Nûçe

Stratejiyên tespîtkirinê yên kevneşopî ji bo tespîtkirina nexweşiyên enfeksiyonê hewce dike ku amûrên benchtop ku ji bo ceribandina xala lênihêrînê (POCT) ne guncan in, bikar bînin.Mîkrofluîdîkên nûjen teknolojiyek pir piçûkkirî, otomatîk û yekbûyî ye ku ji bo tespîtkirina bilez, kêm-mesref, rast li ser cîhê alternatîfek potansiyel e ji rêbazên kevneşopî re.Rêbazên tespîtkirina molekulî bi berfirehî di cîhazên mîkrofluîdîk de wekî rêbazên herî bi bandor ji bo tespîtkirina pathogen têne bikar anîn.Ev vekolîn hem ji perspektîfek akademîk û hem jî ji pîşesaziyê ve pêşkeftinên vê dawiyê yên di tespîtkirina molekularî ya nexweşiyên enfeksiyonê yên mîkrofluîdîk de kurt dike.Pêşîn, em pêvajoyek tîpîk a li ser-çîpê ya asîdên nukleîk vedibêjin, tevî pêşdibistanên nimûneyê, zêdekirin, û xwendina nîşanê.Dûv re taybetmendî, avantaj û dezawantajên çar celeb platformên mîkrofluîdîk têne berhev kirin.Dûv re, em ê li ser karanîna ceribandinên dîjîtal ji bo pîvandina bêkêmasî ya asîdên nukleîk nîqaş bikin.Amûrên tespîtkirina molekulî yên bingehîn ên mîkrofluîdî yên bazirganî yên klasîk û yên vê dawiyê wekî delîlên rewşa heyî ya sûkê têne kurt kirin.Di dawiyê de, em rêwerzên pêşerojê ji bo teşhîsa mîkrofluîdî ya nexweşiyên infeksiyonê pêşniyar dikin.
Nexweşiyên infeksiyonê ji hêla pathogenan ve têne çêkirin, di nav de bakterî, vîrus û parazîtan, ku li seranserê cîhanê têne belav kirin.Berevajî nexweşiyên din, pathogen zû vegirtî dibin û di nav mirovan û heywanên mêvandar de bi navgîniya însulînê, hewa û avê belav dibin [1].Pêşîlêgirtina nexweşiya infeksiyonê wekî tedbîrek tenduristiya gelemperî girîng e.Sê stratejiyên sereke ji bo têkoşîna li dijî nexweşiyên infeksiyonê: (1) kontrolkirina çavkaniya enfeksiyonê;(2) qutkirina riya veguhestinê;(3) parastina nifûsa mexdûr.Di nav stratejiyên sereke de, kontrolkirina çavkaniya enfeksiyonê ji ber rehetî û lêçûna kêm stratejiya herî girîng tê hesibandin.Teşhîskirina bilez, veqetandin û dermankirina kesên vegirtî krîtîk e, ku stratejiyên tespîtkirina bilez, hesas û rast hewce dike [2].Teşhîsa heyî ya nexweşiyên infeksiyonê bi gelemperî muayeneya klînîkî li ser bingeha nîşan û nîşanan û lêkolînên laboratîf ên wekî çanda hucreyê û tespîtkirina molekulî, ku personelên perwerdekirî, prosedurên ked-dijwar, û alavên ceribandinê yên biha hewce dike, pêk tîne [3, 4].Pêşîlêgirtina derketinên nexweşiyên infeksiyonî bi lez, erzan, û teşhîsa herêmî ya rast hewce dike, nemaze li deverên kêm-çavkaniyê ku nexweşiyên infeksiyonî gelemperî û giran in [5], û her weha dermankirina li çolê an li qada şer, ku rewşên acîl nayên pêşbînîkirin..lênêrîna tibî sînorkirî ye [6].Di vê çarçoveyê de, mîkrofluîdîk teknolojiyek e ku teknolojiyên pergalên mîkroelektromekanîkî, nanoteknolojî, an zanistiya materyalê ji bo manîpulasyona tîrêjê [7,8,9,10] bi hev re dike, ji bo tespîtkirina xala lênihêrînê (POCT) îmkanên nû peyda dike.) ajanên enfeksiyonê yên li derveyî nexweşxane û laboratuwaran.Li gorî tespîtkirina demdirêj a kevneşopî, teknolojiya mîkrofluîdîk ji bo tespîtkirina molekulî di dema derketinên nexweşiyê de ji bo tespîtkirina molekulan jimar û lêçûn peyda dike.Belavbûna gerdûnî ya nexweşiya coronavirus 2019 (COVID-19) ji hêla sendroma tîrêjê ya giran a koronavirus 2 (SARS-CoV-2) ve dibe sedema, ji ber vê yekê girîngiya mîkrofluîdîkê ji bo pêşîlêgirtin û kontrolkirina demkî ya pandemiyê dîsa tê destnîşan kirin [11, 12 , 13].Berevajî tespîtkirina kevneşopî, POCT-ya mîkrofluîdîk amûrên piçûk ên portable bikar tîne ku ji analîzkerên benchtop bigire heya çîpên ceribandinê yên piçûk ji bo ceribandina li nêzî xala nimûneyê [14].Van îmtîhanan amadekariya nimûneyê ya sade an tune, zêdekirina sînyala bilez, û xwendina nîşana hesas ku di nav çend hûrdeman de demek kurt û encamên rast peyda dike vedihewîne.Hebûn û hilberîna girseyî ya amûrên lênihêrîna tenduristî yên li ser bingeha mîkrofluîdîk sepanên wan ên lêçûn-bandor û rasterast li derveyî nexweşxaneyê, li nêzê nexweş, û tewra li malê jî berfireh kiriye.
Di nav stratejiyên heyî yên ji bo teşhîskirina nexweşiyên infeksiyonê de, tespîtkirina molekulî yek ji wan ên herî hesas e [15, 16].Wekî din, teşhîskirina molekulî bi gelemperî wekî standardek zêrîn ji bo tespîtkirina domdar a COVID-19 tête bikar anîn, ku rê dide vedîtina rasterast a herêmên taybetî yên vîrusê yên RNA an DNA berî destpêkirina bersivek bêparastin [17, 18].Di vekolîna heyî de, em pêşkeftinên herî dawî yên di pêvajoyên tespîtkirina molekularî yên bingehîn ên mîkrofluîdîkê de ji bo nexweşiyên infeksiyonî, ji perspektîfek akademîk heya perspektîfên pîşesaziyê yên pêşerojê pêşkêş dikin (Hêjî. 1).Em ê bi sê gavên sereke yên di vedîtina asîdên nukleîîk de dest pê bikin: pêşdîtina nimûneya li ser-çîpê, zêdekirina asîda nukleîk, û xwendina nîşanê.Dûv re me cûreyên cûda yên platformên mîkrofluîdî bi avahî û fonksiyona wan re berhev kir, taybetmendiyên bêhempa (hêz û qelsî) destnîşan kirin.Vedîtina asîda nukleîk a dîjîtal bêtir tê nîqaş kirin û wekî mînakek teknolojiyek nifşa sêyemîn ji bo pîvandina bêkêmasî ya molekulên pathogenê enfeksiyonê tête dayîn.Wekî din, dê çend amûrên bazirganî yên tîpîk û herî dawîn ên POCT werin pêşkêş kirin da ku rewşa heyî ya bazara POCT-ya mîkrofluîdî ya ji bo tespîtkirina molekulî nîşan bidin.Em ê ji bo serîlêdanên pêşerojê jî nêrîna xwe nîqaş bikin û rave bikin.
Modulên çîpên mîkrofluîdîk ên ji bo tespîtkirina asîda nukleîdî li gorî fonksiyonên xwe dikarin li sê kategoriyan (nimûnekirin, naskirin û nîşankirin) werin dabeş kirin [19].Di nav van modulan de, modula nimûneyê bi piranî lîza nimûneyê û derxistina asîda nukleîk pêk tîne.Modula senzorê bi giranî veguheztin û xurtkirina sînyalên asîda nukleîk kontrol dike.Modula îşaretkirinê sînyala ku ji hêla modula hestyariyê ve hatî veguheztin û pêvajokirin tespît dike.Li ser bingeha pêvajoya tespîtkirina asîdên nukleîk li ser çîpê, em ê çîpên cihêreng ên ku dikarin fonksiyona "kevn û derketinê" pêk bînin kurt bikin.
Di tespîtkirina asîda nukleîk de gava yekem derxistina asîda nukleîk e, ango îzolekirina asîda nukleîk a armanc ji nimûneya orîjînal.Derxistina asîda nukleîk ji bo paqijkirina asîdên nukleîk ji gemarên molekulî yên din, misogerkirina yekparebûna avahiya bingehîn a molekulên asîdên nukleîk, û xweşbînkirina encaman tê kirin.Derxistina asîda nukleîk pêdivî bi lîza nimûneya pêwîst û girtina asîdên nukleîk hewce dike, ku kalîte û jêhatîbûna wan bandorek mezin li ser lêkolîn û encamên tespîtkirinê dike.Di dema derxistinê de her bandorên alîgir ên nazik dibe ku tespîtkirina bêtir sînordar bike.Mînakî, rêbazên reaksiyona zincîra polîmerazê (PCR) û xurtkirina îzotermal a loop (LAMP) ji hêla hin halên organîk ên bermayî yên wekî etanol û isopropanol ve di reagentên veqetandina asîda nukleîk de têne asteng kirin [20].Derxistina şilav-avî û derxistina qonaxa hişk rêbazên herî populer in ji bo veqetandina asîdên nukleîk [21], lêbelê, derxistina şilav-avî ya li ser çîpê zehf sînordar e, ji ber ku reagentên ku di derxistina şil-avî de têne bikar anîn dibe sedema rezîliya piraniya çîpên mîkrofluîdî. .Li vir, em rêbazên derxistina qonaxa zexm a li ser bingeha mîkroarray ronî dikin û awantaj û dezawantajên wan didin ber hev.
