Habarlar

Ectokanç keselleri ýüze çykarmak üçin adaty anyklaýyş strategiýalary, gözegçilik nokady (POCT) üçin laýyk däl oturgyç gurallaryny ulanmagy talap edýär.Ösüp barýan mikrofliidikler ýokary, miniatýurlaşdyrylan, awtomatlaşdyrylan we integrirlenen tehnologiýa bolup, çalt, arzan, ýerinde anyk diagnostika üçin adaty usullara potensial alternatiwadyr.Molekulýar anyklaýyş usullary, patogen tapmagyň iň täsirli usuly hökmünde mikrofliid enjamlarynda giňden ulanylýar.Bu syn, akademiki we önümçilik nukdaýnazaryndan ýokanç keselleriň mikrofliid esasly molekulýar diagnostikasynda soňky gazananlary jemleýär.Ilki bilen, nuklein kislotalarynyň adaty bir çip gaýtadan işlenişini, mysal üçin öňünden taýýarlamak, güýçlendirmek we signal okamagy beýan edýäris.Soňra mikrofliid platformalarynyň dört görnüşiniň aýratynlyklary, artykmaçlyklary we kemçilikleri deňeşdirilýär.Geljekde, nuklein kislotalarynyň mutlak mukdary üçin sanly barlaglaryň ulanylyşyny ara alyp maslahatlaşarys.Klassiki we soňky täjirçilik mikrofliid esasly molekulýar anyklaýyş enjamlary bazaryň häzirki ýagdaýynyň subutnamasy hökmünde jemlenendir.Netijede, ýokanç keselleriň mikrofliid diagnozy üçin geljekki ugurlary teklip edýäris.
Fectokanç keseller, bütin dünýäde ýaýran bakteriýalar, wiruslar we parazitler ýaly patogenlerden döreýär.Beýleki kesellerden tapawutlylykda, patogenler sanjym, howa we suw serişdeleri arkaly çalt ýokaşýar we adamlar bilen öý haýwanlarynyň arasynda ýaýraýar [1].Fectokanç keselleriň öňüni almak ilatyň saglygy çäresi hökmünde möhümdir.Ectokanç kesellere garşy göreşmegiň üç esasy strategiýasy: (1) ýokanç çeşmesine gözegçilik etmek;(2) geçiriş ýolunyň kesilmegi;(3) duýgur ilaty goramak.Esasy strategiýalaryň arasynda ýokanç çeşmesine gözegçilik etmek, amatlylygy we arzanlygy sebäpli iň möhüm strategiýa hasaplanýar.Infectedokanç adamlary çalt anyklamak, izolýasiýa etmek we bejermek gaty çalt, duýgur we takyk anyklaýyş strategiýalaryny talap edýär [2].Häzirki ýokanç keselleriň diagnozy, adatça alamatlary we alamatlary we öýjük medeniýeti we molekulýar diagnostika ýaly laboratoriýa gözleglerini birleşdirýär, bu hünärli işgärleri, zähmeti köp talap edýän proseduralary we gymmat synag enjamlaryny talap edýär [3, 4].Ectokanç keselleriň ýaýramagynyň öňüni almak çalt, arzan we takyk ýerli diagnozy talap edýär, esasanam ýokanç keselleriň köp ýaýran we agyr ýerleri bolan çäkli ýerlerde, şeýle hem adatdan daşary ýagdaýlaryň öňünden aýdyp bolmajak çölde ýa-da söweş meýdanynda bejergini talap edýär..lukmançylyk kömegi çäklidir [6].Bu nukdaýnazardan, mikrofliidika mikroelektromehaniki ulgam tehnologiýalaryny, nanotehnologiýany ýa-da suwuklygy takyk manipulirlemek üçin materiallar ylmyny birleşdirýän tehnologiýa bolup, ideg nokadyny kesgitlemek üçin täze mümkinçilikler döredýär (POCT).) hassahanalaryň we barlaghanalaryň daşyndaky ýokanç serişdeleri.Adaty wagt talap ediji diagnostika bilen deňeşdirilende, mikrofliod tehnologiýasy keseliň ýaýramagy wagtynda molekulýar diagnostika üçin nusga we çykdajylary tygşytlamagy hödürleýär.Koronawirus keseliniň 2019-njy ýylda dünýäde ýaýramagy (COVID-19) ýiti ýiti dem alyş sindromy koronawirus 2 (SARS-CoV-2) sebäpli ýüze çykýar, şonuň üçin pandemiýanyň öz wagtynda öňüni almak we gözegçilikde saklamak üçin mikrofliidleriň ähmiýeti ýene-de bir gezek nygtalýar [11, 12 , 13].Adaty diagnostikadan tapawutlylykda, mikrofliid POCT, seljeriş nokadynyň golaýynda synag etmek üçin skameýka analizatorlaryndan başlap, kiçijik aýlaw zolaklaryna çenli kiçi göçme enjamlary ulanýar [14].Bu synaglarda ýönekeý ýa-da nusga taýynlygy, çalt signalyň güýçlendirilmegi we birnäçe minutyň içinde gysga dowamlylygy we takyk netijeleri berýän duýgur signal okalmalary bar.Mikrofliid esasly saglygy goraýyş gurallarynyň elýeterliligi we köpçülikleýin öndürilmegi hassahananyň daşynda, hassanyň ýanynda, hatda öýde-de tygşytly we göni anyklaýyş goşundylaryny giňeltdi.
Ectokanç keselleri anyklamak üçin bar bolan strategiýalaryň arasynda molekulýar diagnostika iň duýgurlardan biridir [15, 16].Mundan başga-da, molekulýar diagnostika köplenç COVID-19-ny üznüksiz ýüze çykarmak üçin altyn standart hökmünde ulanylýar, immunitet başlamazdan ozal RNK ýa-da DNK wirusyna mahsus sebitleri anyklamaga mümkinçilik berýär [17, 18].Häzirki gözden geçirilişde, akademiki nukdaýnazardan geljek senagat nukdaýnazaryndan ýokanç keseller üçin mikrofliidiki esasly molekulýar anyklaýyş prosesleriniň iň soňky gazananlaryny hödürleýäris (1-nji surat).Nuklein kislotasyny ýüze çykarmakda üç sany möhüm ädim bilen başlarys: çipdäki nusganyň öňüni almak, nuklein kislotasyny güýçlendirmek we signal okamak.Soňra üýtgeşik aýratynlyklary (güýçli we gowşak taraplary) görkezip, dürli görnüşli mikrofliid platformalaryny gurluşy we işleýşi bilen deňeşdirdik.Sanly nuklein kislotasyny ýüze çykarmak, ýokanç patogen molekulalarynyň mutlak mukdary üçin üçünji nesil tehnologiýasynyň mysaly hökmünde ara alnyp maslahatlaşylýar we berilýär.Mundan başga-da, molekulýar diagnostika üçin mikrofliid POCT bazarynyň häzirki ýagdaýyny görkezmek üçin birnäçe adaty we iň soňky täjirçilik POCT enjamlary hödürlener.Şeýle hem, geljekdäki programmalar baradaky gözýetimimizi ara alyp maslahatlaşarys we düşündireris.
Nuklein kislotasyny kesgitlemek üçin mikrofliid çipleriň modullaryny funksiýalaryna görä üç kategoriýa bölmek bolar (nusga almak, tanamak we signal bermek) [19].Bu modullaryň arasynda nusga alma moduly esasan liz we nuklein kislotasynyň çykarylyşyny amala aşyrýar.Sensor moduly esasan nuklein kislotasynyň signallarynyň öwrülmegine we güýçlendirilmegine gözegçilik edýär.Duýduryş moduly, duýgur moduly bilen öwrülen we gaýtadan işlenen signaly kesgitleýär.Çipdäki nuklein kislotalary ýüze çykarmak prosesine esaslanyp, “giriş we çykyş” funksiýasyny durmuşa geçirip biljek dürli çipleri jemläris.
Nuklein kislotasyny kesgitlemegiň ilkinji ädimi nuklein kislotasyny çykarmak, ýagny maksatly nuklein kislotasyny asyl nusgadan izolirlemekdir.Nuklein kislotasyny çykarmak, beýleki molekulýar hapalaýjylardan nuklein kislotalaryny arassalamak, nuklein kislotasy molekulalarynyň esasy gurluşynyň bitewiligini üpjün etmek we netijeleri optimizirlemek üçin amala aşyrylýar.Nuklein kislotasyny çykarmak zerur nusga lizisini we nuklein kislotasyny ele almagy talap edýär, olaryň hili we netijeliligi gözleg we anyklaýyş netijelerine uly täsir edýär.Gazyp almak wagtynda islendik inçe täsirleri hasam ýüze çykarylmagyny çäklendirip biler.Mysal üçin, polimeraza zynjyryň reaksiýasy (PCR) we aýlaw izotermiki güýçlendirme (LAMP) usullary, nuklein kislotasynyň izolýasiýa reagentlerinde etanol we izopropanol ýaly käbir galyndy organiki erginler tarapyndan saklanýar [20].Suwuk-suwuk çykarmak we gaty fazaly çykarmak nuklein kislotalary izolirlemegiň iň meşhur usullarydyr [21], ýöne suwuk-suwuk çykarmakda ulanylýan reagentler mikrofliid çipleriň köpüsiniň poslamagyna sebäp bolany üçin, çipdäki suwuk-suwuk çykarmak gaty çäklidir. .Bu ýerde, mikroarraý esasly gaty fazany çykarmak usullaryny görkezýäris we olaryň artykmaçlyklaryny we kemçiliklerini deňeşdirýäris.
