在全球范围内提高病毒诊(zhěn)断和监测检测能力是流行病预防(fáng)的关键。核(hé)酸扩增检测(NAATs)相比抗(kàng)原抗体检测具有更优的灵(líng)敏度(dù)、特(tè)异性和快速(sù)部署(shǔ)能(néng)力。然(rán)而,当前基于NAAT的(de)自动(dòng)化检测平台无法灵活实现集成的液体(tǐ)处理(lǐ)、分析和自动反(fǎn)馈流程,并且它(tā)们的设(shè)备笨(bèn)重、昂贵(guì)、试剂损耗大,需要繁琐的安装和维(wéi)护要求,因(yīn)此限(xiàn)制了其检测能力。
近日,来自(zì)加州大学洛杉矶分校(UCLA)的研究团队在(zài)《Nature》期刊上发表题为(wéi)“Ferrobotic swarms enable accessible and adaptable automated viral testing”的文章。该研究(jiū)开发了一种基于NAAT的自动化检测平台(tái),可以在灵活的工(gōng)作流程中(zhōng)以并行(háng)方式执(zhí)行可编程的(de)液体(tǐ)处理(lǐ)和(hé)生物分(fèn)析操作。
该平台使用一群毫米级大(dà)小的磁铁作为执(zhí)行机器人(“铁磁机器(qì)人”),它们可以精确(què)操控磁性(xìng)样品液(yè)滴,并在(zài)核酸扩增检测的基础上(shàng)高保真地提供(gòng)灵活的工作流程。该平(píng)台将流体(tǐ)设备(bèi)、硬件和软件集成在一块手掌大小的印刷电路(lù)基板(PCB)上,可同时对16个样本进行检测。通过对PCB进行编程后能够以(yǐ)全自动化的(de)方(fāng)式完(wán)成包括样本输运、分液、混(hún)合、逆(nì)转录循环介导等温扩增(RT-LAMP)和(hé)比色法光电检(jiǎn)测在(zài)内的全部流(liú)程。此外,为(wéi)了最大限(xiàn)度地提高筛查效率,研究人员建立了(le)基于患病率的自适应检(jiǎn)测算法。该算法可以确(què)定最佳的检测模(mó)式,并根据方形矩(jǔ)阵集合方案(àn)操作检测流(liú)程,避免了过(guò)于繁琐的(de)样本处理程序。随后,研究人员使用(yòng)病毒样本对该平台的检测(cè)性能进行测试,并(bìng)与RT-PCR检测(cè)(金标准)进行比较,结(jié)果显示该(gāi)平台的检测灵敏度为(wéi)98%,特异性(xìng)为100%。
该研究开发(fā)的自动化病毒检测平台可(kě)以显著(zhe)提高检测速度和通量(liàng),同时仪器和试剂(jì)成本的降低使(shǐ)得该(gāi)平台的大规(guī)模生产以及快速部署成为(wéi)可能,扩大(dà)了(le)流行病预防的检测能力,为更好地应对未来的(de)大流行病做好准备。