Silicon materyalek substrate ye ku bi asîdên nukleîk re lihevhatî ye ji ber biyolojîkî, îstîqrar, û hêsaniya guheztinê [22].Ya girîng, dema ku bi silica an materyalên din ve were guheztin, ev pêkhatî taybetmendiyek nîşan dide ku asîdên nukleî yên barkirî yên neyînî di bin pH-ya nizm, şert û mercên xwêya bilind de bihelîne dema ku bi pH-ya bilind, çareseriyên xwê yên kêm vedixwe.Li ser bingeha vê diyardeyê, paqijkirina asîda nukleîk gengaz e.
Cûrbecûr cûrbecûr materyalên bingehîn ên silica ji bo derxistina asîda nukleîk di mîkrofluîdîkan de, wek berikên silica, toz, parzûnên mîkrofîber, û membranên silica hatine bikar anîn [23, 24, 25, 26].Li ser taybetmendiyên materyalê ve girêdayî, materyalên bingehîn ên silicon dikarin di mîkroşan de bi awayên cûda werin bikar anîn.Mînakî, granulên silica, toz û nanofilterên bazirganî bi hêsanî dikarin di nav pore an mîkrokanalên çîpên mîkrofluîdîk de werin danîn û bibin alîkar ku asîdên nukleî ji nimûneyan derxînin [27, 28, 29].Parzûnên silica-guhartî yên rûvî jî dikarin werin bikar anîn da ku DNA bi lez û bez ji pathogenan bi lêçûnek kêm paqij bikin.Mînakî, Wang et al.[30] Bi tevhevkirina reaksiyonên zêdekirina denaturasyonê bi danûstendina zincîra bi navbeynkariya vezîkulê re bi membranên silica yên ku bi oligosakarîdên kîtosan ve hatine pêçandin, pergalek portable ya piralî hate destnîşan kirin ku bi serfirazî 102-108 yekîneyên avakirina koloniyê tespît kir.(CFU)/ml Vibrio parahaemolyticus., û hebûna vîrusê bi hêsanî xuya bû.Powell et al.[31] Dûv re mîkroreaktorên bingehîn ên sîlîkonê hatin bikar anîn da ku vîrusa hepatît C (HCV), vîrûsa kêmasiya mirovî (HIV), virusa Zika, û papillomavirusa mirovî û belavbûna otomatîkî, ku tê de mîkroreaktorek 1,3 μl ya gewr ji bo girtina vîrusên RNA hate çêkirin.û di cih de amplification pêk bînin.Digel van rêbazan, mîkrokolonên silîka-guhartî yên rûvî di derxistina asîda nukleîk de jî rolek sereke dileyzin, ji ber ku geometrî û taybetmendiyên maddeya guhêrbar karûbariya derxistinê pir zêde dike.Chen et al.[32] platformek mîkrofluîdîk ji bo veqetandina RNA-ya nizm li ser bingeha mîkrokolonên sîlîkonê yên amino-pêçandî pêşniyar kir.Vê cîhaza mîkrofluîdîk komek ji mîkropîlên 0,25 cm2 li ser bingehek silicon yek dike da ku bi navgîniya sêwirana rêjeya rûberê berbi qebareyê ve karîgeriya derxistina bilind bi dest bixe.Feydeya vê sêwiranê ev e ku amûra mîkrofluîdîk dikare bigihîje %95 karbidestiya derxistina asîda nukleîk.Van stratejiyên-based silicon nirxa zû veqetandina asîdên nukleîk bi lêçûnek kêm nîşan didin.Bi tevhevkirina çîpên mîkrofluîdîk, stratejiyên derxistina-based silicon ne tenê dikarin karbidestiya tespîtkirina asîda nukleîk zêde bikin, lê di heman demê de piçûkbûn û yekbûna amûrên analîtîk jî hêsantir bikin [20].
Rêbazên veqetandina magnetîkî ji bo veqetandina asîdên nukleîkan di hebûna zeviyek magnetîkî ya derveyî de keriyên magnetîkî bikar tînin.Parçeyên magnetîkî yên bi gelemperî têne bikar anîn Fe3O4 an γ-Fe2O3 perçeyên magnetîkî yên ku bi silica, amino û karboksîl hatine pêçandin hene [33,34,35,36].Taybetmendiya cihêreng a perçeyên magnetîkî yên li gorî rêbazên SPE-ya-based silicon hêsankirina manîpulasyon û kontrolkirina bi magnetên derveyî ye.
Bi karanîna danûstendina elektrostatîk a di navbera asîdên nukleîk û silica de, di bin şert û mercên xwêya zêde û pH-ya nizm de, asîdên nukleîk li ser rûbera perçeyên magnetîkî yên pêçandî yên silica têne kişandin, dema ku di bin şert û mercên xwêya kêm û pH-ya bilind de, molekul dikarin werin şûştin. dîsa..Berikên magnetîkî yên pêçandî yên sîlîkayê bi karanîna tevgera bi magnetîkî ve hatî kontrol kirin gengaz e ku meriv DNA ji nimûneyên qebareya mezin (400 μL) derxe [37].Wekî xwenîşandanek, Rodriguez-Mateos et al.[38] ji bo kontrolkirina veguheztina berikên magnetîkî ji odeyên cihêreng re magnetên guncan bikar anîn.Li ser bingeha perçeyên magnetîkî yên pêçandî yên silica, 470 kopiyên/mL RNA genomîk a SARS-CoV-2 dikare ji nimûneyên ava bermayî ji bo tespîtkirina veguheztina berevajî ya LAMP (RT-LAMP) were derxistin û bersiv dikare di nav 1 saetê de were xwendin.çavê rût (Hêjîr. 2a).
Amûrên ku li ser materyalên magnetîkî û poroz têne damezrandin.Diyagrama têgînî ya cîhaza mîkrofluîdîk IFAST RT-LAMP ji bo tespîtkirina RNA SARS-CoV-2 (ji [38] ve hatî vegirtin).b Amûra mîkro centrifûgal ji bo dSPE ya asîda nukleîk a swaba bukal (ji [39] ve hatî vegirtin).c Koncentratora nimûneya xwe-hêzkirî ya ku bi kartek FTA® ve hatî bikar anîn (ji [50] ve hatî adaptekirin).d Kaxeza parzûnê ya Fusion 5 ku bi kîtosan ve hatî guheztin (ji [51] ve hatî vegirtin).SARS-CoV-2 sendroma nefesê ya akût a giran a koronavirus 2, RT-LAMP zêdekirina îsotermîk a bi navbeynkariya lûleya veguheztina berevajî, hevkarên teknolojiyê yên peydakerên FTA, asîdeya nukleîk NA
Parçeyên magnetîkî yên barkirî yên erênî ji bo girêdana pişta fosfatê ya asîdek nukleîk îdeal in.Di hin hûrgelek xwê de, komên fosfat ên negatîf ên asîdên nukleîk dikarin bi erênî li ser rûyê perçeyên pêkhatî yên magnetîkî werin barkirin.Ji ber vê yekê, nanoparçeyên magnetîkî yên bi rûyek zirav û tîrêjek zêde ya komên amînî ji bo derxistina asîdên nukleîk hatine pêşve xistin.Piştî veqetandin û astengkirina magnetîkî, nanoparçeyên magnetîkî û kompleksên DNA rasterast dikarin di PCR-ê de werin bikar anîn, ku hewcedariya operasyonên paqijkirin û paqijkirinê yên tevlihev û demdirêj ji holê radike [35].Nanoparçeyên magnetîkî yên ku bi komên karboksîl ên neyînî hatine pêçan jî ji bo veqetandina asîdên nukleîn ên ku li ser rûberan di nav çareseriyên polîetîlen glycol û sodyûm klorîdê de bi tansiyona bilind têne veqetandin hatine bikar anîn [36].Bi van bexşên magnetîkî yên guhezbar ên rûvî, derxistina ADN-ê bi zêdekirina paşîn re hevaheng e.Dignan et al.[39] platformek mîkrofluîdîk centrifûgal a otomatîk û gerguhêz ji bo pêşîlêgirtina asîda nukleîk diyar kir, ku dihêle ku personelên ne-teknîkî wê li cîhê bikar bînin.Wekî din, lihevhatina DNA-ya veqetandî bi LAMP-ê re, rêbazek ku ji bo analîza asîda nukleîk a xala-lênihêrînê baş e, bêtir hewcedariyên alavên hindiktirîn û guncanbûna ji bo vekolînên rengîniyê nîşan dide (Hêjî. 2b).
Rêbazên berikên magnetîkî îhtîmala derxistina otomatîkî pêşkêşî dikin, ku hin ji wan di hilkêşkerên asîda nukleîk ên xweser ên bazirganî de hene [KingFisher;ThermoFisher (Waltham, MA, USA), QIAcube® HT;CapitalBio (Pekîn, Çîn) û Biomek®;Beckman (Miami, USA).), Florida, DYA)].Feydeyên tevhevkirina mûçikên magnetîkî bi mîkrofluîdîkan re dikarin ji bo derxistina xweser a bikêrhatî ya asîdên nukleîk werin bikar anîn, ku bi potansiyel dikare pêşkeftina tespîtkirina molekulî pêş bixe;lêbelê, tevhevkirina mûçikên magnetîkî bi mîkrofluîdîkan re hîn jî bi giranî xwe dispêre pergalên kontrolê yên tevlihev ji bo manîpulekirina rast a mêşên magnetîkî, ku ev populerbûna hilberên bazirganî yên mezin û biha rave dike, ku ev jî sepana pêvekên mûçikên magnetîkî di POCT de sînordar dike.
