在全球(qiú)范围(wéi)内提(tí)高病毒诊断和监测检测能力是流行病预防的(de)关键。核(hé)酸扩(kuò)增检测(NAATs)相比(bǐ)抗原抗体检测具有更优的灵敏度、特异(yì)性和快速部署能力。然而,当前基(jī)于NAAT的自(zì)动化(huà)检测平(píng)台无法灵活实现集成的液体处理、分析和自动反馈流程,并(bìng)且它们的设备笨重、昂贵、试(shì)剂(jì)损耗大,需要繁琐的安装和维护要求(qiú),因此限制了其检测能力。
近日(rì),来自加州(zhōu)大学洛杉矶分校(UCLA)的研究团队在《Nature》期刊上发表(biǎo)题为“Ferrobotic swarms enable accessible and adaptable automated viral testing”的文章。该研究开(kāi)发了一种基于(yú)NAAT的自动化检测平台,可(kě)以在灵(líng)活的工作流程中以并行方式执行(háng)可编(biān)程的液体处理和生物分析操作。
该平台(tái)使用一群毫(háo)米级大小(xiǎo)的磁铁作为执行机器人(“铁(tiě)磁机器人”),它(tā)们可以精确操控磁性(xìng)样品液(yè)滴,并在(zài)核酸扩增(zēng)检测的基础上高保真地提供灵活(huó)的工作流程。该平台将(jiāng)流体设备、硬(yìng)件和软件集成在一块手掌大小的印刷电路基(jī)板(PCB)上(shàng),可同(tóng)时(shí)对16个样(yàng)本进行检测(cè)。通过对PCB进(jìn)行编程后(hòu)能够以(yǐ)全(quán)自动化的方(fāng)式完成包括样本输运(yùn)、分(fèn)液、混合、逆转(zhuǎn)录循环介导(dǎo)等温扩增(RT-LAMP)和比色法光电检测在内(nèi)的(de)全部流(liú)程。此外,为了最(zuì)大限度地提高筛查效率,研究(jiū)人(rén)员建立了基于患病率的自(zì)适应(yīng)检测算法。该算法(fǎ)可以确定最佳的(de)检测模(mó)式(shì),并根据方形矩阵集(jí)合方案操作检测流程,避免了过于繁琐的(de)样本处(chù)理程(chéng)序。随后,研究人员(yuán)使用病毒样本对该平台的检测性能进行测试(shì),并(bìng)与(yǔ)RT-PCR检测(金标准)进行比较,结果显示该平台(tái)的检测灵敏(mǐn)度为98%,特(tè)异性为100%。
该研(yán)究开发的自动化病毒检测平台可以显著提高检测(cè)速(sù)度和通量,同时仪器和试剂成本(běn)的降低使得(dé)该平台的(de)大规模生产(chǎn)以(yǐ)及快速部署成(chéng)为可能,扩大了流行病预(yù)防的检测能(néng)力(lì),为更好(hǎo)地应对未来的大流行病做好准备。