基于智能手机和微流控芯片的POCT核酸检测研究

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2019年末,新冠肺炎病毒开始席卷全球。至今,疫情已经给全球造成了巨大经济损失及人员伤亡。核酸检测是针对此类病毒性流行疾病的主要检测手段,在疫情防控中发挥着重大作用。由于传统核酸检测的检测时间长、场地和操作要求高等特性,在疫情爆发的初期,传统核酸检测在病毒的即时防控上远未达到理想水平。一方面,由于传统核酸检测时长为2~3小时,无法针对传染性极强的病毒进行即时检测。另一方面,传统核酸检测的技术和场地要求高,导致此类检测都集中在大型医院,这对于偏远地区的检测者十分的不友好。并且在疫情爆发初期,集中在大型医院的检测容易造成交叉感染。而环介导等温扩增技术能有效的缩短核酸扩增时长,降低检测操作和仪器方面的要求。利用该技术并结合微流控技术、图像处理技术、移动端应用等交叉技术,各取所长以实现快速、便携、自动化的POCT(point-of-care testing)核酸检测有着重要的作用。基于智能手机和微流控芯片的POCT核酸检测平台,使用结合微流控芯片的LAMP变色扩增体系进行核酸扩增,并结合云服务器、小程序、图像处理技术对检测过程中的颜色变化进行分析以判断出检测结果。具体而言,在核酸扩增的过程中,样本溶液由紫红色变为黄色,小程序每10秒实时拍摄一次扩增区域的照片。同时,云服务器接收此照片并处理,获取检测溶液像素的G/B(绿色/蓝色)值,最终得到扩增过程的G/B值曲线,平台通过分析此曲线得出结果。整个检测过程在一款便携式黑盒中完成,检测者可以登录平台小程序以完成相应操作。在POCT核酸检测平台上对新冠肺炎病毒质粒进行实验,实验结果表明,平台能在30分钟内对样本做出定性判断,并且能推断出具有参考意义的样本起始浓度,为后续检测或研究提供依据。与传统核酸检测相比,在该平台上进行POCT核酸检测能解除检测场地限制、降低操作要求,并且将检测时长缩短4/5。
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