Gelek materyalên poroz ên wekî fîlterên nitrocellulose yên guhezbar, kartên Finders Technology Associates (FTA), kaxezên parzûnê yên bingeh-polethersulfone, û materyalên pêçandî yên glycan jî ji bo tespîtkirina asîda nukleîk hatine bikar anîn [40, 41, 42, 43, 44].Materyalên fibrous ên porez ên wekî kaxizên fibrous yekem car ji bo veqetandina ADN-ê bi fizîkî ve girêdayî molekulên ADN-ê yên dirêj bi fîberan ve hatine bikar anîn.Porên piçûk rê li ber sînorkirinek laşî ya bihêz a molekulên ADN-yê digirin, ku bi erênî bandorê li derxistina DNA dike.Ji ber mezinahiyên cihêreng ên kaxezê fibrous, karbidestiya derxistinê nikare hewcedariyên zêdekirina DNA-yê bicîh bîne [45, 46].Karta FTA kaxezek parzûnek bazirganî ye ku di warê bijîjkî ya dadrêsî de tê bikar anîn û bi berfirehî di warên din ên tespîtkirina molekulî de tê bikar anîn.Bi karanîna kaxeza parzûnê ya selulozê ya ku bi kîmyewiyên cihêreng vegirtî ji bo lîzkirina parzûnên hucreyê yên di nimûneyê de, ADNya ku hatî berdan heya 2 salan ji hilweşandinê tê parastin.Di van demên dawî de, kaxizên selulozê yên gemarî ji bo tespîtkirina molekularî ya pathogenên cihêreng, di nav de SARS-CoV-2, leishmaniasis, û malaria [47,48,49], hatine pêşve xistin.HIV di plazmaya veqetandî de rasterast tê lîzkirin, û asîda nukleîk a vîrusê di parzûna herikîna FTA® ya ku di nav koncentratorê de hatî çêkirin de dewlemend dibe, ku destûrê dide hilberîna bikêrhatî ya asîda nukleîk [50] (Hêjî. 2c).Pirsgirêka sereke ya bi tespîtkirina asîda nukleîk bi karanîna kartên FTA ev e ku kîmyewî yên wekî guanidine û isopropanol reaksiyonên paşerojê yên amplifikasyonê asteng dikin.Ji bo çareserkirina vê pirsgirêkê, me kaxeza parzûnê ya bi çîtosan-guhartî ya Fusion 5 pêş xist, ku avantajên hem têkelkirina fizîkî ya molekulên ADN-ê û hem jî kaxeza parzûnê ya fibrous, hem jî adsorbasyona elektrostatîk a DNA-yê li ser pêkhateyên chitosan-guhartî pêk tîne da ku bigihîje derxistina asîda nukleîk a pir bikêr. ..fîberên parzûnê [51] (Hêjîrê 2d).Bi heman awayî, Zhu et al.[52] rêbazek PCR-ya chitosan-guhartî li ser bingeha pergala mîkrofluîdî ya kapîlar a li cîh ji bo veqetandin û tespîtkirina bilez a RNA ya virusê Zika nîşan da.Asîdên nukleîk, bi rêzê, di navgînek lîzate/PCR ya tevlihev de, li ser bingeha taybetmendiya guhêrbar a çitosan-ê, dikare were adsorbkirin/desorbkirin.on û off", bersivê dide pH.
Wekî ku li jor behs kir, van stratejiyan feydeyên cûrbecûr materyalên qonaxên zexm tevdigerin û karbidestiya derxistina asîda nukleîk di mîkrofluîdîkê de zêde dikin.Di sepanên pratîkî de, karanîna van materyalan di mîqdarên mezin de ne aborî ye, û dermankirina rûkalê rast an guheztina rûberê ya materyalên hevpar bi van materyalan re jî dikare fonksiyona wan biparêze.Ji ber vê yekê, tê bawer kirin ku pêkanîna van stratejiyan piştî lêkolînek pilot dikare lêçûn kêm bike.
Testkirina asîda nukleîk a li ser platformên mîkrofluîdîk bi gelemperî cildên nimûneyên piçûk (< 100 μl) bikar tîne, ji ber vê yekê pêdivî ye ku asîdên nukleîk ên armanc bi sondayên taybetî veguhezînin nîşanek ku ji bo tespîtkirina jêrîn rehet e (optîkî, elektrîkî û magnetîkî) [53, 54]. Testkirina asîda nukleîk a li ser platformên mîkrofluîdîk bi gelemperî cildên nimûneyên piçûk (< 100 μl) bikar tîne, ji ber vê yekê pêdivî ye ku asîdên nukleîk ên armanc bi sondayên taybetî veguhezînin nîşanek ku ji bo tespîtkirina jêrîn rehet e (optîkî, elektrîkî û magnetîkî) [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]. Dema ceribandina asîdên nukleîk li ser platformên mîkrofluîdîk, pir caran cildên nimûneyên piçûk (<100 μL) têne bikar anîn, ji ber vê yekê zêdekirina asîdên nukleî yên armanc bi sondayên taybetî hewce ye ku ew veguhezînin nîşanek hêsan ji bo tespîtkirina paşîn (optîkî, elektrîkî, û magnetîkî) [53, 54].微流控 平台 上 的 核酸 检测 通常 小样本量 小样本量 (<100 μl), 因此因此 使用 特定 探针 扩增 目标 转换, 以 转换 为 便于 下游 检测 检测 检测 检测 检测 检测 检测 检测 检测 检测 检测 检测 检测 检测 检测 检测 [53, 54 ].微流控 平台 上 的 核酸 检测 使用 小样本量 ((<100 μL), 因此 需要 特定 探针 扩增 目标, 以 转换 为 下游 下游 目标, 光学, 电学电学) 的 信号 [53, 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]]. Tespîtkirina asîdên nukleîk ên li ser platformên mîkrofluîdîk bi gelemperî cildên nimûneyên piçûk (<100 μl) bikar tîne, ku hewce dike ku asîdên nukleî yên armanc bi sondayên taybetî ve were zêdekirin da ku wan veguhezîne nîşanan ji bo tespîta paşîn (optîkî, elektrîkî, û magnetîkî) [53, 54] .Zêdekirina asîda nukleîk di mîkrofluîdîkê de jî dikare reaksiyonên bileztir bike, sînorên tespîtê xweş bike, hewcedariyên nimûneyê kêm bike, û rastbûna tespîtê baştir bike [55, 56].Di van salên dawî de, bi pêkanîna tespîta bilez û rast re, awayên cûrbecûr zêdekirina acîdên nukleîk di mîkrofluîdîkê de, di nav de PCR û hin reaksiyonên zêdekirina îsotermîk, hatine sepandin.Ev beş dê rêgezên ji bo tespîtkirina asîda nukleîk li ser pergalên mîkrofluîdîk kurt bike.
PCR simulasyonek pêvajoya dubarekirina DNA ya organîzmayek e, teoriya wê bi hûrgulî li cîhek din tête diyar kirin û dê li vir neyê nîqaş kirin.PCR dikare mîqdarek pir piçûk a DNA/RNAya armanc bi rêjeyek berbiçav zêde bike, û PCR dike amûrek bihêz ji bo tespîtkirina bilez a asîdên nukleî.Di dehsalên dawî de, gelek amûrên mîkrofluîdîk ên portable ku bi pergalên çîkala germî ya PCR-ê ve hatine çêkirin hatine pêşve xistin da ku hewcedariyên tespîtkirina xala lênihêrînê pêk bînin [57, 58].PCR-ya-çîp dikare li çar celeban were dabeş kirin (herikîna kevneşopî, domdar, PCR-ya guhezbar û konvektîv) li gorî rêbazên cûda yên kontrolkirina germahiyê [59].Mînakî, Gee et al.[60] li ser platforma xweya mîkrofluîdîk ji bo tespîtkirina piralî ya SARS-CoV-2, înfluensa A û B vîrusên PCR-ya mîqdar (RT-qPCR) rêgezek rasterast a veguheztina berevajî ya di nimûneyên şûşeya qirikê de (Hêl. 3a) pêş xist.Park et al.[61] bi entegrekirina fîlima nazik PCR, elektrod, û modulek mîkrofluîdî ya ku bi tilikê ve tê xebitandin, çîpek analîza pathogen hêsan çêkir.Lêbelê, her du kar jî kêmasiyên hevpar ên PCR-ya kevneşopî vedigirin.PCR çerxa germî hewce dike, ku piçûkkirina amûrê bêtir sînordar dike û dema ceribandinê kêm dike.
Pêşkeftina herikîna domdar a PCR-ya mîkrofluîdî û cîhê-guhartî ya bingehîn ji bo çareserkirina vê pirsgirêkê girîng e.Bi karanîna kanalek serpentînê ya dirêj an kanalek rasterast a kurt, PCR-ya herikîna domdar dikare bi pompek ji-çîpê re ajansên aktîf di sê deverên pêş-germkirinê de zêdekirina bilez peyda bike.Ev operasyon bi serkeftî ji qonaxa derbasbûnê di navbera germahiyên reaksiyonê yên cihêreng de dûr dikeve û bi vî rengî dema ceribandinê bi girîngî kêm dike [62] (Hêjî. 3b).Di lêkolînek din de ji hêla Jung et al.[63] analîzatorek genetîkî ya PCR-ya zivirî ya nû pêşniyar kir ku taybetmendiyên PCR-ya sabît û herikîn ji bo PCR-ya veguheztina berevajî ya ultralez û piralî li hev dike (Hêjîrê. 3c).Ji bo zêdekirina asîda nukleîk, mîkroçîpa PCR dê di nav sê blokên germkirinê de di germahiyên cûda de were zivirandin: 1. Bloka denaturasyonê 94°C, 2. Bloka helandinê di 58°C de, 3. Bloka berfirehkirinê di 72°C de.
Serîlêdana PCR di mîkrofluîdîkê de.Nûneriya şematîkî ya dirRT-qPCR li ser platformek mîkrofluîdîk (ji [60] ve hatî vegirtin).b Nûneratiya şematîkî ya mîkroarek PCR-ya herikîna domdar a ku li ser kanalek serpentine hatî damezrandin (ji [62] ve hatî vegirtin).c Nûneratiya şematîkî ya analîzerek genetîkî ya PCR-ya zivirî, ku ji mîkroçîp, sê blokên germkirinê û motorek gavê pêk tê (ji [63] ve hatî veguheztin).d Diagrama thermoconvection PCR bi santrîfugasyon û sazkirinê (ji [64] ve hatî vegirtin).DirRT-qPCR, reaksiyona zincîra polîmerazê ya veguheztina berevajî ya hejmarî
Bi karanîna kapîlar û hêlîn an jî lewheyên zirav, konveksiyona PCR dikare bi lez û bez asîdên nukleîk bi veguheztina termal a xwezayî ya belaş zêde bike bêyî ku hewcedariya pompek ji derve hebe.Mînakî, platformek mîkrofluîdî ya polîmera olefîn a çerxî li ser qonaxek germkirinê ya zivirî ya çêkirî hate pêşve xistin ku di mîkrokanalek pêleka PCR de sîklêdana termal bi santrîfugê bikar tîne [64] (Hêjî. 3d).Çareseriya reaksiyonê ji hêla vekêşana germî ve tê rêve kirin, ku bi domdarî germahiya bilind û nizm di mîkrokanalek bi avahiyek annular de diguhezîne.Tevahiya pêvajoya zêdekirinê dikare di 10 hûrdeman de bi sînorek tespîtkirina 70,5 pg/kanal were qedandin.
