纸质实验室试纸:诊断热带病的小而便宜的平台

2020-10-18 08:35:02

正在进行的新冠肺炎大流行表明,拥有能够快速诊断病毒性传染病的工具是多么重要。除了目前备受关注的SARS-CoV-2病毒外,寨卡病毒、登革热病毒和基孔肯雅病毒也已成为世界许多地区,特别是热带国家人类健康的主要威胁。这三种病毒都是通过蚊子传播的,都会导致症状相似的疾病,如果没有复杂的分子诊断设备,早期诊断就会变得特别困难。

最近,为了使这些蚊媒疾病的诊断变得更快、更容易,由韩国光州科学技术研究所的金敏君教授领导的一个科学家小组开发了一种紧凑、全自动和廉价的工具,可以从血清样本中识别这些病毒的存在。科学家们将这种设备命名为LAMDA(纸上实验室一体式分子诊断的缩写),本质上是一个纸条上的迷你实验室-隐约让人想起柜台验孕。

Lamda执行标准核酸测试(分子诊断测试)的所有步骤,即目标病毒RNA的采样、提取、扩增和检测,而无需任何中间步骤的外部干预。要使用LAMDA,只需将一滴血清和几滴蒸馏水放在两个垫子上即可。液体自然地流经纸条,到达一小层垂直堆叠的底部,从样本中提取所有RNA,并将现有的这三种疾病的任何病毒RNA倍增。

垂直堆叠的顶层由单独的“反应”斑块组成,每个斑块都被设计用来检测三种疾病中的一种。RNA被提取后,它向上流到顶层,在那里,如果样本中存在目标病毒RNA,LAMP(环路介导的等温扩增)反应会导致贴片上的荧光指示器变暗。

通过这种方式,LAMDA可以在不到一小时的时间内正确诊断出三种蚊媒疾病中的任何一种。结果发表在爱思唯尔的“生物传感器和生物电子学”杂志上,Kim教授对此感到兴奋,他说:“我们相信,只要稍加修改,例如将反应温度保持在65°C的便携式系统和用智能手机检测荧光变化的方法,建议的多功能一体纸质芯片就可以成为一个便携式、低成本、用户友好、灵敏和特异的核酸测试平台,在医疗保健诊断方面具有巨大的潜力。“。

对于资源有限的诊所和医院来说,Lamda可能是一个很好的选择,不幸的是,这些诊所和医院在受蚊媒疾病影响最严重的国家中很常见。它还可以支持未来在其他传染病诊断领域的研究。“我们当然希望我们在LAMDA方面的方法和成果将有助于推进现场医疗诊断工具的研究和开发,”Kim教授总结道。

原论文标题:人血清寨卡病毒、登革热病毒和基孔肯雅病毒一体化分子诊断(LAMDA)的纸上实验室。

1.宾夕法尼亚大学工程与应用科学学院机械工程与应用力学系

2.光州理工学院物理化学学院化学系(GIST)。

光州科技学院(GIST)是一所位于韩国光州的研究型大学。它是韩国最负盛名的学校之一,成立于1993年。该大学旨在创造一个强大的研究环境,以促进科技进步,促进国内外研究项目之间的合作。凭借其座右铭“未来科技的骄傲创造者”,这所大学一直是韩国大学排名最高的大学之一。

金敏刚博士是光州科技学院化学系教授。他的研究小组专注于通过整合生物有机和无机材料来开发生物传感器和纳米生物材料。金博士的实验室正在开发用于诊断和食品安全的快速、高灵敏度和负担得起的生物传感器。另一个重点领域是生物分子的固定化和生物纳米探针的合成。特别值得一提的是,Kim的研究小组在开发纸上实验室设备、LSPR、比色学、FRET和CRET生物传感器以检测目标分析物方面取得了巨大成功。