus a’ coileanadh coileanadh nas fheàrr (timcheall air 8 leth-bhreac RNA / μl; <1 h aig teòthachd an t-seòmair) [112]. CATCH совместим с портативным LOCC agus обеспечивает превосходную производительность (примерно 8 копий 1) <1] Tha CATCH co-chòrdail ri LOCC so-ghiùlain agus a’ toirt seachad deagh thoraidhean (timcheall air 8 leth-bhreac RNA / µl; <1 h aig teòthachd an t-seòmair) [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 ら 时 11] CATCH 与便携式LOCC 兼容并具有卓越的性能（大约8 RNA 拷贝/μl；室温下< 1 ら 时 11] CATCH совместим с портативными LOCC и обладает превосходной производительностью (примерно 8 копий 1 копий превосходной производительностью (примерно 8 копий 1) <1; Tha CATCH co-chòrdail ri LOCCn so-ghiùlain agus tha coileanadh fìor mhath aige (timcheall air 8 leth-bhreac RNA / µl; <1 uair aig teòthachd an t-seòmair) [112].A bharrachd air an sin, bidh innealan LOCC airson breithneachadh moileciuil cuideachd a’ cleachdadh cuid de fheachdan dràibhidh leithid falamh, sìneadh, agus raointean dealain.Kang et al.Sheall [113] PCR nanoplasma-on-a-chip fìor-ùine, fìor-luath airson breithneachadh luath is cainneachdail air COVID-19 san raon a’ cleachdadh chip PCR lionn plasmonic falamh.Li et al.[114] leasaich an uairsin sliseag microfluidic air a stiùireadh le sìnte a leig le breithneachadh a dhèanamh air COVID-19.Bidh an àrd-ùrlar a’ cleachdadh siostam leudachaidh RT-LAMP gus faighinn a-mach a bheil sampall dearbhach no àicheil a thaobh càileachd.Às deidh sin, Ramachandran et al.[115] choilean e caiseadan raon dealain iomchaidh a’ cleachdadh isotachophoresis (ITP), dòigh fòcas ion roghnach air a chuir an gnìomh ann am microfluidics.Le ITP, faodar RNA targaid bho shamhlaichean swab nasopharyngeal amh a ghlanadh gu fèin-ghluasadach.An uairsin Ramachandran et al.[115] Le bhith a’ cothlamadh an glanadh ITP seo le LAMP leasaichte ITP agus measaidhean CRISPR lorg SARS-CoV-2 ann an swab nasopharyngeal daonna agus sampallan clionaigeach ann an timcheall air 35 mionaidean.A bharrachd air an sin, tha beachdan ùra an-còmhnaidh a’ nochdadh.Jadhav et al.Mhol [116] sgeama sgrùdaidh stèidhichte air speactroscopaidh Raman le àrdachadh uachdar ann an co-bhonn ri inneal microfluidic anns a bheil an dàrna cuid nanotubes gualain òir / còmhdaichte le airgead no meanbh-chuileag electrospun / nanotubes.Tha microchannels sìoltachain togte le gnìomh membran cuidhteasach.Bidh an inneal a’ gabhail ri bhìorasan bho dhiofar lionntan bodhaig / exudations leithid seile, nasopharynx agus deòir.Mar sin, tha titer a’ bhìoras pailt agus faodar am bhìoras aithneachadh gu ceart le ainm-sgrìobhte Raman.
Tha LOAD na àrd-ùrlar microfluidic centrifugal anns a bheil a h-uile pròiseas fo smachd protocol tricead a bhios a’ cuairteachadh substrate microstructured [110].Tha an inneal LOAD air a chomharrachadh le bhith a’ cleachdadh feachd centrifugal mar fheachd dràibhidh cudromach.Tha leaghan cuideachd fo smachd feachdan capillary, Euler agus Coriolis.A’ cleachdadh inneal centrifuge, thathas a’ dèanamh mion-sgrùdaidhean ann an obrachadh lionn leantainneach bho shuidheachadh radial a-staigh gu suidheachadh a-muigh, a’ cur às don fheum air tubing a-muigh a bharrachd, pumpaichean, actuators, agus bhalbhaichean gnìomhach.Ann an ùine ghoirid, tha aon dòigh smachd a 'sìmpleachadh obrachadh.Tha na feachdan a tha ag obair air an leaghan anns an aon seanal microfluidic aig an aon astar bhon ionad luchdan co-ionann, a tha ga dhèanamh comasach structar an t-seanail ath-aithris.Mar sin, tha uidheamachd LOAD nas sìmplidh agus nas eaconomach a dhealbhadh agus a dhèanamh na uidheamachd àbhaisteach LOCC, fhad ‘s a tha na h-ath-bheachdan gu ìre mhòr neo-eisimeileach agus co-shìnte;ge-tà, air sgàth neart meacanaigeach àrd uidheamachd ceud-ghluasadach, tha an stuth chip a tha ri fhaighinn cuibhrichte agus tha meudan beaga duilich.dhan chàr.Aig an aon àm, tha a ’mhòr-chuid de dh’ innealan LOAD air an dealbhadh airson aon chleachdadh a-mhàin, a tha daor airson lorg air sgèile mhòr [96, 117, 118, 119].