Wekî ku tê hêvî kirin, PCR-ya bilez amûrek hêzdar e ji bo pergalên analîzkirina molekular-bersiva nimûne-bersiva bi tevahî yekgirtî û analîza piralî.Rapid PCR bi girîngî dema pêwîst ji bo tespîtkirina SARS-CoV-2 kêm dike, ku beşdarî kontrolkirina bi bandor a pandemiya COVID-19 dibe.
PCR hewcedariyek germî ya tevlihev hewce dike ku ji bo POCT ne maqûl e.Di van demên dawî de, teknîkên zêdekirina îsotermîk li mîkrofluîdîkan hatine sepandin, di nav de lê ne bi LAMP, zêdekirina polîmerazê ya recombinase (RPA), û amplification li ser bingeha rêzikên asîda nukleîk [65,66,67,68].Bi van teknîkan re, asîdên nukleîk di germahiyek domdar de têne zêdekirin, ji bo tespîtkirina molekulî çêkirina amûrên POCT-ê yên erzan ên lêçûn, pir hesas hêsan dike.
Vekolînên LAMP-a-based mîkrofluîdîk-berbiçav-berbiçav rê dide gelek tespîtkirina nexweşiyên infeksiyonê [42, 69, 70, 71].Bi hev re bi pergalek mîkrofluîdîk a centrifugalî, LAMP dikare bixweberkirina tespîtkirina asîda nukleîk [69, 72, 73, 74, 75] bêtir hêsantir bike.Spin-and-react SlipChip ji bo tespîtkirina dîtbarî ya gelek bakteriyên paralel bi karanîna LAMP [76] hate pêşve xistin (Hêjî. 4a).Dema ku di azmûnê de LAMP-ya xweşbînkirî bikar tînin, rêjeya îşar-to-dengê ya fluoresenceyê bi qasî 5 qat bû, û sînorê tespîtê gihîşt 7.2 kopiyên / μl ADNya genomîk. Wekî din, hebûna pênc pathogenên bakterî yên digestive yên hevpar, di nav de Bacillus cereus, Escherichia coli, Salmonella enterica, Vibrio fluvialis û Vibrio parahaemolyticus, li ser bingeha rêbazê di <60 hûrdeman de hate xuyang kirin. Wekî din, hebûna pênc pathogenên bakterî yên digestive yên hevpar, di nav de Bacillus cereus, Escherichia coli, Salmonella enterica, Vibrio fluvialis û Vibrio parahaemolyticus, li ser bingeha rêbazê di <60 hûrdeman de hate xuyang kirin.Digel vê yekê, hebûna pênc pathogenên bakterî yên hevpar ên pergala digestive, di nav de Bacillus cereus, Escherichia coli, Salmonella enterica, Vibrio fluvialis û Vibrio parahaemolyticus, bi karanîna vê rêbazê di kêmtirî 60 hûrdeman de hate xuyang kirin.此外, 基于基于 方法 在 <60 分钟 内 可 视化 了 五 种 常见 消化道 细菌病 原体 的 存在, 包括包括 芽孢杆菌, 大大, 肠 沙门 氏 菌, 河流 弧菌 氏 菌, 河流 弧菌 氏 菌., 基于基于 方法 在 <60 分钟 内 视化 视化 五 五 种 常见 消化道 细菌病 的 存在, 包括包括, 大大, 肠 氏 菌, 弧菌 和 副溶血 性 ... 弧菌 和 副溶血 性 ...弧菌 弧菌 弧菌 弧菌 弧菌 弧菌 弧菌 弧菌 弧菌 HIPWekî din, hebûna pênc pathogenên bakterî yên hevpar ên gastrointestinal, di nav de Bacillus cereus, Escherichia coli, Salmonella enterica, Vibrio fluvius, û Vibrio parahaemolyticus, bi karanîna vê rêbazê di kêmtirî 60 hûrdeman de hate xuyang kirin.
Feydeyên LAMP-ê di mîkrofluîdîkê de, di nav yên din de, bersivek bilez û tespîtkirina piçûkkirî jî hene.Lêbelê, ji ber germahiya reaksiyonê (dora 70 ° C), aerosol bi neçarî di LAMP-ê de têne hilberandin, ku di encamê de rêjeyek erênî ya derewîn bilind dibe.Taybetmendiya ceribandinê, sêwirana pêşîn, û kontrolkirina germahiyê jî ji bo LAMP-ê pêdivî ye ku were xweşbîn kirin.Wekî din, sêwiranên çîpê ku tespîtkirina pirjimar amancê li ser yek çîpê bicîh dikin xwedî nirxek mezin in û divê werin pêşve xistin.Wekî din, LAMP ji bo tespîtkirina pir-armanca ku di yek çîpê de yekbûyî ye, ku pir girîng e, lê hîn jî ji bo pêşkeftinê gelek cîh heye.
Rêjeya erênî ya derewîn a bilind a LAMP dikare bi RPA re hinekî were kêm kirin, ji ber ku germahiya reaksiyonê ya nisbeten nizm (~ 37 °C) dibe sedema kêm pirsgirêkên evaporasyonê [77].Di pergala RPA de, du primerên dijber bi girêdana bi rekombînazê ve senteza DNA didin destpêkirin û zêdekirin dikare di nav 10 hûrdeman de were qedandin [78,79,80,81].Ji ber vê yekê, tevahiya pêvajoya RPA ji PCR an LAMP pir zûtir e.Di salên dawî de, teknolojiya mîkrofluîdîk hate destnîşan kirin ku lez û rastbûna RPA [82,83,84] bêtir çêtir dike.Mînakî, Liu et al.[85] ji bo tespîtkirina bilez û hesas a SARS-CoV-2 bi yekkirina RPA-ya veguheztina berevajî (RT-RPA) û pergalek tespîtkirina tîrêja testa herikîna paşîn a gerdûnî, ji bo tespîtkirina bilez û hesas a pêvekek pêvek a mîkrofluîdîk a yekbûyî pêşxist.nav sîstemeke microfluidic yekane.Wêne 4b).Sînorê tespîtkirinê 1 kopî/μl an 30 kopî/nimûne ye, û tespîtkirin dikare di nav 30 hûrdeman de were qedandin.Kong et al.Amûrek mîkrofluîdî ya lixwekirî pêşxistiye.[86] germahiya laş û pergalek tespîtkirina floransê ya li ser têlefona desta bikar anî da ku bi lez û bez DNA-ya HIV-1 bi karanîna RPA-yê vedîtîne (Wêne 4c).Vekolîna RPA-ya cilêkirî di nav 24 hûrdeman de 100 kopiyên/mL rêzika armancê destnîşan dike, ku potansiyelek mezin ji bo teşhîskirina bilez a pitikên bi HIV-1-ê vegirtî di mîhengên kêm-çavkaniyê de destnîşan dike.
Di ceribandina xala lênêrînê de zêdekirina îzotermîk (POCT).Pêşveçûn û hilberîna spin û reaksiyonê SlipChip.Piştî weldinga plazmayê, çîpên jor û jêr bi komek gwîzan hatin berhev kirin da ku çîpa dawîn ava bikin (ji [76] veguherandine).b Şematîka pergala MI-IF-RPA ji bo tespîtkirina COVID-19 (ji [85] ve hatî vegirtin).c Skemaya testek RPA ya cilê ji bo tespîtkirina bilez a DNA-ya HIV-1 (ji [86] ve hatî vegirtin).SE Salmonella enterica, VF Vibrio fluvius, VP Vibrio parahaemolyticus, BC Bacillus cereus, EC Escherichia coli, FAM carboxyfluorescein, Vîrûsa kêmasiya îmmunê ya mirovî HIV, RPA recombinase recombinase amplification polymerase, LED emitting diode, MI-IFLPA Integrated Lacrobinid-R Amplification
RPA-ya mîkrofluîdîk bi lez pêş dikeve, lêbelê, lêçûna çêkirina çîpê û vexwarina reaksiyonê pir zêde ye û divê were kêm kirin da ku hebûna vê teknolojiyê zêde bike.Digel vê yekê, hesasiyeta bilind a RPA dikare bandorê li zêdekirina hilberên ne-taybetî bike, nemaze di hebûna tevliheviyê de.Dibe ku ev sînorkirin li ser serîlêdana RPA-yê di pergalên mîkrofluîdîk de bandor bikin û hêjayî xweşbîniya bêtir in.Di heman demê de ji bo armancên cûrbecûr amanc û lêkolînên baş-sêwirandî jî hewce ne ku ji bo baştirkirina pêkaniya stratejiyên mîkrofluîdîk ên li ser RPA-yê di POCT de.
Cas13 û Cas12a xwedan şiyana ku bi rengekî bêserûber asîdên nukleîk bişkînin û bi vî rengî dikarin wekî amûrên tespîtkirin û tespîtkirinê werin pêşve xistin.Cas13 û Cas12a bi rêzê ve bi girêdana bi DNA an RNA-yê hedef têne çalak kirin.Dema ku proteîn aktîf bibe, dest pê dike ku asîdên nukleî yên din ên nêz veqetîne, dûv re RNA-yên rêber ên ku asîdên nukleî yên taybet-patojen dikin hedef, dikarin sondajên fluorescentê yên qutkirî bişkînin û floransê berdin.Li ser bingeha vê teoriyê, Kellner et al.[87] rêbazek Cas13-based [Specific-High-sensitive Enzymatic Reporter UnLOCKING (SHERLOCK)], û Broughton et al.[88] nêzîkatiyek din li ser bingeha Cas12a [CRISPR Trans Reporter ku DNA endonuclease (DTECR) hedef digire] pêş xist.
