使用智能手機檢測冠狀病毒的便攜式LAMP微流控平臺

大多數病毒測試包依賴于勞動和時間密集的實驗室準備和分析技術；例如，新型冠狀病毒測試可能需要幾天時間才能從鼻腔拭子中檢測出病毒。現在，研究人員展示了一種廉價但敏感的基于智能手機的病毒和細菌病原體檢測設備，大約需要30分鐘就可完成檢測。這款售價約為50美元的智能手機配件可以在像COVID-19這樣的大流行期間減輕測試實驗室的壓力。該裝置包括一個微流控芯片（cartridge-housed microfluidic），該芯片對來自鼻拭子樣本的病毒核酸進行等溫擴增，然后使用智能手機相機對其進行檢測。

伊利諾伊大學香檳分校電氣與計算機工程教授Brian Cunningham和生物工程教授Rashid Bashir領導的這項新的多機構研究成果發表在《Lab on a Chip》雜志上。

原文標題：Smartphone-based multiplex 30-minute nucleic acid test of live virus from nasal swab extract

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https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/LC/D0LC00304B#!divAbstract

作者指出，核酸檢測（NAT）代表了一種重要的即時檢測（POC）技術，可用于病原體檢測，可以實現高特異性的病原體核酸序列檢測。還可以將此類測試設計為使用熒光標記或比色標記擴增的序列。盡管大多數NAT方法都基于聚合酶鏈反應（PCR）擴增，這需要重復加熱和冷卻循環，這對于POC應用而言并不理想，但是使用等溫核酸擴增方法（例如環介導等溫擴增（LAMP））的NAT是現在正被利用來開發簡單，小型化的POC器件。

由Cunningham和Bashir團隊開發的設備起初是一個旨在檢測一組馬病毒和細菌病原體，包括那些引起馬匹嚴重呼吸道疾病的病原體。

研究人員開發了一種使用LAMP技術的設備，測試試劑可以打開病毒病原體，以獲取RNA。然后，引物分子在大約10或15分鐘內將遺傳物質擴增成數百萬個拷貝。然后，熒光染料對副本進行染色，當被藍色LED燈照亮時會發出綠色的光，然后由智能手機的攝像頭檢測到。

最新研究一致表明，當今智能手機中集成的圖像傳感器具有足夠的靈敏度，可以在細胞，病毒和細菌的熒光顯微鏡下檢測熒光。作者指出，智能手機相機還可以檢測微流室內的多種生物測定法（包括LAMP）發出的熒光信號。“使用智能手機作為POC分析檢測工具的優勢在于，可以利用移動設備的集成光學器件，圖像傳感器，計算能力，用戶界面和無線通信功能，從而將成本降至最低。

盡管本文報道的測試系統用于檢測致病性DNA，但該檢測方法很容易用于檢測RNA病毒，他們建議使用一步法RT-LAMP方案，該方案將逆轉錄酶添加到LAMP反應混合物中，而無需修改緩沖液或反應條件。

目前在設備外部還需執行一些準備步驟，團隊正在研制一種更簡便的墨盒，該墨盒包含完全集成系統所需的所有試劑。其他的研究人員正在使用新冠狀病毒基因組為COVID-19創建一個移動測試，并制作一個容易產業化的墨盒，Cunningham說這將改進現有的測試工作。