使用智能手機(jī)檢測(cè)冠狀病毒的便攜式LAMP微流控平臺(tái)

大多數(shù)病毒測(cè)試包依賴于勞動(dòng)和時(shí)間密集的實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)備和分析技術(shù)；例如，新型冠狀病毒測(cè)試可能需要幾天時(shí)間才能從鼻腔拭子中檢測(cè)出病毒?，F(xiàn)在，研究人員展示了一種廉價(jià)但敏感的基于智能手機(jī)的病毒和細(xì)菌病原體檢測(cè)設(shè)備，大約需要30分鐘就可完成檢測(cè)。這款售價(jià)約為50美元的智能手機(jī)配件可以在像COVID-19這樣的大流行期間減輕測(cè)試實(shí)驗(yàn)室的壓力。該裝置包括一個(gè)微流控芯片（cartridge-housed microfluidic），該芯片對(duì)來(lái)自鼻拭子樣本的病毒核酸進(jìn)行等溫?cái)U(kuò)增，然后使用智能手機(jī)相機(jī)對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。

伊利諾伊大學(xué)香檳分校電氣與計(jì)算機(jī)工程教授Brian Cunningham和生物工程教授Rashid Bashir領(lǐng)導(dǎo)的這項(xiàng)新的多機(jī)構(gòu)研究成果發(fā)表在《Lab on a Chip》雜志上。

原文標(biāo)題：Smartphone-based multiplex 30-minute nucleic acid test of live virus from nasal swab extract

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作者指出，核酸檢測(cè)（NAT）代表了一種重要的即時(shí)檢測(cè)（POC）技術(shù)，可用于病原體檢測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)高特異性的病原體核酸序列檢測(cè)。還可以將此類(lèi)測(cè)試設(shè)計(jì)為使用熒光標(biāo)記或比色標(biāo)記擴(kuò)增的序列。盡管大多數(shù)NAT方法都基于聚合酶鏈反應(yīng)（PCR）擴(kuò)增，這需要重復(fù)加熱和冷卻循環(huán)，這對(duì)于POC應(yīng)用而言并不理想，但是使用等溫核酸擴(kuò)增方法（例如環(huán)介導(dǎo)等溫?cái)U(kuò)增（LAMP））的NAT是現(xiàn)在正被利用來(lái)開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單，小型化的POC器件。

由Cunningham和Bashir團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的設(shè)備起初是一個(gè)旨在檢測(cè)一組馬病毒和細(xì)菌病原體，包括那些引起馬匹嚴(yán)重呼吸道疾病的病原體。

研究人員開(kāi)發(fā)了一種使用LAMP技術(shù)的設(shè)備，測(cè)試試劑可以打開(kāi)病毒病原體，以獲取RNA。然后，引物分子在大約10或15分鐘內(nèi)將遺傳物質(zhì)擴(kuò)增成數(shù)百萬(wàn)個(gè)拷貝。然后，熒光染料對(duì)副本進(jìn)行染色，當(dāng)被藍(lán)色LED燈照亮?xí)r會(huì)發(fā)出綠色的光，然后由智能手機(jī)的攝像頭檢測(cè)到。

最新研究一致表明，當(dāng)今智能手機(jī)中集成的圖像傳感器具有足夠的靈敏度，可以在細(xì)胞，病毒和細(xì)菌的熒光顯微鏡下檢測(cè)熒光。作者指出，智能手機(jī)相機(jī)還可以檢測(cè)微流室內(nèi)的多種生物測(cè)定法（包括LAMP）發(fā)出的熒光信號(hào)?！笆褂弥悄苁謾C(jī)作為POC分析檢測(cè)工具的優(yōu)勢(shì)在于，可以利用移動(dòng)設(shè)備的集成光學(xué)器件，圖像傳感器，計(jì)算能力，用戶界面和無(wú)線通信功能，從而將成本降至最低。

盡管本文報(bào)道的測(cè)試系統(tǒng)用于檢測(cè)致病性DNA，但該檢測(cè)方法很容易用于檢測(cè)RNA病毒，他們建議使用一步法RT-LAMP方案，該方案將逆轉(zhuǎn)錄酶添加到LAMP反應(yīng)混合物中，而無(wú)需修改緩沖液或反應(yīng)條件。

目前在設(shè)備外部還需執(zhí)行一些準(zhǔn)備步驟，團(tuán)隊(duì)正在研制一種更簡(jiǎn)便的墨盒，該墨盒包含完全集成系統(tǒng)所需的所有試劑。其他的研究人員正在使用新冠狀病毒基因組為COVID-19創(chuàng)建一個(gè)移動(dòng)測(cè)試，并制作一個(gè)容易產(chǎn)業(yè)化的墨盒，Cunningham說(shuō)這將改進(jìn)現(xiàn)有的測(cè)試工作。