Silikon, biokompatisiýa, durnuklylyk we üýtgetmegiň aňsatlygy sebäpli nuklein kislotalary bilen gabat gelýän substrat materialdyr [22].Möhüm zat, kremnit ýa-da beýleki materiallar bilen üýtgedilende, bu pH pes pH, ýokary duz şertlerinde ýokary pH şertlerinde negatiw zarýadlanan nuklein kislotalaryny adsorbirlemek häsiýetlerini görkezýär.Bu hadysa esaslanyp, nuklein kislotasyny arassalamak bolýar.
Silisiýa esasly materiallaryň dürli görnüşleri, kremniniň monjuklary, poroşoklar, mikrofiber süzgüçleri we kremniniň membranalary ýaly mikrofliidlerde nuklein kislotasyny çykarmak üçin ulanyldy [23, 24, 25, 26].Materialyň häsiýetlerine baglylykda, kremniý esasly materiallar mikroshemalarda dürli usullar bilen ulanylyp bilner.Mysal üçin, kremniniň granulalary, poroşoklar we täjirçilik nanofiltrleri mikrofliid çipleriniň gözeneklerine ýa-da mikrokanellerine ýerleşdirilip, nusgalardan nuklein kislotalary çykarmaga kömek edip biler [27, 28, 29].Faceerüsti üýtgedilen kremniniň membranalary hem az bahadan DNK-ny patogenlerden çalt arassalamak üçin ulanylyp bilner.Mysal üçin, Wang we başgalar.[30] Denatirleme güýçlendirme reaksiýalaryny wezikul-araçylykly zynjyr çalşygy bilen sitosan oligosakkaridleri bilen örtülen kremniniň membranalary bilen birleşdirip, 102-108 koloniýa emele getiriji bölümleri üstünlikli kesgitleýän köpugurly göçme ulgam girizildi.(CFU) / ml Vibrio parahaemolitik.we wirusyň barlygy aňsat görünýärdi.Powell we başgalar.[31] Soňra kremniý esasly mikroarraýlar gepatit C wirusyny (HCV), adam immunitet ýetmezçiligi wirusyny (AIW), Zika wirusyny we adam papillomawirusyny we awtomatiki ýaýramagyny kesgitlemek üçin ulanyldy, onda RNK wiruslaryny ele almak üçin 1,3 μl agyr mikroreaktor döredildi.we situ güýçlendirmekde ýerine ýetiriň.Bu usullardan başga-da, ýerüsti üýtgedilen kremniniň mikrokolunlary hem nuklein kislotasynyň çykarylmagynda möhüm rol oýnaýar, sebäbi üýtgediji materialyň geometriýasy we häsiýetleri gazuw netijeliligini ep-esli ýokarlandyrýar.Çen we başgalar.]Bu mikrofliid enjam, ýokary ýer meýdanyndan ses gatnaşygy dizaýnyna has ýokary çykaryş netijeliligini gazanmak üçin kremniý substratda 0,25 sm2 mikropilleri birleşdirýär.Bu dizaýnyň artykmaçlygy, mikrofliid enjamynyň 95% -e çenli nuklein kislotasyny çykarmak netijeliligini gazanmagydyr.Silikon esasly bu strategiýalar, az bahadan çalt izolýasiýa edilýän nuklein kislotalarynyň ähmiýetini görkezýär.Mikrofliid çipler bilen bilelikde kremniý esasly gazyp almak strategiýalary diňe bir nuklein kislotasyny tapmagyň netijeliligini ýokarlandyryp bilmez, analitik enjamlaryň miniatýurizasiýasyny we integrasiýasyny hem ýeňilleşdirer [20].
Magnit bölüniş usullary, magnit bölejiklerini daşarky magnit meýdanynyň barlygynda nuklein kislotalaryny izolirlemek üçin ulanýarlar.Köplenç ulanylýan magnit bölejiklerine kremnit, amin we karboksil bilen örtülen Fe3O4 ýa-da Fe-Fe2O3 magnit bölejikleri degişlidir [33,34,35,36].Silikon esasly SPE usullary bilen deňeşdirilende magnit bölejikleriniň tapawutlandyryjy aýratynlygy, daşarky magnitler bilen manipulýasiýa we gözegçilik aňsatlygydyr.
Nuklein kislotalar bilen kremniniň arasyndaky elektrostatik täsiri ulanyp, ýokary duz we pes pH şertlerinde nuklein kislotalary kremnit bilen örtülen magnit bölejikleriniň üstünde adsorbsiýa edilýär, pes duz we ýokary pH şertlerinde molekulalary ýuwup bolýar. ýene..Silisiýa bilen örtülen magnit monjuklar, magnit bilen dolandyrylýan hereketi ulanyp, uly göwrümli nusgalardan (400 μL) DNK çykarmaga mümkinçilik berýär [37].Demonstrasiýa hökmünde Rodriges-Mateos we başgalar.[38] Magnit monjuklaryň dürli kameralara geçirilmegine gözegçilik etmek üçin sazlanyp bilinýän magnitler ulanyldy.Silisiýa bilen örtülen magnit bölejiklerine esaslanyp, LAMP tersine transkripsiýany kesgitlemek (RT-LAMP) üçin hapa suwlaryň nusgalaryndan 470 nusga / ml SARS-CoV-2 genom RNK çykarylyp bilner we jogap 1 sagadyň dowamynda okalýar.ýalaňaç göz (2a surat).
Magnit we gözenekli materiallara esaslanýan enjamlar.SARS-CoV-2 RNK kesgitlemek üçin IFAST RT-LAMP mikrofliid enjamynyň konseptual diagrammasy ([38] bilen uýgunlaşdyryldy).b Bukal swab nuklein kislotasynyň dSPE üçin merkezden gaçyryş mikro enjamy ([39] uýgunlaşdyryldy).c FTA® kartoçkasy bilen gurlan öz-özi işleýän nusga konsentratory ([50] bilen uýgunlaşdyryldy).d Çitosan bilen üýtgedilen Fusion 5 süzgüç kagyzy ([51] bilen uýgunlaşdyryldy).SARS-CoV-2 agyr ýiti dem alyş sindromy koronawirus 2, RT-LAMP ters transkripsiýa aýlawy izotermiki güýçlendirme, FTA tapyjy tehnologiýa hyzmatdaşlary, NA nuklein kislotasy
Oňyn zarýadly magnit bölejikleri nuklein kislotasynyň fosfat oňurgasyny birikdirmek üçin amatlydyr.Duzyň belli bir konsentrasiýasynda, nuklein kislotalaryň otrisatel zarýadlanan fosfat toparlary magnit birleşýän bölejikleriň üstünde oňyn zarýad alyp biler.Şonuň üçin nuklein kislotalary çykarmak üçin gödek we ýokary dykyzlykly amin toparlary bolan magnit nanobölejikler işlenip düzüldi.Magnit bölünişikden we blokirlemeden soň PCR-de magnit nanopartikullar we DNK toplumlary gönüden-göni ulanylyp bilner, bu çylşyrymly we köp wagt arassalamak we elitasiýa amallarynyň zerurlygyny aradan aýyrýar [35].Negativearamaz karboksil toparlary bilen örtülen magnit nanobölejikler, ýokary konsentrasiýaly polietilen glikol we natriý hlorid erginlerinde ýüzlere ýerleşdirilen nuklein kislotalary aýyrmak üçin hem ulanylýar [36].Surfaceerüsti üýtgedilen magnit monjuklar bilen DNK çykarmak soňraky güýçlendirme bilen utgaşýar.Dignan we başgalar.[39] nuklein kislotasynyň öňüni almak üçin awtomatlaşdyrylan we göçme merkezden gaçyryş mikrofliid platformasyny suratlandyrdy, tehniki däl işgärlere ony ýerinde ulanmaga mümkinçilik berdi.Mundan başga-da, nuklein kislotasynyň derňewi üçin amatly usul bolan izolirlenen DNK-nyň LAMP bilen utgaşyklygy, enjamlaryň minimal talaplaryny we kolorimetriki barlaglar üçin laýyklygyny görkezýär (2-nji surat).
