在全(quán)球范围内(nèi)提高病毒诊断(duàn)和监测检测(cè)能力是流(liú)行病(bìng)预防(fáng)的关键。核(hé)酸扩增检测(NAATs)相比抗原抗体检测(cè)具有更优的灵(líng)敏度、特异(yì)性和快速部署能力(lì)。然(rán)而,当前基于(yú)NAAT的自动化检测(cè)平台无法(fǎ)灵(líng)活(huó)实(shí)现集成的液体(tǐ)处理、分析和自(zì)动反馈(kuì)流程,并(bìng)且它们(men)的设(shè)备笨重、昂(áng)贵(guì)、试(shì)剂损耗大(dà),需要(yào)繁琐(suǒ)的安装和维护要求,因(yīn)此(cǐ)限(xiàn)制了其检测能力。
近日(rì),来自加(jiā)州大学洛杉矶分校(UCLA)的研(yán)究团队在(zài)《Nature》期刊上发表题为“Ferrobotic swarms enable accessible and adaptable automated viral testing”的文章(zhāng)。该研究开(kāi)发了一种基(jī)于(yú)NAAT的自(zì)动化检测平台,可以在灵(líng)活的工作流程中以并行方式(shì)执行(háng)可编程的(de)液体处理和生物分(fèn)析操(cāo)作。
该平(píng)台使用一群毫米级大小的磁铁(tiě)作为执行机器人(rén)(“铁(tiě)磁机器人”),它们可以精(jīng)确操控磁性样(yàng)品液(yè)滴(dī),并(bìng)在核酸扩增检(jiǎn)测的基(jī)础上高保真地(dì)提供灵活(huó)的工作(zuò)流程。该平台将流(liú)体(tǐ)设备、硬件和软件(jiàn)集(jí)成在一块手掌大小的印刷电路基板(PCB)上,可同时对(duì)16个样本进行检测。通过对PCB进行编程(chéng)后(hòu)能(néng)够以全自动化的方式完成包括(kuò)样本输(shū)运、分液、混合、逆转录循环介导等温扩增(RT-LAMP)和比色法(fǎ)光电检测在内的全部流程。此外(wài),为(wéi)了最大(dà)限度地提高筛(shāi)查效率,研究人员建(jiàn)立了基于患病率的自适应检测(cè)算法。该算法可以确定(dìng)最佳的检测(cè)模式,并(bìng)根据方形矩(jǔ)阵集(jí)合方案(àn)操作检(jiǎn)测(cè)流(liú)程,避(bì)免(miǎn)了过于繁琐的样本处(chù)理程序。随后,研究(jiū)人员(yuán)使用病毒样本对该平台的检(jiǎn)测性能(néng)进行测试,并与RT-PCR检测(金(jīn)标准(zhǔn))进行比较,结果显示(shì)该平台的检测灵敏度为98%,特异性为100%。
该(gāi)研(yán)究开发的自动(dòng)化病毒检测平台(tái)可以显著提高检测速度(dù)和通量,同时(shí)仪器和试(shì)剂成(chéng)本的降低(dī)使得该(gāi)平台(tái)的大(dà)规(guī)模生产以及快速部署成为(wéi)可能(néng),扩大了流(liú)行病(bìng)预防的检测能力,为更好地应(yīng)对未来的(de)大流行病做(zuò)好准备(bèi)。