新闻
我们致力于利用微流控技术和生物技术来开发出更高效、更具成本优势的生物技术产品和解决方案,以改善人们的健康和幸福。
发布日期:2023/07/10
  • 分享至:


数字化微流控平台结合比色法环介导等温扩增技术

用于多种疾病的现场可视化诊断

1690941911291168.jpg



研究背景及摘要

随着全球传染病的流行,核酸检测技术如聚合酶链反应(PCR)和等温扩增在各种疾病的快速诊断中发挥

了重要作用。通常情况下,样品需要通过冷链运输到配备良好的医院或检测中心进行检测。传统的检测过

程高度依赖专业技术人员进行人工操作,从样品到结果的整个过程耗时较长, 无法满足快速现场检测的

求,特别是在资源有限的地区。此外,样品的运输不仅增加了成本,在储存和运输条件不当的情况下还可

能导致样本失效,造成假阴性结果。因此,开发快速、简单、低成本的现场检测平台具有重要意义。


研究内容简介

近日,北京师范大学-香港浸会大学联合国际学院雷波教授团队、珠海市迪奇生物科技有限公司、暨南大学

与香港浸会大学合作开发了一种基于数字微流控(DMF)技术和环介导等温扩增(LAMP)显色反应的可

视化检测平台。该平台包含多个反应单元可同时检测多个样本中的多个靶标基因,大大提高了检测效率。

此外,利用DMF强大的液滴操控能力,实现了自动化终点检测,避免了传统终点检测方法中由于开盖等人

工操作引起的污染问题。该研究通过将高浓度的干燥染料应用于LAMP的显色检测,大大提高了小体积

应液滴(5 μl)的显色程度,使得反应结果无需特定的光源条件,在环境光照下即可进行肉眼判读。

1690942077745319.jpg

图1. 用DMF-LAMP方法进行对虾疾病诊断的总示意图。(a)样品制备。(b)芯片上操作和LAMP反应。(c)DMF芯片

的侧视图和控制系统的方块图。(d)中性红的分子结构以及由阳性LAMP扩增引起的颜色转变。(e)从样品到结果的整

个过程的时间轴。



1690947579870652.png

该台应用于水产病害检测,快速、准确地检测出对虾的三种常见病原体:肠细胞隐孢子虫(EHP)、传染

性皮下和造血组织坏死病毒(IHHNV)以及白斑综合征病毒(WSSV),检测限为101拷贝/μl DNA。 在

这项研究中,该团队还对DMF-LAMP方法进行了特异性和真实样品检测能力的评估。特异性实验结果表

明,该方法在与大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、鼠伤寒沙门氏菌以及早期死亡综合征(EMS)和对虾血细胞

虹彩病毒(SHIV)等水及水产品中常见病原体的交叉反应测试中均无非特异性扩增, 表现出良好的特异

性。在真实样本检测实验中,分别用DMF-LAMP法和qPCR商业试剂盒对58个虾样本进行检测,结果表

明,DMF-LAMP方法与商业化的qPCR方法检测结果高度一致,Kappa值在0.91至1之间,证明了该方法

在实际应用中的可靠性和准确性。

1690942210541675.jpg

图2. DMF芯片设计与制造。ITO玻璃上涂有疏水表面作为顶板。覆有疏水涂层的PCB基板被用作底板。在芯片组装之前,

底板上装载了LAMP试剂并进行了风干处理。这两个板之间夹着一个0.6毫米的间隔层用于液滴传输和LAMP反应。



1690947653654595.png


该团队还提出一种基于RGB的图像处理方法,利用智能手机在不同室外光照下获得结果图像,通过RGB

分析,提出了一种简单的判读方法,未来有望创建自定义的手机app,以实现大批量结果的快速自动化

分析。

1690942257860317.jpg

图3.基于RGB的图像处理分析。(a)在DMF芯片上进行包含中性红的LAMP反应,并使用智能手机捕捉图像。手动选择

感兴趣区域(ROI),并在ImageJ中测量ROI的平均RGB值。(b)根据在实验室LED照明下捕捉的图像提取RGB值,

比较阴性反应(n = 120)和阳性反应(n = 120)的平均值。(c)由阴性和阳性反应RGB值计算得出的差值。(d)在

不同照明条件下,绘制阴性(N-)和阳性(P-)结果的R/G比和B/G比的图表。LED:室内LED照明,N-OBL:室外明亮

照明,OML:室外适中照明,N-ODL:室外昏暗照明。



1690947684880885.png


该成果以“A digital microfluidic platform coupled with colorimetric loop-mediated isothermal 

amplification for on-site visual diagnosis of multiple diseases ”(《数字化微流控平台结合比色法

环介导等温扩增技术用于多种疾病的现场可视化诊断》) 为题,发表在英国皇家化学会期刊

Lab on a Chip上。

1690942282656080.png


1690947797652273.png


未来展望

该研究建立的DMF-LAMP平台在临床、生物医学、食品安全和环境等领域具有广泛应用前景,具有成本

低、操作简单,检测效率高等优势。未来将进一步在该平台上整合样本处理如核酸提取等步骤,以实现

“样本进-结果出”的一体化检测。


论文信息

A digital microfluidic platform coupled with colorimetric loopmediated isothermal amplification 

for on-site visual diagnosis of multiple diseases.


Mei Xie, a,c Tianlan Chen, b Zongwei Cai, c Bo Leia* and Cheng Dong b,d**.


https://doi.org/10.1039/D2LC01156E



作者简介


1690942957627694.png

谢媚  博士研究生

北京师范大学-香港浸会大学联合国际学院(UIC)


本文第一作者,主要研究方向为数字微流控技术在农产品质量与食物安全

检测方面的应用。



1690942962727722.png

雷波  教授

北京师范大学-香港浸会大学联合国际学院(UIC)


本文通讯作者,现为北师港浸大(UIC)理工科技学院食品科学与工程专业教授、

博士生导师、珠海市农产品质量与食物安全重点实验室主任、UIC食品安全检测

中心负责人、珠海市食品安全专家委员会副主任委员。



1690942741437976.png

董铖  副教授

暨南大学


本文通讯作者,毕业于澳门大学模拟与混合信号

超大规模集成电路国家重点实验室,获得电机及

电脑工程博士学位。现任暨南大学-智能科学与

工程学院副教授

1690942791656126.png

蔡宗苇  教授

香港浸会大学


欧洲科学院院士,香港浸会大学化学系讲座教授,

博士生导师,环境与生物分析国家重点实验室主任。




1690942832273935.png

陈天蓝  博士

珠海市迪奇孚瑞生物科技有限公司


毕业于澳门大学模拟与混合信号超大规模集成电路

国家重点实验室,获得电机及电脑工程博士学位。

珠海市迪奇孚瑞生物科技有限公司创始人兼总经理。






更多资讯  ▎关注迪奇生物官方网站和其他社交媒体渠道

官方网站:https://www.digifluidic.com/cn/

微信公众号:Digifluidic迪奇孚瑞生物

Facebook/LinkedIn: Digifluidic Bio-tech Co., Ltd.




 
浏览次数:449