Magnit monjuk usullary awtomatiki gazyp almak mümkinçiligini hödürleýär, olaryň käbiri täjirçilik awtomatlaşdyrylan nuklein kislotasy ekstraktorlarynda bar [KingFisher;ThermoFisher (Waltham, MA, ABŞ), QIAcube® HT;CapitalBio (Pekin, Hytaý) we Biomek®;Bekman (Maýami, ABŞ).), Florida, ABŞ)].Magnit monjuklary mikrofliidikler bilen birleşdirmegiň artykmaçlyklary, molekulýar diagnostikanyň ösmegine itergi berip biljek nuklein kislotalary netijeli awtomatiki çykarmak üçin ulanylyp bilner;şeýle-de bolsa, magnit monjuklaryň mikrofliidikler bilen utgaşmagy, magnit monjuklary takyk manipulirlemek üçin çylşyrymly dolandyryş ulgamlaryna bil baglaýar, bu bolsa POCT-de magnit monjuklaryň mundan beýläk ulanylmagyny çäklendirýän täjirçilik önümleriniň uly we gymmatdygyny düşündirýär.
Nuklein kislotasyny kesgitlemek üçin üýtgedilen nitroselluloza süzgüçleri, Finders Technology Associates (FTA) kartoçkalary, polietersulfon esasly süzgüç kagyzlary we glikan bilen örtülen materiallar ýaly birnäçe gözenekli materiallar ulanyldy [40, 41, 42, 43, 44].Süýümli kagyz ýaly gözenekli süýümli materiallar ilki uzyn süýümli DNK molekulalaryny süýümler bilen fiziki taýdan birikdirip DNK-ny izolirlemek üçin ulanyldy.Ownuk gözenekler DNK molekulalarynyň güýçli fiziki çäklendirilmegine getirýär, bu bolsa DNK çykarylyşyna oňyn täsir edýär.Süýümli kagyzyň dürli gözenek ululyklary sebäpli, çykaryş netijeliligi DNK güýçlendirmek zerurlyklaryny kanagatlandyryp bilmeýär [45, 46].FTA kartoçkasy kazyýet lukmançylygy pudagynda ulanylýan we molekulýar diagnostikanyň beýleki ugurlarynda giňden ulanylýan täjirçilik süzgüç kagyzy.Öýjük membranalaryny nusga almak üçin dürli himiki maddalar bilen emdirilen sellýuloza süzgüçli kagyzy ulanmak arkaly, goýberilen DNK 2 ýyla çenli zaýalanmakdan goralýar.Recentlyaňy-ýakynda, SARS-CoV-2, leýşmaniaz we gyzzyrma ýaly dürli patogenleri molekulýar kesgitlemek üçin emdirilen sellýuloza kagyzy işlenip düzüldi [47,48,49].Izolirlenen plazmadaky AIW gönüden-göni lizlenýär we wirusly nuklein kislotasy konsentratorda gurlan FTA® akym membranasynda baýlaşdyrylýar, bu nuklein kislotasynyň netijeli öndürilmegine mümkinçilik berýär [50] (2-nji surat).FTA kartoçkalaryny ulanyp, nuklein kislotasyny ýüze çykarmakdaky esasy mesele, guanidin we izopropanol ýaly himiki maddalaryň soňraky güýçlendirme reaksiýalaryny saklamagydyr.Bu meseläni çözmek üçin, DNK molekulalarynyň we süýümli süzgüç kagyzlarynyň fiziki birleşmeginiň artykmaçlyklaryny we ýokary täsirli nuklein kislotasyny çykarmak üçin DNK-nyň elektrostatik adsorbsiýasyny özünde jemleýän Fusion 5 sitosan üýtgedilen süzgüç kagyzy taýýarladyk. ..süzgüç süýümleri [51] (2-nji surat).Edil şonuň ýaly, Zhu we başgalar.[52] Zika wirusynyň RNK-ny çalt izolýasiýa etmek we tapmak üçin situ kapilýar mikrofliid ulgamyna esaslanýan sitosan üýtgedilen PCR usulyny görkezdi.Nuklein kislotalary, çitosanyň açyk / öçürmek häsiýetine esaslanyp, garyşyk lizat / PCR gurşawynda adsorbsirlenip / desorbirlenip bilner.açyk we ýapyk ”, pH-e jogap berýär.
Aboveokarda belläp geçişimiz ýaly, bu strategiýalar dürli gaty fazaly materiallaryň artykmaçlyklaryny birleşdirýär we mikrofliidlerde nuklein kislotasyny çykarmagyň netijeliligini ýokarlandyrýar.Amaly amalyýetlerde bu materiallaryň köp mukdarda ulanylmagy tygşytly däl, ýerüsti bejermek ýa-da umumy materiallaryň bu materiallar bilen ýerüsti üýtgemegi hem olaryň işini gorap biler.Şonuň üçin bu strategiýalaryň synag synagyndan soň durmuşa geçirilmegi çykdajylary azaldyp biler diýip hasaplanýar.
Mikrofliid platformalarynda nuklein kislotasyny barlamak köplenç kiçi göwrümli göwrümleri ulanýar (<100 µl), şonuň üçin aşaky akymlary kesgitlemek üçin amatly (optiki, elektrik we magnit) signala öwrülmek üçin maksatly nuklein kislotalaryny güýçlendirmek talap edilýär [53, 54]. Mikrofliid platformalarynda nuklein kislotasyny barlamak köplenç kiçi göwrümli göwrümleri ulanýar (<100 µl), şonuň üçin aşaky akymlary kesgitlemek üçin amatly (optiki, elektrik we magnit) signala öwrülmek üçin maksatly nuklein kislotalaryny güýçlendirmek talap edilýär [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]. Mikrofliid platformalarynda nuklein kislotalary barlanylanda, ownuk nusga göwrümleri (<100 µL) köplenç ulanylýar, şonuň üçin maksatly nuklein kislotalaryny soňraky ýüze çykarmak üçin amatly signala öwürmek zerur (optiki, elektrik we magnit) [53, 54].53 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 ]。微 流 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 53 100 53 53 53 53 53 53 ]。 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]]. Mikrofliid platformalarynda nuklein kislotalary ýüze çykarmak, adatça ownuk nusga göwrümlerini (<100 μl) ulanýar, bu bolsa soňraky ýüze çykarmak (optiki, elektrik we magnit) signallaryna öwürmek üçin maksatly nuklein kislotalaryny ýörite zondlar bilen güýçlendirmegi talap edýär [53, 54]] .Mikrofliidiki nuklein kislotasynyň güýçlendirilmegi reaksiýalary çaltlaşdyryp, kesgitlemegiň çäklerini optimizirläp, nusga talaplaryny azaldyp we kesgitlemegiň takyklygyny ýokarlandyryp biler [55, 56].Soňky ýyllarda çalt we takyk kesgitlemegiň amala aşyrylmagy bilen mikrofliidlerde PCR we käbir izotermiki güýçlendirme reaksiýalary ýaly mikrofliidlerde dürli nuklein kislotasyny güýçlendirmek usullary ulanyldy.Bu bölümde mikrofliid ulgamlaryna esaslanýan nuklein kislotasyny tapmagyň usullary jemlener.
PCR, organizmiň DNK köpeltmek prosesiniň simulýasiýasy bolup, teoriýasy başga bir ýerde jikme-jik beýan edilýär we bu ýerde ara alnyp maslahatlaşylmaz.PCR ekspensial tizlikde gaty az mukdarda DNK / RNK güýçlendirip, PCR-ni nuklein kislotalary çalt tapmak üçin güýçli gural edip biler.Soňky onýyllyklarda PCR termiki welosiped ulgamlary bilen enjamlaşdyrylan köp göçme mikrofliid enjamlary ideg nokadynyň zerurlyklaryny kanagatlandyrmak üçin işlenip düzüldi [57, 58].Çipdäki PCR-i dürli temperatura gözegçilik usullaryna laýyklykda dört görnüşe (adaty, üznüksiz akym, giňişleýin kommutasiýa we konwektiw PCR) bölmek bolar [59].Mysal üçin, Gee we başgalar.]Seýilgäh we ş.m.[61] inçe film PCR, elektrodlary we barmak bilen işleýän polimetilsiloksan esasly mikrofliid modulyny birleşdirip, ýönekeý patogen derňew çipini gurdy.Şeýle-de bolsa, iki eserde adaty PCR-iň umumy kemçilikleri bar.PCR termiki welosiped sürmegi talap edýär, bu enjamyň miniatýurizasiýasyny we synag wagtyny gysgaldýar.
Bu meseläni çözmek üçin üznüksiz akym esasly mikrofliid we giňişlige çalyşýan PCR-iň ösüşi möhümdir.Uzyn serpantin kanalyny ýa-da gysga göni kanal ulanyp, üznüksiz akym PCR üç sany gyzdyryjy zolakda reagentleri çipden daşary nasos bilen işjeň aýlamak arkaly çalt güýçlendirme üpjün edip biler.Bu amal, dürli reaksiýa temperaturalarynyň arasyndaky geçiş tapgyryndan üstünlikli gaça durýar we şeýlelik bilen synag wagtyny ep-esli azaldar [62] (3-nji surat).Jung et al.]Nuklein kislotasyny güýçlendirmek üçin PCR mikroçipi dürli temperaturada üç sany ýyladyş blokynyň üsti bilen aýlanar: 1. Denaturasiýa bloky 94 ° C, 2. 58 ° C-de ýapyş bloky, 3. 72 ° C-de giňelme bloky.