Anns na deicheadan mu dheireadh, tha LOAD, air a mheas mar aon de na h-innealan microfluidic as gealltanach, air mòran aire fhaighinn bho luchd-rannsachaidh agus luchd-saothrachaidh.Mar sin, tha LOAD air gabhail ris gu farsaing agus chaidh a chleachdadh airson breithneachadh moileciuil air pathogens gabhaltach [120, 121, 122, 123, 124], gu sònraichte aig àm an ar-a-mach COVID-19.Mar eisimpleir, aig deireadh 2020, Ji et al.Sheall [60] assay RT-qPCR dìreach airson lorg co-shìnte luath agus fèin-ghluasadach de SARS-CoV-2 agus galairean cnatan mòr A agus B ann an sampallan swab amhach.An uairsin Xiong et al.[74] a’ taisbeanadh àrd-ùrlar microfluidic discoid aonaichte LAMP airson lorg luath, ceart agus aig an aon àm air seachd coronaviruses analach daonna, a ’toirt a-steach SARS-CoV-2, taobh a-staigh 40 mionaid.Tràth ann an 2021, de Oliveira et al.Sheall [73] sliseag microfluidic centrifugal toner polystyrene, air obrachadh le làimh le rotator meòir, airson breithneachadh moileciuil RT-LAMP de COVID-19.Às deidh sin, bha Dignan et al.[39] a’ taisbeanadh microdevice centrifuge so-ghiùlain fèin-ghluasadach airson glanadh SARS-CoV-2 RNA gu dìreach bho earrannan swab buccal.Medved et al.[53] mhol e siostam samplachaidh aerosol SARS-CoV-2 in-loidhne le sliseag fluorescent microfluidic beag a’ cuairteachadh le crìoch lorgaidh de 10 leth-bhreac / μL agus stairsneach baidhsagal as ìsle de 15 mionaidean.Suarez et al.[75] o chionn ghoirid thug iad cunntas air leasachadh àrd-ùrlar microfluidic centrifugal modular aonaichte airson lorg dìreach SARS-CoV-2 RNA ann an sampallan swab nasopharyngeal teas-ghnìomhach a’ cleachdadh LAMP.Tha na h-eisimpleirean sin a’ nochdadh na buannachdan mòra agus an gealladh bho LOAD ann an diagnosachd moileciuil COVID-19.
Ann an 1945 nochd Muller agus Clegg [125] seanalan microfluidic air pàipear a’ cleachdadh pàipear sìoltachain agus paraffin.Ann an 2007, chruthaich buidheann Whitesides [126] a’ chiad àrd-ùrlar pàipear gnìomh airson deuchainn pròtain agus glùcois.Tha pàipear air a thighinn gu bhith na substrate air leth freagarrach airson microfluidics.Tha feartan gnèitheach aig a’ phàipear leithid hydrophilicity agus structar porous, biocompatibility sàr-mhath, cuideam aotrom, sùbailteachd, sùbailteachd, cosgais ìosal, furasta a chleachdadh agus goireasachd.Tha µPADs clasaigeach air an dèanamh suas de structaran hydrophilic/hydrophobic air an togail air fo-stratan pàipeir.A rèir an structair trì-thaobhach, faodar μPADs a roinn ann an μPADs dà-thaobhach (2D) agus trì-thaobhach (3D).Bithear a’ toirt a-mach 2D µPADs le bhith a’ cruthachadh chrìochan hydrophobic gus seanalan microfluidic a chruthachadh, agus mar as trice bidh 3D µPADs air an dèanamh bho chruachan de shreathan de phàipear microfluidic 2D, uaireannan le pasgadh pàipeir, dòighean sleamhnachaidh, seanalan fosgailte, agus clò-bhualadh 3D [96].Tha lionntan uisgeach no bith-eòlasach air an μPAD gu ìre mhòr fo smachd feachd capillary às aonais stòr cumhachd taobh a-muigh, a’ comasachadh ro-stòradh ath-bheachdan, làimhseachadh sampall, agus lorg ioma-fhillte.Ach, tha smachd sruth neo-mhearachdach agus lorg ioma-fhillte air a bhacadh le astar lorg gu leòr, cugallachd, agus ath-chleachdadh [96, 127, 128, 129, 130].