Di salên dawî de, rêbazên cûrbecûr ji bo tespîtkirina asîdên nukleîk ên li ser bingeha CRISPR derketine [89, 90].Rêbazên kevneşopî yên li ser bingeha CRISPR bi gelemperî ji ber gelek prosedurên di nav de derxistina asîda nukleîk, zêdekirin û tespîtkirina CRISPR-ê de dem dixwe û kedkar in.Rakirina şilavan li hewa dibe ku şansê encamên erênî yên derewîn zêde bike.Li gorî jor, pergalên CRISPR-based hewcedariya xweşbîniyê ne.
Ji bo sepanên tespîtkirina CRISPR-Cas12a û CRISPR-Cas13a platformek mîkrofluîdî ya bi pneumatîk ve hatî kontrol kirin ku dikare 24 analîzan bi paralelî pêk bîne [91].Pergal bi amûrek vedîtina floransansê ya ku zêdekirina asîda nukleîk derbas dike û bixweber nimûneyên DNA û RNA yên femtomolar tesbît dike.Chen et al.[92] bi pergala CRISPR-Cas12a re di mîkrofluîdîkên centrifûgal de zêdekirina recombinase ya yekbûyî (Hêjî. 5a).Ev xebat dijwariya yekkirina van her du pêvajoyan derbas dike ji ber ku Cas12a dikare DNA-ya peyamberê bişewitîne û pêvajoya zêdekirinê asteng bike.Wekî din, Chen et al.[92] di heman demê de reagentên reaksiyonê di kontrolek mîkrofluîdî ya centrifûgal de pêş-depo kirin da ku hemî pêvajoyê bixweber temam bike.Di xebatek din de, Silva et al.[93] ji bo tespîtkirina SARS-CoV-2 rêbazek teşhîsê bêyî zêdekirina CRISPR/Cas12a û smartfonek pêşxist (Hêjî. 5b).Ev azmûn, ku wekî pergalek bê amplifikasyon-bingeha têlefonên desta tê zanîn, enzîmek CRISPR/Cas-girêdayî ku li ser dîmendera smartphone ya nîşaneyên bilbilê yên ku ji katalazê têne hilberandin di kanalên mîkrofluîdîk de vedihewîne.Tespîtkirina hestiyar a ji kêmtirî 50 kopiyên/µl asîda nukleîk bêyî pêş-zêdekirin, tevahiya pêvajoyê ji derzîlêdana nimûneyê heya xwendina nîşanê tenê 71 hûrdem digire.
Rêbazên tespîtkirina asîda nukleîk li ser bingeha CRISPR.POCT centrifûgal ji bo tespîtkirina molekular a yekbûyî ya li ser bingeha CRISPR (ji [92] ve hatî vegirtin).b Pêşkeftina ceribandina CASCADE ji bo analîza-based smartphone ya SARS-CoV-2 (ji [93] ve hatî vegirtin).Zêdekirina RAA recombinase, motîfa protospacerê ya cîranê PAM, dubareyên palindromîk ên kurt ên CRISPR di navberên rêkûpêk de, pergala CASCADE bêyî zêdekirina têlefona desta bi enzîmên girêdayî CRISPR/CAS, 1-ethyl-3-[3-dimethylaminopropyl]carbodiimide hydrochloride
Wekî gava paşîn di tespîtkirina asîda nukleîk de, vedîtina sînyalê rasterast encamên tespîtkirinê nîşan dide û di pêşkeftina POCTek bikêr, hesas û rast de faktorek krîtîk e.Nîşan dikarin bi karanîna awayên cihêreng ên wekî stratejiyên fluorescent, elektrokîmyayî, rengînmetrîk û magnetîkî werin xwendin.Di vê beşê de, em mentiqa her nêzîkatiyê vedibêjin û tespîtkirina molekulî ya nexweşiyên enfeksiyonê di mîkrofluîdîkê de berhev dikin.
Stratejiyên fluorescence-based bi berfirehî ji bo tespîtkirina POCT ya nexweşiyên enfeksiyonê têne bikar anîn ji ber avantajên wan ên berbiçav ên hesasiya hêja, lêçûna kêm, hêsaniya xebitandinê, û analîza xala lênihêrînê [94, 95].Van stratejiyan fluorophores nîşankirî yên wekî rengên fluorescent û nanomaterial bikar tînin da ku îşaretek diyarker biafirînin (zêdekirina fluorescence an qutkirin).Ev vedîtin pêşniyar dike ku stratejiyên-based fluorescence dikarin li ser nîşankirina rasterast a fluorescentê, nîşana-live, û vedîtina fluorescentê ya îşaretê were dabeş kirin [96].Vedîtina etîketa fluorescentê ya rasterast etîketên fluorescentê yên taybetî bikar tîne da ku lîgandên taybetî yên ku dema ku bi rengek bijartî bi armancekê ve girêdidin mîqdarek taybetî ya floransê çêdikin.Ji bo tespîtkirina floransê-based sînyala, qalîteya sînyala fluorescentê bi mezinahiya berjewendiyê ve girêdayî ye.Di nebûna armancê de tîrêjiya floransansê kêm e û dema ku rêjeyek têr armanc hebe tê tespît kirin.Berevajî vê, tundiya floransê ya ku ji hêla floransê ve "sînyal-off" ve hatî vedîtin li gorî mêjera armancê berevajî ye, di destpêkê de digihîje nirxek herî zêde û hêdî hêdî her ku armanc mezin dibe kêm dibe.Mînakî, bi karanîna mekanîzmaya trans-qelişîna CRISPR-Cas13a-armanc-girêdayî, Tian et al.[97] stratejiyek nasandina nû pêşxist da ku RNA-yên ku rasterast transkrîpsîyona berevajî derbas dikin (Hêjî. 6a) tespît bike.Bi girêdana bi RNA-yên armanc ên temamker re, kompleksa CRISPR-Cas13-RNA dikare were aktîf kirin, ku ji hêla RNA-yên ne-taybetî yên ragihandinê ve veqetîna transkollateralî çêdike.Nûçegihana bi etîketa fluorescentî [fluorophore (F)] ji hêla quencher (Q) saxlem ve tê qutkirin û dema ku ji hêla kompleksa aktîfkirî ve tê qut kirin floress dike.
Feydeya tespîtkirina elektrokîmyayî leza tespîtkirina bilind, hilberîna hêsan, lêçûna kêm, hilgirtina hêsan û kontrolkirina otomatîkî ye.Ew ji bo serîlêdanên POCT rêbazek analîtîkek hêzdar e.Li ser bingeha transîstorên bandora qada grafene Gao et al.[98] ji bo tespîtkirina piralî ya antîjenên nexweşiya Lyme ji bakteriya Borrelia burgdorferi bi sînorê tespîtê 2 pg/mL nanobiosensorek pêşxist (Hêjîrê. 6b).
Di sepanên POCT de vekolînên rengometrîkî hatine bikar anîn, ku ji avantajên veguheztinê, lêçûna kêm, hêsan a amadekirinê, û xwendina dîtbar sûd werdigirin.Tespîtkirina rengometrîk dikare oksîdasyona peroxidase an nanomaterialên mîna peroksîdazê, berhevkirina nanomaterialan, û lêzêdekirina rengên nîşanker bikar bîne da ku agahdariya li ser hebûna asîdên nukleî yên armanc veguhezîne guhertinên rengê xuya [99, 100, 101].Nemaze, nanoparçeyên zêr bi berfirehî di pêşkeftina stratejiyên rengînmetrî de têne bikar anîn, û ji ber şiyana wan a ku guheztinên reng bi lez û girîng çêdikin, eleqeyek zêde di pêşkeftina platformên rengîn POCT de ji bo tespîtkirina li cîhê nexweşiyên infeksiyonê heye [102].Bi amûrek mîkrofluîdîk a navendî ya yekbûyî [103], pathogenên xwarinê yên di nimûneyên şîrê qirêj de dikarin bixweber di asta 10 şaneyên bakteriyan de werin tespît kirin, û encam di nav 65 hûrdeman de bi dîtbarî têne xwendin (Hêjî. 6c).
Teknolojiyên hestiyariya magnetîkî dikarin bi duristî analîzan bi karanîna materyalên magnetîkî vedîtin, û di dehsalên dawî de di serîlêdanên POCT de eleqeyek girîng heye.Teknîkên hestiyariya magnetîkî hin avantajên bêhempa yên wekî malzemeyên magnetîkî yên erzan li şûna pêkhateyên optîkî yên biha hene.Lêbelê, karanîna zeviyek magnetîkî karbidestiya tespîtê çêtir dike û dema amadekirina nimûneyê kêm dike [104].Digel vê yekê, encamên lêkolîna magnetîkî taybetmendî, hesasiyet û rêjeya bilind-sînyala deng-dengê ji ber îşaretek paşxaneya magnetîkî ya negirîng a nimûneyên biyolojîkî nîşan dide [105].Sharma et al.biyosensorek li ser bingeha girêdana tunelek magnetîkî di platformek mîkroçîpê ya portable de yek kir.[106] ji bo tespîtkirina piralî ya pathogenan (Hêjîrê. 6d).Biosensors bi hestiyar asîdên nukleî yên subnanomolar ên ji pathogenan veqetandî tespît dikin.