PCR-ni mikrofliidikada ulanmak.DirRT-qPCR-iň mikrofliid platformasynda shematiki şekillendirilmegi ([60] -dan uýgunlaşdyryldy).b pentylan kanalyna esaslanýan üznüksiz akym PCR mikroarraýynyň shematiki görnüşi ([62] -den uýgunlaşdyryldy).c Mikroçipden, üç sany ýyladyş blokyndan we basgançakly hereketlendirijiden ([63] uýgunlaşdyrylan) aýlanýan PCR genetiki analizatorynyň shematiki görnüşi.d Merkezden gaçyryş we gurnama termokonveksiýa PCR-iň diagrammasy ([64] -den düzüldi).DirRT-qPCR, göni mukdarda ters transkripsiýa polimeraza zynjyr reaksiýasy
Kapilýarlary we aýlawlary ýa-da hatda inçe plitalary ulanyp, konweksiýa PCR daşarky nasos zerurlygy bolmazdan tebigy erkin termiki konweksiýa arkaly nuklein kislotalaryny çalt güýçlendirip biler.Mysal üçin, PCR aýlawly mikrokanelde merkezden gaçyryş bilen termiki tigir sürüşini ulanýan, aýlanýan ýyladyş tapgyrynda siklik olefin polimer mikrofliid platformasy işlenip düzüldi (64-nji surat).Reaksiýa çözgüdi, mikrokanelde ýyllyk gurluşy bilen ýokary we pes temperaturany yzygiderli çalyşýan termiki konweksiýa bilen hereket edýär.Güýçlendirmek prosesi 10 minutda 70.5 pg / kanal kesgitlemek çäkleri bilen tamamlanyp bilner.
Garaşylyşy ýaly, çalt PCR doly birleşdirilen nusga-jogap molekulýar anyklaýyş we multiplex derňew ulgamlary üçin güýçli guraldyr.Çalt PCR, COVID-19 pandemiýasynyň netijeli dolandyrylmagyna goşant goşýan SARS-CoV-2-ni ýüze çykarmak üçin zerur wagty ep-esli azaldar.
PCR POCT üçin laýyk däl çylşyrymly termiki tigirçini talap edýär.Recentlyaňy-ýakynda mikrofliidlere izotermiki güýçlendiriş usullary ulanyldy, şol sanda LAMP, rekombinaza polimeraza güýçlendirme (RPA) we nuklein kislotasynyň yzygiderliligine esaslanýan güýçlendirme [65,66,67,68].Bu usullar bilen nuklein kislotalary hemişelik temperaturada güýçlendirilip, molekulýar diagnostika üçin arzan bahaly, ýokary duýgur göçme POCT enjamlarynyň döredilmegine kömek edýär.
Throughokary mikrofliidiki esasly LAMP barlaglary ýokanç keselleri köp tapmaga mümkinçilik berýär [42, 69, 70, 71].Merkezden gaçyryş mikrofliod ulgamy bilen bilelikde LAMP nuklein kislotasyny tapmagyň awtomatlaşdyrylmagyny hasam aňsatlaşdyryp biler [69, 72, 73, 74, 75].Aýlanmak we reaksiýa berýän SlipChip, LAMP [76] ulanyp, birnäçe parallel bakteriýany wizual kesgitlemek üçin işlenip düzüldi (4a surat).Derňewde optimallaşdyrylan LAMP ulanylanda, floresan signalyň-sesiň gatnaşygy takmynan 5 esse, genom DNK-nyň kesgitleme çägi 7.2 nusga / μl ýetdi. Mundan başga-da, “Bacillus sereus”, “Escherichia coli”, “Salmonella enterica”, “Vibrio fluvialis” we “Vibrio parahaemolyticus” ýaly bäş sany umumy iýmit siňdiriş bakteriýa patogeniniň barlygy <60 minutda usul esasynda şekillendirildi. Mundan başga-da, “Bacillus sereus”, “Escherichia coli”, “Salmonella enterica”, “Vibrio fluvialis” we “Vibrio parahaemolyticus” ýaly bäş sany umumy iýmit siňdiriş bakteriýa patogeniniň barlygy <60 minutda usul esasynda şekillendirildi.Mundan başga-da, iýmit siňdiriş ulgamynyň bäş sany umumy bakterial patogeniniň, şol sanda Bacillus sereus, Escherichia coli, Salmonella enterica, Vibrio fluvialis we Vibrio parahaemolyticus barlygy 60 minutdan az wagtyň içinde bu usul bilen şekillendirildi.60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 6060 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60弧菌 弧菌 弧菌 IP HIPMundan başga-da, “Bacillus sereus”, “Escherichia coli”, “Salmonella enterica”, “Vibrio fluvius” we “Vibrio parahaemolyticus” ýaly bäş sany umumy bakterial aşgazan-içege patogeniniň bolmagy, bu usulyň kömegi bilen 60 minutdan az wagtyň içinde şekillendirildi.
LAMP-nyň mikrofliidikadaky artykmaçlyklary, beýlekiler bilen bir hatarda, çalt jogap bermek we miniatýurlaşdyrylan kesgitleme.Şeýle-de bolsa, reaksiýanyň temperaturasy (70 ° C töweregi) sebäpli, LAMP wagtynda aerozollar hökmany suratda döredilýär we netijede ýokary ýalan polo positiveitel bolýar.Derňew aýratynlygy, deslapky dizaýn we temperatura gözegçiligi hem LAMP üçin optimizirlenmeli.Mundan başga-da, bir çipde köp maksatly kesgitlemäni amala aşyrýan çip dizaýnlary gaty möhümdir we işlenip düzülmelidir.Mundan başga-da, LAMP bir çipde birleşdirilen köp maksatly kesgitlemek üçin amatly, bu möhüm ähmiýete eýe, ýöne ösüş üçin henizem köp ýer bar.
LAMP-nyň ýokary ýalan polo positiveitel derejesi RPA bilen bölekleýin peselip biler, sebäbi reaksiýanyň pes temperaturasy (~ 37 ° C) bugarmak meselesiniň az bolmagyna sebäp bolýar [77].RPA ulgamynda iki garşydaş primer rekombinaza baglamak arkaly DNK sintezini başlaýar we güýçlendirmek 10 minudyň içinde tamamlanyp bilner [78,79,80,81].Şonuň üçin tutuş RPA prosesi PCR ýa-da LAMP-den has çalt.Soňky ýyllarda mikrofliid tehnologiýasy RPA-nyň tizligini we takyklygyny hasam gowulandyrmak üçin görkezildi [82,83,84].Mysal üçin, Liu we başgalar.]ýekeje mikrofliid ulgamyna.Surat 4b).Ectionüze çykarmagyň çägi 1 göçürme / µl ýa-da 30 nusga / nusga bolup, ýüze çykarmak takmynan 30 minutda tamamlanyp bilner.Kong we ş.m.geýip bolýan mikrofliid enjamyny döretdiler.[86] RPA ulanyp, AIW-1 DNK-ny çalt we gönüden-göni anyklamak üçin bedeniň temperaturasyny we jübi telefonyna esaslanýan floresan kesgitleme ulgamyny ulandy (4c surat).Geýip bolýan RPA barlagy, 24 minutyň içinde 100 nusga / ml maksat yzygiderliligini kesgitleýär we çeşme çäkli şertlerde AIW-1 ýokaşan bäbeklere çalt diagnoz goýmak üçin uly mümkinçilikleri görkezýär.
Bejeriş nokadynda izotermiki güýçlendirme (POCT).Aýlanmak we reaksiýa öndürmek we öndürmek SlipChip.Plazma kebşirlenenden soň, ýokarky we aşaky çipler iň soňky çipi emele getirmek üçin hozlar toplumy bilen ýygnandy (76-dan düzüldi).b COVID-19 kesgitlemek üçin MI-IF-RPA ulgamynyň shemasy ([85] -den düzüldi).c AIW-1 DNK-ny çalt kesgitlemek üçin geýip bolýan RPA synagynyň shemasy ([86] -dan düzüldi).SE Salmonella enterica, VF Vibrio fluvius, VP Vibrio parahaemolyticus, BC Bacillus sereus, EC Escherichia coli, FAM karboksifluoressein, adam immunitet ýetmezçiligi wirusy AIW, RPA rekombinaza polimeraza güýçlendirme, LED ýagtylyk çykaryjy diod, MI-IF-RPA Mikrofluidics Integrated L Güýçlendirmek
Mikrofliid esasly RPA çalt ösýär, ýöne çip ýasamak we reaksiýa sarp etmek bahasy gaty ýokary we bu tehnologiýanyň elýeterliligini ýokarlandyrmak üçin azaldylmalydyr.Mundan başga-da, RPA-nyň ýokary duýgurlygy, aýratyn-da hapalanan ýagdaýynda, aýratyn däl önümleriň güýçlendirilmegine täsir edip biler.Bu çäklendirmeler RPA-nyň mikrofliod ulgamlarynda ulanylmagyna täsir edip biler we hasam optimizasiýa laýyk bolup biler.POCT-de RPA esasly mikrofliid strategiýalarynyň ýerine ýetirilişini gowulandyrmak üçin dürli maksatly niýetlenen desgalar we zondlar hem zerurdyr.