Mar àrd-ùrlar microfluidic neo-àbhaisteach, chaidh μPAD a bhrosnachadh agus a leasachadh gu farsaing airson breithneachadh moileciuil air galairean gabhaltach leithid HCV, HIV, agus SARS-CoV-2 [131, 132].Airson lorg HCV roghnach agus mothachail, tha Tengam et al.Leasaich [133] biosensor nobhail stèidhichte air pàipear flùraiseach a’ cleachdadh probe searbhag niuclasach air leth sònraichte stèidhichte air peptide pyrrolidinyl.Tha searbhagan niuclasach air an gluasad gu covalent air pàipear ceallalose a tha air a oxidachadh gu ìre le bhith a’ lughdachadh lughdachadh eadar buidhnean amino agus buidhnean aldehyde, agus tha lorg stèidhichte air fluorescence.Faodar na comharran sin a leughadh le inneal a chaidh a dhèanamh gu sònraichte le camara flùraiseach so-ghiùlain còmhla ri camara fòn cealla.Às deidh sin, tha Lu et al.Dhealbhaich [134] electrode sùbailte stèidhichte air pàipear stèidhichte air nanoparticles nicil / òr / nanotubes gualain / frèam organometallic alcol polyvinyl airson lorg targaid HIV le hybridization DNA a’ cleachdadh methylene gorm mar chomharradh redox DNA.O chionn ghoirid, tha Chowdury et al.[135] a’ taisbeanadh dealbhadh àrd-ùrlar beachd-bharail airson deuchainn puing-cùraim µPAD a’ cleachdadh seile euslaintich amh an co-bhonn ri LAMP agus teicneòlas ìomhaighean so-ghiùlain airson lorg anailis COVID-19.
Bidh deuchainnean sruthadh taobhach a’ stiùireadh lionntan le feachdan capillary agus a’ cumail smachd air gluasad lionn a rèir fliuchdachd agus feartan fo-stratan porous no microstructured.Tha na h-innealan sruthadh taobhach a’ toirt a-steach sampall, conjugate, goireadair agus lorg, agus padaichean sùghaidh.Bidh na moileciuilean searbhag niuclasach anns an LFA ag aithneachadh luchd-ceangail sònraichte a tha air an ro-stòradh aig an làrach ceangail agus gan ceangal mar iom-fhilltean.Mar a bhios an leaghan a’ dol tro na truinnsearan goir is lorg, tha na h-ionadan air an glacadh leis na moileciuilean glacaidh a tha suidhichte air na loidhnichean deuchainn is smachd, a’ sealltainn thoraidhean a ghabhas leughadh gu dìreach don t-sùil rùisgte.Mar as trice, faodar LFA a chrìochnachadh ann an 2-15 mionaidean, a tha nas luaithe na lorg traidiseanta.Air sgàth an uidheamachd shònraichte, chan fheum LFA mòran obrachaidhean agus chan eil feum air uidheamachd a bharrachd, a tha ga dhèanamh gu math furasta a chleachdadh.Tha e furasta a dhèanamh agus a mhion-sgrùdadh, agus tha cosgais fo-stratan stèidhichte air pàipear nas ìsle.Ach, chan eil e air a chleachdadh ach airson mion-sgrùdadh càileachdail, agus tha lorg cainneachdail gu math duilich, agus tha an comas ioma-fhillte agus trochur glè chuingealaichte, agus chan fhaighear ach aon searbhag niuclasach gu leòr aig aon àm [96,110,127].