Rêbaza tespîtkirina sînyala tîpîk.Têgeha tespîtkirina hîperlocalized ya Cas13a (ji [97] ve hatî vegirtin).b Graphene nanobiosensor FET bi hev re digel Lyme GroES scFv (ji [98] ve hatî vegirtin).c Nîşaneyên rengînmetrî yên ji bo tespîtkirina piralî ya patojenên xwarinê di çîpek mîkrofluîdî ya centrifûgal de: Nimûneyên jimare 1 û hejmar 3 bi pathogenên armanc, û nimûneyên jimare 2, hejmar 4 û jimare 5 bêyî pathogenên armancê (ji [103] veguherandine) .d Biosensor li ser bingeha girêdanek tunelek magnetîkî, di nav de platformek, amplifikatorek astengkirinê ya çêkirî, yekîneyek kontrolê, û dabînkirina hêzê ya ji bo hilberîna / wergirtina sînyalê (ji [106] ve hatî adaptekirin).GFET Graphene FET, Escherichia coli, Escherichia coli, Salmonella typhimurium, Vibrio parahaemolyticus, Vibrio parahaemolyticus, Listeria monocytogenes, PC PC, PDMS Dimethicone, PMMA polymethyl methacrylate
Tevî taybetmendiyên hêja yên rêbazên tespîtkirina jorîn, ew hîn jî kêmasiyên wan hene.Van rêbazan têne berhev kirin (tablo 1), di nav de hin serîlêdanên bi hûrgulî (pro û nebaş).
Bi pêşkeftina mîkrofluîdîk, pergalên mîkroelektromekanîkî, nanoteknolojî û zanyariya materyalan re, karanîna çîpên mîkrofluîdîk ji bo tespîtkirina nexweşiyên enfeksiyonê bi domdarî pêşve diçe [55,96,107,108].Manîpulasyona rast a alav û şilavên piçûktir beşdarî rastbûna tespîtkirinê û lêçûn-bandorbûnê dibe.Ji ber vê yekê, ji bo pêşkeftina bêtir, hewildan hatine kirin ku çîpên xweşbîn û nûve bikin, ku di encamê de çîpên mîkrofluîdî yên cihêreng ên bi avahî û fonksiyonên cihêreng têne peyda kirin.Li vir em bi kurtasî çend celebên hevpar ên platformên mîkrofluîdîk didin nasîn û taybetmendiyên wan (pro û nebaş) didin ber hev.Wekî din, piraniya mînakên ku li jêr têne navnîş kirin di serî de li ser şerê SARS-CoV-2 hûr dibin.
LOCC pergalên analîtîk ên tevlihev ên piçûktir ên herî gelemperî ne û karûbarên wan ji derzkirin û amadekirina nimûneyê, kontrolkirina herikînê û vedîtina şilavê pir piçûktir, yekbûyî, otomatîk û paralel in [109, 110].Avî bi geometriya bi baldarî sêwirandî û pêwendiya gelek bandorên fizîkî yên wekî gradientên zextê, ​​çalakiya kapîlar, elektrodînamîk, qadên magnetîkî û pêlên dengbêjiyê ve têne manipulandin [111].LOCC bi leza analîzkirina bilez, mezinahiya nimûneya piçûk, mezaxtina hêzê ya kêm, û karbidestiya rêveberî û xebitandinê ya bilind, di vekolîna berbi-rêveberiya bilind û tespîtkirina pirjimar de avantajên hêja nîşan dide;lebê, alavên LOCC pir nazik in, û çêkirin, pakkirin, û navberê.Lêbelê, pirrengkirin û ji nû ve bikar anîn bi dijwariyên pir mezin re rû bi rû dimînin [96].Li gorî platformên din, LOCC xwedan avantajên bêhempa ye di warê pirrengiya serîlêdanê û hevahengiya teknolojiyê ya çêtirîn de, lê dezawantajên wê jî diyar in, ango tevliheviya bilind û dubarebûna belengaz.Girêdana bi pompeyên derveyî, yên ku bi gelemperî mezin û biha ne, karanîna wan di POCT de bêtir sînordar dike.
Di dema derketina COVID-19 de, LOCC gelek bal kişand.Di heman demê de, çend çîpên nû hene ku çend teknolojiyên hev dikin.Mînakî, smartphone naha bi berfirehî wekî amûrên analîtîk ên portable têne bikar anîn û ji bo yekbûna LOCC potansiyelek mezin heye.Sun et al.[21] çîpek mîkrofluîdîk çêkir ku dihêle rêzikên asîda nukleîk ên taybetî yên pênc pathogenan, di nav de SARS-CoV-2, bi karanîna LAMP-ê piralî bike û di nav 1 demjimêran piştî bidawîbûna reaksiyonê de wan bi karanîna smartfonek analîz kir.Wek mînakek din, Sundah et al.[112] ji bo tespîtkirina rasterast û hesas a hedefên RNA yên SARS-CoV-2 bi karanîna têlefonan veguhezek molekular [zêdekirina katalîtîk bi guheztina rewşa veguhêz a molekulî (CATCH)] afirand. CATCH bi LOCC-ya portable re hevaheng e û performansa çêtir digihîje (nêzîkî 8 kopiyên RNA / μl; < 1 demjimêr li germahiya odeyê) [112]. CATCH bi LOCC-ya portable re hevaheng e û performansa çêtir digihîje (nêzîkî 8 kopiyên RNA / μl; < 1 demjimêr li germahiya odeyê) [112]. CATCH bi navgîniya LOCC-ê ve girêdayî ye û têgihîştina hilberînerê hilberîneriyê (mînak 8 kopîy РНК/мкл; < 1 ч ji bo têgihîştina temperaturê) [112]. CATCH bi LOCC-ya portable re hevaheng e û rêgezek hêja peyda dike (nêzîkî 8 kopiyên RNA / μl; < 1 demjimêr li germahiya odeyê) [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 小时） 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 小时） CATCH bi navgîniya LOCC-ê ve girêdayî ye û ji bo hilberînerê hilberîneriyê ve girêdayî ye (mînak 8 kopiyên РНК/мкл; < 1 saet ji temperaturê re) [112]. CATCH bi LOCC-yên portable re hevaheng e û xwedan performansa hêja ye (nêzîkî 8 kopiyên RNA / μl; < 1 saet li germahiya odeyê) [112].Wekî din, amûrên LOCC ji bo tespîtkirina molekulî jî hin hêzên ajotinê yên wekî valahiya, dirêjkirin, û zeviyên elektrîkê bikar tînin.Kang et al.[113] Nanoplasma-li-çîpek PCR-ya rast-a-dem, ultra-lez ji bo teşhîskirina bilez û hejmarî ya COVID-19 li zeviyê bi karanîna çîpek PCR-ya şilavê ya plazmonîk a valahiya nîşan da.Li et al.[114] dûv re çîpek mîkrofluîdîk-rêveber a dirêjkirî ku teşhîsa COVID-19 çalak kir.Platform pergala zêdekirina RT-LAMP bikar tîne da ku diyar bike ka nimûneyek bi kalîte erênî an neyînî ye.Dûv re, Ramachandran et al.[115] bi karanîna isotachophoresis (ITP) bi karanîna îsotakoforez (ITP) gradientên qada elektrîkê ya guncav bi dest xistin, teknîkek baldarkirina îyonê ya bijartî ku di mîkrofluîdîkê de hatî bicîh kirin.Bi ITP re, RNA-ya mebest ji nimûneyên şûba nasopharyngeal xav dikare bixweber were paqij kirin.Piştre Ramachandran et al.[115] Tevhevkirina vê paqijkirina ITP-ê bi LAMP û CRISPR-ê-pêşkeftî ve bi vekolînên LAMP û CRISPR-ê di nav 35 hûrdeman de SARS-CoV-2 di şûba nasopharyngeal mirovî û nimûneyên klînîkî de hate tespît kirin.Ji bilî vê, ramanên nû her tim derdikevin holê.Jadhav et al.[116] nexşeyek teşhîsê li ser bingeha spektroskopiya Raman-ê ya pêşkeftî li gel amûrek mîkrofluîdî ku tê de nanotubeyên karbonê yên zêr/zîv-sergirtî an jî mîkro/nanotubeyên elektrospunkirî yên yekcar tê de hene pêşniyar kir.Mîkrokanalên parzûnê yên çêkirî yên bi fonksiyonel ên membranê têne avêtin.Amûr vîrusên ji şilavên laş/derxistina laş ên cihêreng ên wekî saliva, nasopharynx û hêstiran vedigire.Ji ber vê yekê, tîra vîrusê pir e û vîrus bi îmzeya Raman ve rast tê nasîn.
LOAD platformek mîkrofluîdî ya centrifûgal e ku tê de hemî pêvajo ji hêla protokolek frekansê ve têne kontrol kirin ku substratek mîkrosazkirî dizivirîne [110].Amûra LOAD bi karanîna hêza centrifugalî wekî hêzek ajotinê ya girîng tê destnîşan kirin.Liquid di heman demê de di bin bandora hêzên kapîlar, Euler û Coriolis de ne.Bi karanîna amûrek santrîfujê ve, analîz di xebata şilavê ya domdar de ji pozîsyonek radîkal berbi hundur ve têne kirin, ku hewcedariya lûleyên derveyî, pompe, çalakker û valvesên çalak ji holê radike.Bi kurtasî, rêbazek kontrolê ya yekane operasyonê hêsan dike.Hêzên ku li ser şilavê di heman kanala mîkrofluîdî de li heman dûrahiya ji navenda barkirinê re tevdigerin, ev yek gengaz dike ku avahiya kanalê dubare bike.Bi vî rengî, alavên LOAD ji bo sêwirandin û çêkirinê ji alavên kevneşopî yên LOCC sadetir û aborîtir e, dema ku reaksiyonên bi gelemperî serbixwe û paralel in;lebê, ji ber hêza mekanîkî ya bilind a alavên centrifûgal, materyalê çîpê berdest sînordar e û cildên piçûk dijwar in.ber erebeyê.Di heman demê de, pir amûrên LOAD tenê ji bo karanîna yekane têne sêwirandin, ku ji bo tespîtkirina mezin biha ye [96, 117, 118, 119].