Cas13 we Cas12a, nuklein kislotalary tötänleýin bölmek ukybyna eýedir we şeýlelik bilen ýüze çykarmak we anyklaýyş gurallary hökmünde ösdürilip bilner.Cas13 we Cas12a degişlilikde DNK ýa-da RNK nyşana almak üçin işjeňleşdirilýär.Belok işjeňleşdirilenden soň, golaýdaky beýleki nuklein kislotalary bölüp başlaýar, şondan soň patogen aýratyn nuklein kislotalaryny nyşana alýan RNK-lary söndürilen floresan zondlary ýapyp we floresan goýberip biler.Bu teoriýa esaslanyp, Kellner we başgalar.[87] Cas13 esasly usul döredildi [Specörite ýokary duýgurlyk ferment habarçysyny açmak (ŞERLOK)] we Broýton we ş.m.[88] Cas12a [DNIS endonukleýasyny (DTECR) nyşana alýan CRISPR Trans Reporter) esasly başga bir çemeleşme döretdi.
Soňky ýyllarda CRISPR esasly nuklein kislotalary tapmagyň dürli usullary peýda boldy [89, 90].Adaty CRISPR esasly usullar, köplenç nuklein kislotasyny çykarmak, güýçlendirmek we CRISPR kesgitlemek ýaly köp amallar sebäpli köp wagt talap edýär we köp zähmet talap edýär.Suwuklyklaryň howa täsir etmegi, ýalan oňyn netijelere ýol açyp biler.Aboveokardakylary göz öňünde tutup, CRISPR esasly ulgamlar optimizasiýa gaty mätäç.
Paralel ýagdaýda 24 derňew geçirip bilýän pnewmatik gözegçilikde saklanýan mikrofliid platformasy CRISPR-Cas12a we CRISPR-Cas13a kesgitlemek programmalary üçin döredildi [91].Ulgam nuklein kislotasynyň güýçlendirilmeginden geçýän we femtomolar DNK we RNK nusgalaryny awtomatiki kesgitleýän floresan kesgitleýji enjam bilen enjamlaşdyrylandyr.Çen we başgalar.[92] merkezden gaçyryş mikrofliidikasynda CRISPR-Cas12a ulgamy bilen birleşdirilen rekombinaza güýçlendirme (5a surat).Bu iş, bu iki prosesi birleşdirmegiň kynlygyny ýeňip geçýär, sebäbi Cas12a habarçy DNK-ny siňdirip we güýçlendirmek prosesini saklap bilýär.Mundan başga-da, Çen we başgalar.[92] goşmaça prosesi awtomatiki tamamlamak üçin merkezden gaçyryş mikrofliid dolandyryşynda reaksiýa reagentlerini öňünden saklady.Başga bir eserde Silwa we başgalar.[93] CRISPR / Cas12a güýçlendirilmezden anyklaýyş usuly we SARS-CoV-2 kesgitlemek üçin smartfon döredildi (5b surat).Jübi telefonyna esaslanýan güýçlendirme ulgamy hökmünde tanalýan bu gözleg, mikrofliid kanallarynda katalaza öndürýän köpürjik signallaryny smartfon wizuallaşdyrmaga esaslanýan CRISPR / Cas bagly fermenti öz içine alýar.Öň güýçlendirilmezden 50 nusgadan / µl nuklein kislotasynyň duýgur tapylmagy, nusga sanjymyndan signal okalmagyna çenli bary-ýogy 71 minut dowam edýär.
CRISPR esasly nuklein kislotasyny kesgitlemegiň usullary.CRISPR esasly toplumlaýyn molekulýar diagnostika üçin merkezden gaçyryş POCT ([92] -den düzüldi).b SARS-CoV-2-iň smartfon esasly derňewi üçin CASCADE synagynyň ösüşi ([93] -den düzüldi).RAA rekombinaza güýçlendirme, PAM ýanaşyk protospacer motif, CRISPR toparlaýyn gysga palindrom yzygiderli gaýtalanýar, CRISPR / CAS bagly fermentler bilen öýjükli telefon güýçlendirilmezden CASCADE ulgamy, 1-etil-3- [3-dimetilaminopropil] karbodiimid gidroklorid EDC
Nuklein kislotasyny tapmagyň iň soňky ädimi hökmünde signallary anyklamak anyklaýyş netijelerini gönüden-göni görkezýär we täsirli, duýgur we takyk POCT-iň ösmeginde möhüm faktor bolup durýar.Signallary floresan, elektrohimiýa, kolorimetriki we magnit strategiýalary ýaly dürli usullar bilen okamak mümkin.Bu bölümde her çemeleşmäniň esaslaryny beýan edýäris we mikrofliidiki ýokanç keselleriň molekulýar diagnostikasyny deňeşdirýäris.
Floresan esasly strategiýalar, ajaýyp duýgurlygyň, arzan bahanyň, işlemegiň aňsatlygynyň we ideg derňewiniň ajaýyp artykmaçlyklary sebäpli ýokanç keselleri POCT anyklamak üçin giňden ulanylýar [94, 95].Bu strategiýalar, kesgitlenýän signal (floresan güýçlendirmek ýa-da söndürmek) döretmek üçin floresan boýaglar we nanomateriallar ýaly bellikli floroforlary ulanýar.Bu tapyndy, floresan esasly strategiýalaryň göni floresan belliklere, signallara we signallara garşy floresan kesgitlemelere bölünip biljekdigini görkezýär [96].Göni floresan belligini kesgitlemek, belli bir maksat bilen saýlanylanda belli bir mukdarda floresan döredýän belli ligandalary bellemek üçin ýörite floresan bellikleri ulanýar.Signal esasly floresan kesgitlemek üçin, floresan signalyň hili gyzyklanmanyň ululygy bilen oňyn baglanyşyklydyr.Floresan intensiwligi nyşanyň ýoklugynda ähmiýetsizdir we ýeterlik mukdarda maksat bar bolanda kesgitlenýär.Munuň tersine, “signal öçürilen” floresan bilen ýüze çykarylan floresanlygyň intensiwligi nyşanyň mukdaryna ters proporsionaldyr, başda iň ýokary baha ýetýär we maksat ulaldylandan soň kem-kemden azalýar.Mysal üçin, CRISPR-Cas13a nyşana bagly trans-ýaryş mehanizmini ulanmak, Týan we ş.m.[97] göni transkripsiýadan aýlanyp geçýän RNK-lary ýüze çykarmak üçin täze tanamak strategiýasy döredildi (6a surat).Goşmaça maksatly RNK-lar bilen baglanyşdyrylanda, CRISPR-Cas13-RNA toplumy işjeňleşdirilip, belli bir habarçy RNA-lary tarapyndan transkolletiki bölünişige sebäp bolup biler.Floresan bellikli habarçy [florofor (F)] söndüriji (Q) bilen öçürilýär we işjeňleşdirilen toplum bilen ýapylanda floresan.
Elektrokimiki tapmagyň artykmaçlygy ýokary kesgitleme tizligi, aňsat önümçilik, arzan bahaly, götermek aňsat we awtomatiki dolandyryş.POCT programmalary üçin güýçli analitiki usul.Grafen meýdan effektli tranzistorlar Gao we başg.]
Kolorimetriki gözlegler, göterijiligiň, arzan bahanyň, taýýarlygyň aňsatlygynyň we wizual okamagyň artykmaçlyklaryndan peýdalanyp, POCT programmalarynda ulanyldy.Kolorimetriki kesgitleme peroksidaza ýa-da peroksidaza meňzeş nanomateriallaryň okislenmegini, nanomateriallaryň jemlenmegini we maksatly nuklein kislotalarynyň barlygy baradaky maglumatlary görünýän reňk üýtgemelerine öwürmek üçin görkeziji boýaglary goşup biler [99, 100, 101].Golderi gelende aýtsak, altyn nanobölejikler kolorimetriki strategiýalary işläp düzmekde giňden ulanylýar we çalt we möhüm reňk üýtgemelerini amala aşyrmak ukyby sebäpli ýokanç keselleriň situ diagnozy üçin POCT kolorimetriki platformalaryny ösdürmäge gyzyklanma artýar [102].Toplumlaýyn merkezden gaçyryş mikrofliid enjamy [103] bilen, hapalanan süýt nusgalarynda iýmitlenýän patogenler 10 bakteriýa öýjüginiň derejesinde awtomatiki usulda tapylyp bilner we netijeleri 65 minudyň içinde wizual görnüşde okap bolýar (6-njy surat).