Ged a tha a’ mhòr-chuid de thagraidhean LFA ag amas air immunoassays, tha cleachdadh LFA airson breithneachadh moileciuil ann an sliseagan microfluidic cuideachd èifeachdach agus mòr-chòrdte [136].Ann an cùis bhìoras hepatitis B, HIV agus SARS-CoV-2 LFA Gong et al.Mhol [137] àrd-ùrlar nanoparticle LFA suas-tionndaidh agus sheall e sùbailteachd an àrd-ùrlar miniaturized agus so-ghiùlain seo tro lorg mothachail agus cainneachdail air grunn thargaidean leithid searbhag niuclasach HBV.A bharrachd air an sin, tha Fu et al.[138] sheall LFA ùr-nodha stèidhichte air speactroscopaidh Raman leasaichte uachdar airson mion-sgrùdadh cainneachdail air DNA HIV-1 aig dùmhlachd ìosal.Airson lorg luath agus mothachail air SARS-CoV-2, tha Liu et al.[85] leasaich e mion-sgrùdadh sruth taobhach RPA aonaichte le microfluidic le bhith a’ cothlamadh RT-RPA agus siostam lorg sruthadh taobhach uile-choitcheann ann an aon shiostam microfluidic.
Bidh cleachdadh diofar àrd-ùrlaran microfluidic ag atharrachadh a rèir sgrùdaidhean sònraichte, a’ gabhail làn chothrom air comasan agus buannachdan nan àrd-ùrlaran.Le bhalbhaichean ruigsinneach, pumpaichean agus ducts, is e LOCC an àrd-ùrlar as coileanta airson iomadachd tagraidh agus eadar-obrachadh leis an rùm as motha airson leasachadh.Mar sin, tha sinn an dòchas agus a’ moladh gun tèid na sgrùdaidhean as ùire a dhèanamh aig LOCC mar a’ chiad oidhirp agus gun tèid na suidheachaidhean as fheàrr a dhèanamh.A bharrachd air an sin, thathas an dùil dòighean nas èifeachdaiche agus nas cruinne a lorg agus a chleachdadh san t-siostam.Tha LOAD air leth math ann an smachd mionaideach air lionntan bho innealan LOCC a th’ ann mar-thà agus a ’nochdadh buannachdan gun samhail ann an draibhearan singilte le feachd ceud-ghluasadach às aonais feum air draibhearan bhon taobh a-muigh, fhad‘ s as urrainn freagairtean co-shìnte a bhith air leth agus air an sioncronadh.Mar sin, san àm ri teachd, bidh LOAD gu bhith na phrìomh àrd-ùrlar microfluidic le nas lugha de ghnìomhachd làimhe agus teicneòlasan nas aibidh agus fèin-ghluasadach.Bidh an àrd-ùrlar µPAD a’ cothlamadh buannachdan LOCC agus stuthan stèidhichte air pàipear airson breithneachadh cosgais ìseal, aon-chleachdadh.Mar sin, bu chòir do leasachadh san àm ri teachd fòcas a chuir air teicneòlasan goireasach agus stèidhichte.A bharrachd air an sin, tha an LFA gu math freagarrach airson lorg sùla rùisgte, a’ gealltainn gun lughdaich e caitheamh sampall agus gun luathaich e lorg.Tha coimeas àrd-ùrlar mionaideach ri fhaicinn ann an Clàr 2.
Bidh mion-sgrùdaidhean didseatach a’ roinn an t-sampall gu mòran de mhicroreactors, agus tha àireamh air leth de mholacilean targaid anns gach fear dhiubh [139, 140].Tha measaidhean didseatach a’ tabhann buannachdan mòra airson a bhith a’ coileanadh àireamhachadh iomlan le bhith a’ coileanadh mìltean de dheuchainnean bith-cheimiceach co-shìnte aig an aon àm agus leotha fhèin ann an roinnean sgèile micron seach ann an ìre leantainneach.An coimeas ri microfluidics traidiseanta, faodaidh ath-bhualaidhean roinne meud sampall a lughdachadh, èifeachdas ath-bhualadh àrdachadh, agus a bhith furasta am filleadh a-steach le dòighean sgrùdaidh eile gun fheum air seanalan, pumpaichean, bhalbhaichean, agus dealbhadh teann [141, 142, 143, 144, 145, 146, 147].Tha an dà dhòigh a leanas air an cleachdadh ann am measaidhean didseatach gus dealachadh èideadh agus ceart de fhuasglaidhean a choileanadh, a’ toirt a-steach ath-bheachdan agus sampaill leithid ceallan, searbhag niuclasach, agus mìrean no moileciuilean eile: (1) emulsions drop a’ gabhail brath air neo-sheasmhachd eadar-aghaidh lionn;(2) tha