Di dehsalên dawî de, LOAD, ku yek ji cîhazên mîkrofluîdî yên herî hêvîdar tê hesibandin, ji lêkolîner û hilberîneran bala girîng kişandiye.Bi vî rengî, LOAD pejirandinek berfireh bi dest xistiye û ji bo tespîtkirina molekularî ya pathogenên enfeksiyonê [120, 121, 122, 123, 124], nemaze di dema derketina COVID-19 de, hatî bikar anîn.Mînakî, di dawiya 2020-an de, Ji et al.[60] ji bo tespîtkirina paralel a bilez û otomatîk a enfeksiyonên SARS-CoV-2 û înfluensa A û B di nimûneyên şûşeya qirikê de ceribandinek rasterast a RT-qPCR nîşan da.Piştre Xiong et al.[74] platformek mîkrofluîdî ya dîskoîd a LAMP-ê ya yekbûyî pêşkêş kir ji bo tespîtkirina bilez, rast û hevdem a heft coronavirusên nefesê yên mirovî, tevî SARS-CoV-2, di nav 40 hûrdeman de.Di destpêka 2021 de, de Oliveira et al.[73] ji bo teşhîsa molekularî ya RT-LAMP ya COVID-19, çîpek mîkrofluîdî ya navendê ya toner a polistirenê, ku bi destan bi rotatorek tilikê tê xebitandin, destnîşan kir.Dûv re, Dignan et al.[39] ji bo paqijkirina RNA SARS-CoV-2 rasterast ji beşên swaba buccal mîkro amûrek santrîfujek portable ya otomatîkî pêşkêş kir.Medved et al.[53] pergalek nimûneya aerosolê ya SARS-CoV-2 ya hundurîn bi çîpek fluorescentê ya mîkrofluîdî ya zivirî ya piçûk bi sînorek 10 kopî / μL û bendek çerxa herî kêm 15 hûrdem pêşniyar kir.Suarez et al.[75] di van demên dawî de pêşkeftina platformek mîkrofluîdî ya centrifûgal a yekbûyî ya modularî ji bo vedîtina rasterast a SARS-CoV-2 RNA di nimûneyên şûba nasopharyngeal ên neaktîfkirî yên germê de bi karanîna LAMP ragihand.Van mînakan feydeyên mezin û soza LOAD-ê di tespîtkirina molekularî ya COVID-19 de destnîşan dikin.
Di sala 1945 de Muller û Clegg [125] yekem car kanalên mîkrofluîdîk li ser kaxezê bi karanîna kaxezê parzûnê û parafîn pêşkêş kirin.Di 2007 de, koma Whitesides [126] yekem platforma kaxezê ya fonksiyonel ji bo ceribandina proteîn û glukozê çêkir.Kaxez ji bo mîkrofluîdîkê bûye substratek îdeal.Kaxez xwedan taybetmendiyên xwerû yên wekî hîdrofîlîbûn û avahiyek poroz, biyolojiya hêja, giraniya sivik, nermbûn, pêçandîbûn, lêçûna kêm, karanîna hêsan û rehet e.μPADsên klasîk ji strukturên hîdrofîl/hîdrofobîk ên ku li ser binesaziyên kaxezê hatine çêkirin pêk tên.Bi avahiya sê-alî ve girêdayî, μPADs dikarin li μPADên du-alî (2D) û sê-alî (3D) bêne dabeş kirin.2D μPADs bi avakirina sînorên hîdrofobîk têne hilberandin da ku kanalên mîkrofluîdî ava bikin, di heman demê de μPADên 3D bi gelemperî ji qatên kaxizên mîkrofluîdî yên 2D têne çêkirin, carinan bi daxistina kaxezê, teknîkên slip, kanalên vekirî, û çapkirina 3D [96].Şikilên avî an biyolojîkî yên li ser μPAD-ê di serî de ji hêla hêza kapîlar ve bêyî çavkaniyek hêzek derveyî têne kontrol kirin, pêşî li hilanîna reagentan, hilgirtina nimûneyê, û tespîtkirina piralî hêsan dike.Lêbelê, kontrolkirina herikîna rast û tespîtkirina piralî ji hêla leza, hesasiyet û ji nû ve karanîna ne bes ve tê asteng kirin [96, 127, 128, 129, 130].
Wekî platformek mîkrofluîdî ya neasayî, μPAD ji bo tespîtkirina molekularî ya nexweşiyên infeksiyonî yên wekî HCV, HIV, û SARS-CoV-2 bi berfirehî hate pêşve xistin û pêşve xistin [131, 132].Ji bo tespîtkirina bijartî û hesas a HCV, Tengam et al.[133] biosensorek nû ya ku li ser kaxezek fluorescent ve hatî çêkirin bi karanîna sondajek acîdek nukleîk a pir taybetî ya ku li ser bingeha pyrrolidinyl peptide ve hatî çêkirin, pêş xist.Asîdên nukleîk bi rengekî kovalentî li ser kaxeza selulozê ya qismî oksîdkirî bi alkîlakirina kêmker a di navbera komên amînî û komên aldehîdê de têne bêbandorkirin, û tespîtkirin li ser bingeha floransê ye.Van îşaretan dikarin ji hêla amûrek taybetî ve hatî çêkirin û bi kamerayek fluorescentê ya portable digel kamerayek têlefonek desta ve werin xwendin.Dûv re, Lu et al.[134] elektrodek maqûl a li ser kaxezê li ser bingeha nîkel / nanoparçeyên zêr / nanotubeyên karbonê / pêkhateyên çarçoweya organometalîkî ya polîvînîl alkolê ji bo tespîtkirina hedefa HIV-ê bi hîbrîdîzasyona DNA-yê bi karanîna metîlen şîn wekî nîşanek redoksa DNA-yê ve hatî çêkirin, çêkir.Herî dawî, Chowdury et al.[135] sêwiranek platformek hîpotetîk ji bo ceribandina μPAD-ê ya xala lênihêrînê bi karanîna salixdana nexweş a xav bi hev re digel LAMP û teknolojiya wênekêşana portable ji bo tespîtkirina analîza COVID-19 pêşkêş kir.
Ceribandinên herikîna alîkî ji hêla hêzên kapîlar ve şilîkan rêve dibin û ji hêla şilbûn û taybetmendiyên substratên porez an mîkrosazkirî ve tevgera şilavê kontrol dikin.Amûrên herikîna paşîn ji nimûne, konjugate, inkubator û vedîtinê, û pêlên vegirtinê pêk tê.Molekulên asîda nukleîk ên di LFA de girêdanên taybetî yên ku berê li cîhê girêdanê têne hilanîn nas dikin û wekî kompleksan girêdidin.Gava ku şilav di nav lewheyên inkubasyon û tespîtê re derbas dibe, kompleks ji hêla molekulên girtina li ser xetên ceribandin û kontrolê ve têne girtin, encamên ku rasterast bi çavê rût têne xwendin destnîşan dikin.Bi gelemperî, LFA dikare di 2-15 hûrdeman de were qedandin, ku ji vedîtina kevneşopî zûtir e.Ji ber mekanîzmaya taybetî, LFA hindik operasyonan hewce dike û pêdivî bi alavên din nake, ku ew pir bikarhêner-heval dike.Çêkirin û mînyaturîzekirin hêsan e, û lêçûna substratên kaxezê kêmtir e.Lêbelê, ew tenê ji bo analîzên kalîteyî tê bikar anîn, û vedîtina jimareyî pir dijwar e, û şiyana piralî û berbiçûk pir kêm e, û tenê yek asîdek nukleîk têr di carekê de dikare were tespît kirin [96,110,127].
Her çend piraniya serîlêdanên LFA-yê li ser immunoassays têne sekinandin, karanîna LFA-yê ji bo tespîtkirina molekulî di çîpên mîkrofluîdî de jî bi bandor û populer e [136].Di doza virusa hepatît B, HIV û SARS-CoV-2 LFA Gong et al.[137] platformek LFA-ya nanoparticle ya nû-veguheztinê pêşniyar kir û piralîbûna vê platforma piçûkkirî û barkêş bi navgîniya hesas û jimareyî ya armancên pirjimar ên wekî asîda nukleî ya HBV nîşan da.Wekî din, Fu et al.[138] LFA-ya nû ya li ser bingeha spektroskopiya Raman-ê ya pêşkeftî ji bo analîza mîqdar a DNA-ya HIV-1-ê di tansiyonên nizm de nîşan da.Ji bo tespîtkirina bilez û hesas a SARS-CoV-2, Liu et al.[85] bi berhevkirina RT-RPA û pergalek vedîtina herikîna paşîn a gerdûnî di nav pergalek mîkrofluîdî ya yekane de analîzek herikîna paşîn a RPA-ya yekbûyî ya mîkrofluîdî pêşxist.
Serîlêdana platformên cihêreng ên mîkrofluîdî li gorî lêkolînên taybetî diguhezîne, ku bi tevahî ji karîn û avantajên platforman sûd werdigire.Bi valves, pomp û kanalên erzan, LOCC ji bo cihêrengiya serîlêdanê û hevberdanê bi jûreya herî mezin a pêşkeftinê re platforma herî berfireh e.Ji ber vê yekê, em hêvî dikin û pêşniyar dikin ku lêkolînên herî nû li LOCC wekî hewildanek yekem bêne kirin û şert û mercên xweştir bibin.Wekî din, tê payîn ku di pergalê de rêbazên bikêrtir û rasttir werin kifşkirin û bikar anîn.LOAD di kontrola rastîn a şilavên ji cîhazên LOCC yên heyî de pêş dikeve û di ajokarên yekane de bi hêza centrifugalî bêyî hewcedariya ajokarên derveyî ve avantajên bêhempa destnîşan dike, dema ku bersivên paralel dikarin ji hev veqetin û hevdem bibin.Bi vî rengî, di pêşerojê de, LOAD dê bibe platforma sereke ya mîkrofluîdî ya ku kêm operasyonên destan û teknolojiyên gihîştî û otomatîkî hene.Platforma μPAD feydeyên LOCC û materyalên li ser kaxezê ji bo lêçûnek kêm, teşhîskirina yekcarî bi hev re tîne.Ji ber vê yekê, pêşkeftina pêşerojê divê li ser teknolojiyên hêsan û baş-sazkirî hûr bibe.Wekî din, LFA ji bo tespîtkirina çavên tazî baş e, soz dide ku vexwarina nimûneyê kêm bike û tespîtê bilez bike.Berhevokek platformê ya berfireh di Tablo 2 de tê destnîşan kirin.