Magnit duýgurlyk usullary magnit materiallaryny ulanyp analitikleri takyk kesgitläp biler we soňky onýyllyklarda POCT programmalaryna uly gyzyklanma bildirildi.Magnit duýmak usullarynyň gymmat optiki komponentler däl-de, arzan bahaly magnit materiallary ýaly özboluşly artykmaçlyklary bar.Şeýle-de bolsa, magnit meýdanynyň ulanylmagy ýüze çykaryş netijeliligini ýokarlandyrýar we nusga taýýarlyk wagtyny gysgaldýar [104].Mundan başga-da, magnit gözleginiň netijeleri biologiki nusgalaryň ujypsyz magnit fon signaly sebäpli ýokary aýratynlygy, duýgurlygy we ýokary signal-ses sesini görkezýär [105].Sharma we başgalar.ykjam mikroçip platformasyna magnit tuneli çatrygyndaky biosensor birleşdirdi.[106] patogenleri köpeltmek üçin (6-njy surat).Biosensorlar patogenlerden izolirlenen subnanomolar nuklein kislotalaryny duýgurlyk bilen tapýarlar.
Adaty signallary kesgitlemek usuly.Cas13a-nyň giperlokalizirlenen kesgitlemesi ([97] -den uýgunlaşdyryldy).b Grafen nanobiosensor FET, Lyme GroES scFv bilen bilelikde (98-den düzüldi).c Merkezden gaçyryş mikrofliid çipinde iýmit bilen baglanyşykly patogenleri köpeltmek üçin kolorimetriki görkezijiler: maksatly patogenler bilen No.1 we No.3 nusgalar, we maksatly patogenler bolmazdan No.2, No. 4 we No. 5 nusgalar ([103] -den uýgunlaşdyryldy) .d Platforma, gurlan bloklaýjy güýçlendiriji, dolandyryş bölümi we signal öndürmek / almak üçin elektrik üpjünçiligi ýaly magnitli tunel çatrygyna esaslanýan biosensor ([106] uýgunlaşdyryldy).GFET Grafen FET, Escherichia coli, Escherichia coli, Salmonella tifimurium, Vibrio parahaemolitik, Vibrio parahaemolitik, Listeria monositogenleri, PC PC, PDMS Dimetikon, PMMA polimetil metakrilat
Aboveokardaky kesgitleme usullarynyň ajaýyp aýratynlyklaryna garamazdan, olaryň kemçilikleri bar.Bu usullar deňeşdirilýär (1-nji tablisa), jikme-jiklikleri bolan käbir programmalary goşmak bilen.
Mikrofliidikleriň, mikroelektromehaniki ulgamlaryň, nanotehnologiýa we materiallar ylmynyň ösmegi bilen ýokanç keselleri ýüze çykarmak üçin mikrofliid çipleriň ulanylmagy yzygiderli ösýär [55,96,107,108].Miniatýura enjamlarynyň we suwuklyklaryň takyk manipulýasiýasy anyklaýyş takyklygyna we çykdajyly bolmagyna kömek edýär.Şonuň üçin mundan beýläkki ösüş üçin çipleri optimizirlemek we kämilleşdirmek üçin tagalla edildi, netijede dürli gurluşlar we funksiýalar bilen dürli mikrofliid çipler ýüze çykdy.Bu ýerde mikrofliid platformalarynyň birnäçe umumy görnüşini gysgaça tanyşdyrýarys we olaryň häsiýetlerini deňeşdirýäris (oňaýsyz taraplary).Mundan başga-da, aşakda görkezilen mysallaryň köpüsi esasan SARS-CoV-2 bilen göreşmäge gönükdirilendir.
LOCC-ler iň köp ýaýran miniatýurlaşdyrylan çylşyrymly analitiki ulgamlardyr we olaryň amallary ýokary sanjymly, integrirlenen, awtomatlaşdyrylan we nusga sanjymyndan we taýýarlanyşyndan, akymyna gözegçilik we suwuklygy kesgitlemekden paralelleşdirilýär [109, 110].Suwuklyklar seresaplylyk bilen düzülen geometriýa we basyş gradiýentleri, kapilýar hereketleri, elektrodinamika, magnit meýdanlary we akustiki tolkunlar ýaly köp fiziki täsirleriň täsiri arkaly dolandyrylýar [111].LOCC ýokary analiz tizligi, kiçijik nusga ululygy, az sarp ediş, ýokary dolandyryş we iş netijeliligi bilen ýokary geçişli barlagda we köp kesgitlemekde ajaýyp artykmaçlyklary görkezýär;emma, LOCC enjamlary gaty näzik we önümçilik, gaplamak we interfeýs.Şeýle-de bolsa, köpeltmek we gaýtadan ulanmak uly kynçylyklar bilen ýüzbe-ýüz bolýar [96].Beýleki platformalar bilen deňeşdirilende, LOCC iň köp ulanylyş dürlüligi we iň oňat tehnologiýa utgaşyklygy taýdan özboluşly artykmaçlyklara eýedir, ýöne kemçilikleri hem görnüp dur, ýagny ýokary çylşyrymlylyk we pes gaýtalanma.Köplenç uly we gymmat bolan daşarky nasoslara baglylyk, olaryň POCT-de ulanylmagyny hasam çäklendirýär.
COVID-19 epidemiýasy wagtynda LOCC köp ünsi çekdi.Şol bir wagtyň özünde birnäçe tehnologiýany birleşdirýän birnäçe täze çip bar.Mysal üçin, smartfonlar göçme analitika enjamlary hökmünde giňden ulanylýar we LOCC integrasiýasy üçin uly mümkinçiliklere eýe.Gün we ş.m.]Başga bir mysal hökmünde Sundah we başg.] CATCH göçme LOCC bilen gabat gelýär we has ýokary öndürijilige ýetýär (takmynan 8 RNK nusgasy / μl; <otag temperaturasynda 1 sagat) [112]. CATCH göçme LOCC bilen gabat gelýär we has ýokary öndürijilige ýetýär (takmynan 8 RNK nusgasy / μl; <otag temperaturasynda 1 sagat) [112]. CATCH совместим с портизным LOCC и обеспечивает превосходную про проитительность (примно 8 копий РНК / мкл; <1 ч при комнатной муее) [112]. CATCH göçme LOCC bilen utgaşykly we ajaýyp geçirijiligi üpjün edýär (otag temperaturasynda takmynan 8 RNA nusgasy / µl; <1 sag) [112]. CATCH 与 便携式 LOCC 兼容 并 RNA RNA 8 RNA 拷贝 / μl ； 室温 <1 小时 112 [112]。 CATCH 与 便携式 LOCC 兼容 并 RNA RNA 8 RNA 拷贝 / μl ； 室温 <1 小时 112 [112]。 CATCH совместим с портныными LOCC һәм обладает превошходной про проитительностью (примерно 8 копий РНК / мкл; <1 часа при комнатной чине) [112]. CATCH göçme LOCC-ler bilen utgaşykly we ajaýyp öndürijilige eýe (takmynan 8 RNA nusgasy / µl; <otag temperaturasynda 1 sagat) [112].Mundan başga-da, molekulýar diagnostika üçin LOCC enjamlary wakuum, uzalma we elektrik meýdanlary ýaly käbir hereketlendiriji güýçleri hem ulanýarlar.Kang we başgalar.[113] wakuum plazmonik suwuk PCR çipini ulanyp, meýdançada COVID-19-a çalt we mukdar taýdan diagnoz goýmak üçin hakyky, ultra çalt nanoplazma-çip PCR görkezdi.Li we başgalar.[114] soň COVID-19 diagnozyny goýmaga mümkinçilik berýän uzaldylan mikrofliid çip döredildi.Platforma, nusganyň hil taýdan oňyn ýa-da otrisateldigini kesgitlemek üçin RT-LAMP güýçlendiriji ulgamyny ulanýar.Netijede, Ramahandran we başgalar.]ITP bilen, çig nazofargeal swab nusgalaryndan maksatly RNK awtomatiki arassalanyp bilner.Soňra Ramahandran we başgalar.]Mundan başga-da, täze pikirler yzygiderli ýüze çykýar.Jadhaw we başgalar.]Membrana bilen işleýän içerki süzgüçli mikrokaneller bir gezek ulanylýar.Enjam tüýkülik, nazofarinks we gözýaş ýaly dürli beden suwuklyklaryndan / eksudasiýalardan wiruslary özleşdirýär.Şeýlelik bilen, wirus titresi köp we wirusy Raman goly bilen takyk kesgitläp bolýar.