roinneadh array air a dhèanamh le cuingealachaidhean geoimeatrach an inneil.Anns a ’chiad dhòigh, faodar boinneagan anns a bheil ath-bheachdan agus sampallan ann am microchannels a chruthachadh le dòighean fulangach leithid co-shruth, crossflow, fòcas sruthadh, emulsification ceum, emulsification microchannel, agus buill-bodhaig tro fheachdan rùsgaidh viscous agus emulsification le atharrachadh seanail.sgìreachadh [143, 145, 146, 148, 149] no cleachdadh dhòighean gnìomhach [150, 151], a bheir a-steach lùth a bharrachd tro smachd dealain, magnetach, teirmeach agus meacanaigeach.Anns an dòigh-obrach mu dheireadh, tha an aonachd meud siùbhlach as fheàrr ann an seòmraichean microfluidic air a cho-roinn le bhith a’ cumail structaran spàsail den aon mheud, leithid micropits agus arrays uachdar [152,153,154].Gu sònraichte, tha boinneagan nam prìomh earrannan sruthadh a dh’ fhaodar cuideachd a ghineadh agus a làimhseachadh air arrays electrode stèidhichte air microfluidics didseatach (DMF).Is e electrowetting de dielectrics aon de na teòiridhean DMF as fheàrr a chaidh a sgrùdadh, leis gu bheil electrowetting de dielectrics a ’ceadachadh làimhseachadh mionaideach air boinneagan fa leth, a’ cumail smachd air cumadh nan comharran dealain leaghaidh agus neo-chunbhalach a ’dol tro dhiofar thaobhan [141, 144].Tha na prìomh obrachaidhean le boinneagan ann an DMF a’ toirt a-steach òrdachadh, sgoltadh, agus aonachadh [151, 155, 156], a dh’ fhaodar a chuir an sàs ann an grunn raointean sgrùdaidh, gu sònraichte ann an lorg moileciuil [157, 158, 159].
Is e teicneòlas sgrùdaidh moileciuil treas-ghinealach a th’ ann an lorg searbhag niuclasach didseatach a’ leantainn PCR gnàthach agus PCR cainneachdail fìor-ùine (qPCR), ann an co-shìnte ri sreath àrd-threabhaidh agus biopsy liùlach.Anns an dà dheichead mu dheireadh, tha searbhagan niuclasach didseatach air leasachadh gu luath ann an raon breithneachadh moileciuil de pathogens gabhaltach [160, 161, 162].Bidh tomhas iomlan de lorg searbhag niuclasach didseatach a’ tòiseachadh le bhith a’ pacadh sampaill agus ath-bheachdan a-steach do roinnean fa leth gus dèanamh cinnteach gu bheil an aon coltachd aig gach sreath targaid a dhol a-steach do gach roinn fa leth.Gu teòiridheach, faodar grunn shreathan targaid a thoirt do gach roinn, no dh’ fhaodadh nach bi siostam microreaction neo-eisimeileach ann.Tro na diofar dhòighean mothachaidh a tha air am mìneachadh gu h-àrd, faodar cuibhreannan le sreathan targaid microbial a ghineadh comharran os cionn ìre sònraichte a bhith air am faicinn leis an t-sùil rùisgte no le inneal agus tha iad air an ainmeachadh mar deimhinneach, agus tha roinnean eile a ghineas comharran fon stairsneach air an comharrachadh mar rud adhartach. .feadhainn àicheil, a tha a’ dèanamh a’ chomharra airson gach earrann boolean.Mar sin, le bhith ag obrachadh a-mach an àireamh de roinnean a chaidh a chruthachadh agus an ìre de thoraidhean adhartach às deidh an ath-bhualadh, faodar na lethbhric tùsail de na sampallan deuchainn a mhaidseadh le bhith a’ cleachdadh foirmle cuairteachaidh Poisson gun fheum air lùb àbhaisteach, a tha riatanach airson mion-sgrùdaidhean cainneachdail àbhaisteach leithid mar qPCR.[163] An coimeas ri modhan breithneachaidh moileciuil traidiseanta, tha ìre fèin-ghluasaid nas àirde aig lorg searbhag niuclasach didseatach, astar sgrùdaidh agus cugallachd nas àirde, nas lugha de ath-bheachdan, nas lugha de thruailleadh, agus dealbhadh is saothrachadh nas sìmplidhe.Air na h-adhbharan sin, chaidh sgrùdadh math a dhèanamh air cleachdadh measaidhean didseatach, gu sònraichte dòighean stèidhichte air drop, airson breithneachadh moileciuil, a’ cothlamadh dòighean leudachaidh agus leughadh chomharran, rè an ar-a-mach èiginneach de SARS-CoV-2.Mar eisimpleir, Yin et al.