Analîzên dîjîtal nimûneyê li gelek mîkroreaktoran dabeş dikin, ku her yek ji wan hejmareke veqetandî ya molekulên armanc vedihewîne [139, 140].Vekolînên dîjîtal ji bo pêkanîna mîqdarkirina bêkêmasî avantajên girîng peyda dikin bi pêkanîna bi hezaran ceribandinên biyokîmyayî yên paralel bi hevdemî û ferdî di beşên pîvana mîkronê de ne di qonaxek domdar de.Li gorî mîkrofluîdîkên kevneşopî, reaksiyonên dabeşkirinê dikarin qebareya nimûneyê kêm bikin, karbidestiya reaksiyonê zêde bikin, û bi hêsanî bi rêbazên analîtîk ên din re bêyî hewcedariya kanal, pomp, valves û sêwiranên kompakt bêne yek kirin [141, 142, 143, 144, 145, 146, 147] .Du rêbazên jêrîn di vekolînên dîjîtal de têne bikar anîn da ku bigihîjin veqetandina yekreng û rast a çareseriyan, di nav de reagent û nimûneyên wekî şan, asîdên nukleîk, û parzûn an molekulên din: (1) Emulsiyonên davêjin ku bêîstîqrara navbera şilavê bikar tînin;(2) dabeşkirina array ji hêla astengiyên geometrîkî yên cîhazê ve tête kirin.Di rêbaza yekem de, dilopên ku di mîkrokanalan de reagent û nimûneyan vedigirin dikarin bi rêbazên pasîf ên wekî hev-herikîn, xaçerêk, balkişandina herikînê, emulsasyona qonax, emulsasyona mîkrokanal, û membranan bi navgîniya hêzên guheztina vîskoz û emulsasyonê bi guherîna kanalê ve werin afirandin.herêmîkirin [143, 145, 146, 148, 149] an bi karanîna rêbazên çalak [150, 151], ku enerjiya zêde bi kontrola elektrîkî, magnetîkî, termal û mekanîkî vedigire.Di nêzîkatiya paşîn de, yekdestiya herî baş a qebareya şilavê di odeyên mîkrofluîdî de bi girtina strukturên mekan ên heman mezinahiyê, wek mîkropît û rêzikên rûvî [152,153,154] tê parve kirin.Nemaze, dilop beşên herikandinê yên sereke ne ku di heman demê de dikarin li ser rêzikên elektrodê li ser bingeha mîkrofluîdîkên dîjîtal (DMF) jî bêne çêkirin û manîpulekirin.Elektrîkkirina dielektrîkê yek ji wan teoriyên DMF-ê yên çêtirîn e ku hatine lêkolîn kirin, ji ber ku elektrîkê ya dielektrîkê rê dide manîpulasyona rast a dilopên kesane, kontrolkirina şeklê sînyalên elektrîkî yên şil û asimetrîk ên ku ji aliyên cûda re derbas dibin [141, 144].Operasyonên sereke yên bi dilopên di DMF de veqetandin, dabeşkirin, û yekbûnek [151, 155, 156] hene, ku dikare di warên cihêreng ên analîzê de, nemaze di tespîtkirina molekulî de were sepandin [157, 158, 159].
Tespîtkirina asîda nukleîk a dîjîtal teknolojiyek tespîtkirina molekularî ya nifşa sêyemîn e ku li dû PCR-ya kevneşopî û PCR-ya rast-a-dema jimareyî (qPCR), bi hev re bi rêzgirtina berbi bilind û biopsiya şilavê re ye.Di du deh salên dawî de, asîdên nukleîk ên dîjîtal bi lez di warê tespîtkirina molekularî ya pathogenên enfeksiyonê de pêş ketine [160, 161, 162].Pîvana bêkêmasî ya tespîtkirina asîda nukleîk a dîjîtal bi pakkirina nimûne û reagentan di nav beşên kesane de dest pê dike da ku pê ewle bibe ku her rêzika armanc heman îhtimal heye ku bikeve her parçeyek kesane.Ji hêla teorîkî ve, dibe ku her beş çend rêzikên armancê bêne destnîşan kirin, an jî dibe ku pergala mîkroreaksiyonê ya serbixwe tune be.Bi navgîniya mekanîzmayên hestiyariyê yên cihêreng ên ku li jor hatine destnîşan kirin, beşên bi rêzikên hedefên mîkrobî yên ku li ser sînorek diyar nîşanan çêdikin dikarin bi çavê rût an jî ji hêla makîneyek ve werin xuyang kirin û wekî erênî têne navnîş kirin, dema ku beşên din ên ku sînyalan li binê sînor çêdikin wekî erênî têne nîşankirin. .yên neyînî, ku sînyala ji bo her beşê wek boolean.Ji ber vê yekê, bi hesabkirina hejmara beşên hatine afirandin û rêjeya encamên erênî yên piştî reaksiyonê, kopiyên orîjînal ên nimûneyên ceribandinê dikarin bi karanîna formula belavkirina Poisson bêyî hewcedariya kelek standard, ku ji bo analîzên mîqdar ên rûtîn hewce ne, werin berhev kirin. wek qPCR.[163] Li gorî rêgezên danasîna molekularî yên kevneşopî, tespîtkirina asîda nukleîk a dîjîtal xwedan astek bilindtir a otomatîkbûnê, leza analîzê û hesasiyeta bilind, reagentên hindiktir, qirêjiya kêmtir, û sêwirandin û çêkirinê hêsan e.Ji ber van sedeman, karanîna ceribandinên dîjîtal, nemaze rêbazên dakêşanê, ji bo teşhîskirina molekulî, tevhevkirina teknolojiyên amplification û xwendina nîşanê, di dema derketina krîtîk a SARS-CoV-2 de baş hatî lêkolîn kirin.Mînakî, Yin et al.[164] Rêbazên PCR-ya dîjîtal û bilez a dilopê li hev kir da ku genên ORF1ab, N, û RNase P di SARS-CoV-2 de di çîpek mîkrofluîdîk de kifş bike.Nemaze, pergalê karîbû di nav 115 çirkeyan de îşaretek erênî nas bike, ku ji PCR-ya kevneşopî zûtir e, ku bandora wê di tespîtkirina xala lênihêrînê de destnîşan dike (Wêne 7a).Dong et al.[165], Sow et al.[157], Chen et al.[166] û Alteri et al.[167] di heman demê de PCR-ya dîjîtal a dilopek (ddPCR) jî sepandin da ku SARS-CoV-2 di pergalek mîkrofluîdî de bi encamên balkêş vedîtin.Ji bo baştirkirina rêjeya tespîtê, Shen et al.[168] bi qasî 15 seqeyan de bêyî karanîna teknîkên dirûnê wêneyê ddPCR-ê wênekêşiya çîpê bi dest xist, pêvajoya teknolojiya ddPCR ji laboratuarê heya serîlêdanê bileztir dike.Ne tenê rêbazên zêdekirina germî yên wekî PCR têne sepandin, lê di heman demê de rêbazên zêdekirina îzotermîk jî têne bikar anîn da ku şert û mercên reaksiyonê û bersiva bilez hêsan bikin.Lu et al.[71] SlipChip ji bo analîza dilopan pêşxist, ku karibe di yek gavê de dilopên cûrbecûr bi tîrêjên bilind çêbike û asîdên nukleî yên SARS-CoV-2 bi karanîna LAMP-a dîjîtal bihejmêre (Wêne 7b).Wekî teknolojiyek ku bi lez pêşve diçe, CRISPR dikare di vedîtina asîda nukleîk a dîjîtal de jî bi navgîniya wênekêşiya rengîniya rehet bêyî hewcedariya lekeyên asîda nukleîk ên zêde rolek girîng bilîze.Ackerman et al.ji bo nirxandina piralî ya asîdên nukleîk reaksiyonek matrixê ya kombînatorî pêş xist.[158] 169 vîrusên bi mirovan re têkildar in, di nav wan de SARS-CoV-2, di dilopên ku reagentên tespîtkirina asîda nukleîk-based CRISPR-Cas13-ê di vekolînek mîkroçê de vedihewîne (Wêne 7c).Wekî din, bihêzkirina îsotermîk û teknolojiya CRISPR dikare di heman pergalê de were bikar anîn da ku feydeyên her duyan bihevre bikin.Park et al.[169] Vekolînek dîjîtal a CRISPR/Cas12a di çîpek mîkrofluîdîk a bazirganî de hate pêşve xistin ji bo tespîtkirina SARS-CoV-2-ya derxistin û bi germê hatî kuştin ku li ser bingeha RT-RPA-ya yek-qonaxê ye ku bi vedîtina sînyala-paş-paşînê kurttir û bilindtir e. rêjeya demê., range dînamîk firehtir û hesas baştir (Hêjîrê. 7d).Hin ravekirinên van mînakan di tabloya 3 de hatine dayîn.
Platforma dîjîtal a tîpîk ji bo tespîtkirina asîda nukleîk.a Pêvajoya xebata dîjîtal a bilez a PCR ji çar gavên bingehîn pêk tê: amadekirina nimûneyê, belavkirina tevlêbûna reaksiyonê, pêvajoya zêdekirinê, û hejmartina armancê (ji [164] ve hatî vegirtin).b Sêmatîk analîza dilopên SlipChip-ê ji bo damezrandina dilopan di dendika bilind de nîşan dide (ji [71] ve hatî adaptekirin).c Diagrama xebata CARMEN-Cas13 (ji [158] ve hatî vegirtin).d Pêşniyara tespîtkirina vîrusa dîjîtal a pêşkeftî ya bi CRISPR/Cas di yek potê de (ji [169] ve hatî vegirtin).W/O av-di rûnê, polydimetylsiloxane PDMS, reaksiyona zincîra polîmerazê ya PCR, berhevkirina daneya DAQ, jêdera entegre ya nîsbetî ya PID, reaksiyona matrixê ya hevberî ya CARMEN ji bo nirxandina asîda nukleî ya piralî, SARS-CoV-2, sendroma tîrêjê ya giran, coronavirus 2, RT Zêdekirina transkrîptaza berevajî ya rekombînaz polîmeraz-RPA, sînyala S/B li paş