Oük merkezden gaçyryş mikrofliid platformasy bolup, ähli prosesler mikrostrukturaly substraty aýlaýan ýygylyk protokoly bilen dolandyrylýar [110].LOAD enjamy merkezden gaçyryş güýjüni möhüm hereketlendiriji güýç hökmünde ulanmak bilen häsiýetlendirilýär.Suwuklyklar kapilýar, Euler we Coriolis güýçlerine hem degişlidir.Merkezden gaçyryş enjamyny ulanyp, goşmaça daşarky turbalaryň, nasoslaryň, herekete getirijileriň we işjeň klapanlaryň zerurlygyny aradan aýyrmak bilen, radialdan içki ýagdaýa çenli yzygiderli suwuk işlemekde derňewler geçirilýär.Gysgaça aýdylanda, ýeke-täk dolandyryş usuly amaly ýönekeýleşdirýär.Centerük merkezinden şol bir aralykda şol bir mikrofliid kanalda suwuklygyň üstünde hereket edýän güýçler deňdir, bu bolsa kanalyň gurluşyny gaýtalamaga mümkinçilik berýär.Şeýlelik bilen, LOAD enjamlary adaty LOCC enjamlaryna garanyňda dizaýn we öndürmek üçin has ýönekeý we tygşytly, reaksiýalar esasan garaşsyz we parallel;muňa garamazdan, merkezden gaçyryş enjamlarynyň ýokary mehaniki güýji sebäpli elýeterli çip materialy çäklidir we kiçi göwrümli.maşyna.Şol bir wagtyň özünde, LOAD enjamlarynyň köpüsi diňe bir gezek ulanmak üçin niýetlenendir, bu uly göwrümli kesgitlemek üçin gymmatdyr [96, 117, 118, 119].
Soňky onýyllyklarda iň geljegi uly mikrofliid enjamlaryň biri hasaplanýan LOAD gözlegçileriň we öndürijileriň ünsüni özüne çekdi.Şeýlelik bilen, LOAD giňden kabul edildi we ýokanç patogenleri molekulýar anyklamak üçin ulanyldy [120, 121, 122, 123, 124], esasanam COVID-19 wirusy.Mysal üçin, 2020-nji ýylyň ahyrynda Ji we başg.[60] SARS-CoV-2 we bokurdak çişleriniň nusgalarynda A we B gripp ýokançlyklaryny çalt we awtomatiki paralel kesgitlemek üçin göni RT-qPCR barlagyny görkezdi.Soňra Siong we başgalar.[74] 40 minudyň içinde SARS-CoV-2 ýaly ýedi adam dem alyş koronawirusyny çalt, takyk we bir wagtda ýüze çykarmak üçin LAMP integrirlenen diskoid mikrofliid platformasyny hödürledi.2021-nji ýylyň başynda de Oliveýra we başgalar.[73] COVID-19-yň RT-LAMP molekulýar diagnozy üçin barmaklaryň rotatory bilen el bilen işleýän polistirol toner merkezden gaçyryş mikrofliid çipini görkezdi.Netijede, Dignan we başgalar.]Medved we ş.m.]Suarez we başgalar.]Bu mysallar COVID-19 molekulýar diagnostikasynda LOAD-yň uly peýdalaryny we wadasyny görkezýär.
1945-nji ýylda Müller we Klegg [125] ilkinji gezek süzgüç kagyzy we parafin ulanyp kagyzda mikrofliid kanallaryny görkezdiler.2007-nji ýylda “Waýtides” topary [126] belok we glýukoza barlagy üçin ilkinji işleýän kagyz platformasyny döretdi.Kagyz mikrofliidikler üçin ideal substrata öwrüldi.Kagyz gidrofil we gözenekli gurluş, ajaýyp biokompatisiýa, ýeňil agram, çeýeligi, bukulmagy, arzan bahasy, ulanylyş aňsatlygy we amatlylygy ýaly mahsus aýratynlyklara eýedir.Klassiki µPAD-lar kagyz substratlarynda gurlan gidrofil / gidrofob gurluşlardan durýar.Üç ölçegli gurluşa baglylykda μPAD-lary iki ölçegli (2D) we üç ölçegli (3D) μPAD-lara bölmek mümkin.2D µPAD-lar mikrofliid kanallaryny emele getirmek üçin gidrofobiki araçäkleri emele getirip, 3D µPAD-lar adatça 2D mikrofliid kagyz gatlaklaryndan, käte kagyz bukulmagy, süýşmek usullary, açyk kanallar we 3D çap etmek arkaly öndürilýär [96].ADPAD-daky suwly ýa-da biologiki suwuklyklar, esasan, daşarky güýç çeşmesi bolmazdan kapilýar güýji bilen dolandyrylýar, reagentleriň öňünden saklanmagyny, nusga işlemegini we multiplex tapylmagyny aňsatlaşdyrýar.Şeýle-de bolsa, akymyň takyk gözegçiligi we multiplex kesgitlemesi ýeterlik kesgitleme tizligi, duýgurlyk we gaýtadan ulanmaklyk päsgelçilik döredýär [96, 127, 128, 129, 130].
Adaty bolmadyk mikrofliid platformasy hökmünde μPAD HCV, AIW we SARS-CoV-2 ýaly ýokanç keselleriň molekulýar diagnozy üçin giňden wagyz edildi we ösdürildi [131, 132].HCV-ni saýlap we duýgur kesgitlemek üçin Tengam we ş.m.[133] pirrolidinil peptidine esaslanýan ýokary nuklein kislotasy zondyny ulanyp, floresan kagyz esasynda täze biosensor döretdi.Nuklein kislotalary amin toparlar bilen aldegid toparlarynyň arasynda reduktiw alkilýasiýa arkaly bölekleýin oksidlenen sellýuloza kagyzynda kowalent herekete getirilýär we ýüze çykarmak floresan esaslanýar.Bu duýduryşlary öýjükli telefon kamerasy bilen bilelikde göçme floresan kamerasy bilen ýörite ýasalan gadget okap biler.Netijede, Lu we başgalar.]Recentlyakynda, Chowdury we başg.]
Gapdal akym synaglary, kapilýar güýçler bilen suwuklyklary ugrukdyrýar we gözenekli ýa-da mikrostrukturaly substratlaryň çyglylygy we aýratynlyklary bilen suwuklygyň hereketine gözegçilik edýär.Gapdal akym enjamlary nusga, konýugat, inkubator we kesgitleýji we sorujy padlerden durýar.LFA-daky nuklein kislotasy molekulalary baglaýjy ýerde öňünden saklanýan we toplumlar hökmünde baglanyşdyrýan aýratyn baglaýjylary ykrar edýär.Suwuklyk inkubasiýa we kesgitleýiş plitalaryndan geçip barýarka, toplumlar synag we gözegçilik liniýalarynda ýerleşýän ele almak molekulalary bilen tutulýar we gönüden-göni gözüňe okap boljak netijeleri görkezýär.Adatça, LFA adaty açyşdan has çalt 2-15 minutda tamamlanyp bilner.Mechanismörite mehanizm sebäpli LFA az amallary talap edýär we goşmaça enjamlary talap etmeýär, bu bolsa ony ulanyjy üçin amatly edýär.Öndürmek we kiçeltmek aňsat, kagyz esasly substratlaryň bahasy has arzan.Şeýle-de bolsa, ol diňe hil derňewi üçin ulanylýar we mukdar taýdan kesgitlemek gaty kyn, köpeltmek ukyby we geçirijiligi gaty çäklidir we bir wagtyň özünde diňe bir ýeterlik nuklein kislotasyny tapyp bolýar [96,110,127].
LFA programmalarynyň köpüsi immun barlaglaryna gönükdirilen hem bolsa, mikrofliid çiplerinde molekulýar diagnostika üçin LFA-ny ulanmak hem täsirli we meşhurdyr [136].Gepatit B wirusy, AIW we SARS-CoV-2 LFA Gong we ş.m.]Mundan başga-da, Fu we başgalar.[138] pes konsentrasiýalarda AIW-1 DNK-nyň mukdar taýdan derňewi üçin ýerüsti güýçlendirilen Raman spektroskopiýasyna esaslanýan LFA romanyny görkezdi.SARS-CoV-2, Liu we ş.m. çalt we duýgur tapmak üçin.[85] RT-RPA we uniwersal gapdal akymy kesgitlemek ulgamyny bir mikrofliid ulgamyna birleşdirip, mikrofliid-integrirlenen RPA gapdal akym derňewini döretdi.
Dürli mikrofliid platformalarynyň ulanylyşy, platformalaryň mümkinçiliklerinden we artykmaçlyklaryndan doly peýdalanyp, aýratyn gözleglere baglylykda üýtgeýär.Elýeterli klapanlar, nasoslar we kanallar bilen LOCC amaly dürlüligi we ösüş üçin iň uly otag bilen sazlaşykly işlemek üçin iň giňişleýin platforma.Şonuň üçin iň täze gözlegleriň ilkinji synanyşyk hökmünde LOCC-de geçirilmegini we şertleriň optimallaşdyrylmagyny maslahat berýäris.Mundan başga-da ulgamda has täsirli we takyk usullaryň tapylmagyna we ulanylmagyna garaşylýar.LOAD bar bolan LOCC enjamlaryndan suwuklyklary takyk gözegçilikde saklaýar we daşarky disklere zerurlyk bolmazdan merkezden gaçyryş güýji bilen ýeke sürüjilerde özboluşly artykmaçlyklary görkezýär, paralel jogaplar aýry we sinhron bolup biler.Şeýlelikde, geljekde LOAD az el bilen işleýän we has kämillik we awtomatlaşdyrylan tehnologiýalar bilen esasy mikrofliid platformasyna öwrüler.ΜPAD platformasy LOCC we kagyz esasly materiallaryň arzan bahaly, ýekeje gezek diagnostika üçin peýdalaryny birleşdirýär.Şonuň üçin geljekdäki ösüş amatly we oňat tehnologiýalara gönükdirilmelidir.Mundan başga-da, LFA gözüňi anyklamak üçin amatlydyr, nusga sarp edilişini azaltmagy we kesgitlemegi çaltlaşdyrmagy wada berýär.Platforma barada jikme-jik deňeşdirme 2-nji tablisada görkezilýär.