[164] dòighean droplet didseatach agus PCR luath còmhla gus na ginean ORF1ab, N, agus RNase P a lorg ann an SARS-CoV-2 ann an chip microfluidic.Gu sònraichte, bha e comasach don t-siostam comharra adhartach a chomharrachadh taobh a-staigh 115 diogan, a tha nas luaithe na PCR àbhaisteach, a’ nochdadh cho èifeachdach sa tha e ann an lorg puing-cùraim (Figear 7a).Dong et al.[165], Sow et al.[157], Chen et al.[166] agus Alteri et al.Chuir [167] cuideachd PCR didseatach droplet (ddPCR) an sàs gus SARS-CoV-2 a lorg ann an siostam microfluidic le toraidhean drùidhteach.Gus tuilleadh leasachaidh a dhèanamh air an ìre lorgaidh, tha Shen et al.[168] choilean ìomhaigh chip stèidhichte air ddPCR ann an cho beag ri 15 s gun a bhith a’ cleachdadh dhòighean fuaigheil ìomhaigh, a ’luathachadh pròiseas teicneòlas ddPCR bho obair-lann gu tagradh.Chan e a-mhàin gu bheil dòighean leudachaidh teirmeach leithid PCR air an cur an sàs, ach cuideachd thathas a’ cleachdadh dhòighean leudachaidh isothermal gus suidheachaidhean freagairt agus freagairt luath a dhèanamh nas sìmplidhe.Lu et al.[71] leasaich SlipChip airson mion-sgrùdadh droplet, comasach air boinneagan de dhiofar mheudan a ghineadh aig dùmhlachd àrd ann an aon cheum agus tomhas searbhagan niuclasach SARS-CoV-2 a’ cleachdadh LAMP didseatach (Figear 7b).Mar theicneòlas a tha ag atharrachadh gu luath, faodaidh pàirt cudromach a bhith aig CRISPR cuideachd ann an lorg searbhag niuclasach didseatach tro ìomhaighean dath-imeatrach goireasach gun fheum air stains searbhag niuclasach a bharrachd.Ackerman et al.leasaich iad freagairt matrix combinatorial airson measadh ioma-fhillte air searbhagan niuclasach.Lorg [158] bhìorasan co-cheangailte ri daoine 169, a’ toirt a-steach SARS-CoV-2, ann am boinneagan anns an robh ath-bheachdan lorg searbhag niuclasach stèidhichte air CRISPR-Cas13 ann an assay microwell (Figear 7c).A bharrachd air an sin, faodar leudachadh isothermal agus teicneòlas CRISPR a chleachdadh san aon shiostam gus buannachdan an dà chuid a chur còmhla.Pàirc et al.[169] Chaidh assay didseatach CRISPR / Cas12a a leasachadh ann an sliseag microfluidic malairteach airson SARS-CoV-2 a chaidh a thoirt a-mach agus a mharbhadh le teas a lorg stèidhichte air RT-RPA aon-ìre le lorg comharra-gu-cùl-raon nas giorra agus nas àirde. co-mheas ùine., raon fiùghantach nas fharsainge agus cugallachd nas fheàrr (Fig. 7d).Tha cuid de na h-eisimpleirean sin air an toirt seachad ann an Clàr 3.
Àrd-ùrlar didseatach àbhaisteach airson lorg searbhag niuclasach.a Tha an sruth-obrach PCR didseatach luath air a dhèanamh suas de cheithir prìomh cheumannan: ullachadh sampall, cuairteachadh measgachadh ath-bhualadh, pròiseas leudachaidh, agus tomhas targaid (air atharrachadh bho [164]).b Sgeamaig a’ sealltainn mion-sgrùdadh air boinneagan SlipChip airson cruthachadh droplet aig dùmhlachd àrd (air atharrachadh bho [71]).c diagram sruth-obrach CARMEN-Cas13 (air atharrachadh bho [158]).d Sealladh farsaing air lorg bhìoras didseatach adhartach le CRISPR/Cas ann an aon phoit (air atharrachadh bho [169]).Uisge-ann-ola W / O, polydimethylsiloxane PDMS, ath-bhualadh slabhraidh polymerase PCR, cruinneachadh dàta DAQ, derivative co-roinneil PID, freagairt matrix combinatorial CARMEN airson measadh searbhag niuclasach ioma-fhillte, SARS-CoV-2, fìor dhroch syndrome analach, coronavirus 2 , RT Meudachadh air cùl transcriptase recombinase polymerase-RPA, comharra S / B air a’ chùl
Ùine puist: Sultain 15-2022