Sanly derňewler nusgany köp sanly mikroreaktorlara bölýär, olaryň hersinde belli bir mukdarda molekulalar bar [139, 140].Sanly gözlegler, üznüksiz tapgyrda däl-de, mikron masştably bölümlerde bir wagtyň özünde we aýratynlykda müňlerçe paralel biohimiki synaglary ýerine ýetirip, mutlak mukdarda ýerine ýetirmek üçin möhüm artykmaçlyklary hödürleýär.Adaty mikrofliidikler bilen deňeşdirilende, bölüm reaksiýalary nusga göwrümini azaldyp, reaksiýanyň netijeliligini ýokarlandyryp biler we kanallara, nasoslara, klapanlara we ykjam dizaýnlara zerurlyk bolmazdan beýleki analitiki usullar bilen aňsat birleşdirilip bilner [141, 142, 143, 144, 145, 146, 147].Öýjükler, nuklein kislotalar we beýleki bölejikler ýa-da molekulalar ýaly reagentleri we nusgalary öz içine alýan çözgütleriň birmeňzeş we takyk bölünmegini gazanmak üçin sanly barlaglarda aşakdaky iki usul ulanylýar: (1) suwuk interfeýsiň durnuksyzlygyndan peýdalanýan emulsiýalary;(2) massiw bölünişi enjamyň geometrik çäklendirmeleri bilen amala aşyrylýar.Birinji usulda, mikrokanellerde reagentleri we nusgalary öz içine alýan damjalar, tok, akym, akym fokusirlemek, basgançakly emulsiýa, mikrokannel emulsiýasy we membranalar ýapyk gyrky güýçler we kanal üýtgemegi bilen emulsiýa ýaly passiw usullar arkaly döredilip bilner.lokalizasiýa [143, 145, 146, 148, 149] ýa-da elektrik, magnit, termiki we mehaniki gözegçilik arkaly goşmaça energiýa girizýän işjeň usullary [150, 151] ulanmak.Iň soňky çemeleşmede, mikrofliid kameralarynda iň gowy suwuklygyň birmeňzeşligi mikropitler we ýerüsti massiwler ýaly ululykdaky giňişlik gurluşlaryny saklamak arkaly paýlaşylýar [152,153,154].Bellemeli zat, damjalar sanly mikrofliidika (DMF) esasynda elektrod massiwlerinde döredilip we dolandyrylyp bilinýän esasy akym bölümleridir.Dielektrikleriň elektrowettingi iň gowy öwrenilen DMF teoriýalarynyň biridir, sebäbi dielektrikleriň elektrowettingi dürli taraplardan geçýän suwuk we asimmetrik elektrik signallarynyň görnüşine gözegçilik edip, aýry damjalary takyk dolandyrmaga mümkinçilik berýär [141, 144].DMF-de damjalar bilen esasy amallar, seljeriş, bölmek we birleşdirmegi öz içine alýar [151, 155, 156], bu derňewiň dürli ugurlarynda, esasanam molekulýar kesgitlemede ulanylyp bilner [157, 158, 159].
Sanly nuklein kislotasyny kesgitlemek, ýokary PCR yzygiderliligi we suwuk biopsiýa bilen paralel adaty PCR we mukdar real wagt PCR (qPCR) -dan soň üçünji nesil molekulýar anyklaýyş tehnologiýasydyr.Soňky iki onýyllykda ýokanç patogenleriň molekulýar diagnostikasy ulgamynda sanly nuklein kislotalary çalt ösdi [160, 161, 162].Sanly nuklein kislotasyny kesgitlemegiň düýp mukdary, her bir maksat yzygiderliliginiň her bir bölüme girmek ähtimallygynyň birmeňzeş bolmagyny üpjün etmek üçin nusgalary we reagentleri aýratyn bölümlere gaplamakdan başlaýar.Nazary taýdan, her bölüme birnäçe maksatly yzygiderlilik berlip bilner ýa-da garaşsyz mikroreaksiýa ulgamy bolup bilmez.Aboveokarda beýan edilen dürli duýgur mehanizmleriniň üsti bilen belli bir çäkden ýokary signallary döredýän mikrob maksatly yzygiderliligi ýalaňaç göz ýa-da maşyn bilen görüp bolýar we polo positiveitel diýip bellik edýär, bosagadan aşakda signal döredýän beýleki bölümlere polo positiveitel diýilýär. .negatiwler, her bölüm üçin signal öwürýär.Şeýlelik bilen, döredilen bölümleriň sanyny we reaksiýadan soň oňyn netijeleriň tizligini hasaplamak bilen, synag nusgalarynyň asyl nusgalary adaty mukdar analizleri üçin zerur bolan adaty egrilik zerurlygy bolmazdan Poisson paýlaýyş formulasy bilen deňeşdirilip bilner. qPCR hökmünde.]Şol sebäplere görä, SARS-CoV-2 kritiki ýaýramagynda güýçlendirmek we signal okamak usullaryny birleşdirip, molekulýar diagnostika üçin sanly gözlegleriň, esasanam damjalaýyn usullaryň ulanylmagy gowy öwrenildi.Mysal üçin, inin we başgalar.[164] mikrofliid çipde SARS-CoV-2-de ORF1ab, N we RNase P genlerini ýüze çykarmak üçin sanly we çalt PCR usullary birleşdirildi.Ablyeri gelende aýtsak, ulgam adaty PCR-den has çalt bolan 115 sekundyň içinde polo positiveitel signaly kesgitlemegi başardy (7a surat).Dong we başgalar.[165], Sow we ş.m.[157], Çen we başg.[166] we Alteri we başgalar.[167] şeýle hem täsirli netijeler bilen mikrofliod ulgamynda SARS-CoV-2-ni ýüze çykarmak üçin damja sanly PCR (ddPCR) ulandy.Ectionüze çykaryş tizligini has-da gowulandyrmak üçin Şen we başg.]Diňe PCR ýaly ýylylyk güýçlendiriş usullary ulanylman, reaksiýa şertlerini we çalt reaksiýany ýönekeýleşdirmek üçin izotermiki güýçlendiriş usullary hem ulanylýar.Lu we başgalar.]Çalt ösýän tehnologiýa hökmünde CRISPR goşmaça nuklein kislotasynyň tegmilleri bolmazdan amatly kolorimetriki şekillendiriş arkaly sanly nuklein kislotasyny ýüze çykarmakda möhüm rol oýnap biler.Ackerman we başgalar.nuklein kislotalaryna multiplex baha bermek üçin kombinator matrisa reaksiýasyny döretdi.]Mundan başga-da, ikisiniň peýdasyny birleşdirmek üçin bir ulgamda izotermiki güýçlendirme we CRISPR tehnologiýasy ulanylyp bilner.Seýilgäh we ş.m.] wagt gatnaşygy., has giň dinamiki diapazon we has gowy duýgurlyk (7-nji surat).Bu mysallaryň käbir beýany 3-nji tablisada getirilýär.
Nuklein kislotasyny kesgitlemek üçin adaty sanly platforma.çalt sanly PCR iş prosesi dört esasy ädimden ybarat: nusga taýýarlamak, reaksiýa garyndysynyň paýlanyşy, güýçlendirme prosesi we maksatlaýyn mukdar (164-den düzüldi).b highokary dykyzlykda damjalaryň emele gelmegi üçin SlipChip damjalarynyň derňewi (71-den düzüldi).c CARMEN-Cas iş akymynyň diagrammasy13 ([158] -den düzüldi).d Bir gazanda CRISPR / Cas bilen ösen sanly wirusy kesgitlemäge syn ([169] -dan düzüldi).W / O suwda ýag, polimetilsiloksan PDMS, PCR polimeraza zynjyr reaksiýasy, DAQ maglumatlary ýygnamak, PID proporsional integral emele gelen, multiplex nuklein kislotasyny bahalandyrmak üçin CARMEN kombinator matrisa reaksiýasy, SARS-CoV-2, agyr ýiti dem alyş sindromy, koronawirus 2, RT Tersine transkriptaz rekombinaza polimeraza-RPA, fonda S / B signalyny güýçlendirmek