在全球范围内提高病毒诊断和监(jiān)测检(jiǎn)测(cè)能力是(shì)流行病预防的关键(jiàn)。核酸扩增检测(NAATs)相比抗原(yuán)抗体检(jiǎn)测具(jù)有更(gèng)优的灵敏度、特异(yì)性和快速(sù)部署能(néng)力。然而,当前基(jī)于NAAT的自动化检测(cè)平台无法灵活实现集成的液(yè)体处(chù)理、分析和自动反(fǎn)馈流(liú)程,并且它们的设备笨重、昂贵、试剂损耗大,需要繁琐的安装和维护要求,因此限制(zhì)了其(qí)检(jiǎn)测能力。
近(jìn)日,来自加州大学洛杉矶分校(UCLA)的研究团队(duì)在《Nature》期刊上发表题为“Ferrobotic swarms enable accessible and adaptable automated viral testing”的文(wén)章。该(gāi)研究开发(fā)了一种(zhǒng)基于NAAT的自(zì)动化检测平台,可以在灵活(huó)的工作流程中以(yǐ)并行方式执行可编程的液体(tǐ)处理和生物分析操作。
该平台使用(yòng)一群毫米级大小的磁铁作为执行机器人(“铁磁机器人”),它们可以精确操控磁性样(yàng)品液(yè)滴,并在(zài)核酸扩增检测(cè)的基础上高保真地(dì)提(tí)供灵活的工作流程。该平台将流体设备、硬件和(hé)软(ruǎn)件集(jí)成在一块(kuài)手掌(zhǎng)大小的印刷电(diàn)路(lù)基板(PCB)上,可同时对(duì)16个样本进行检测(cè)。通过对PCB进行(háng)编程(chéng)后能够以(yǐ)全自动化的方式完成包(bāo)括样(yàng)本输运、分液、混合、逆转录(lù)循环介导等温扩增(zēng)(RT-LAMP)和比(bǐ)色(sè)法光电检(jiǎn)测(cè)在内(nèi)的全部流程。此(cǐ)外,为了最(zuì)大限(xiàn)度地提高筛查效率,研究人员建立(lì)了基于患(huàn)病率的自(zì)适应检测算(suàn)法。该(gāi)算法(fǎ)可以(yǐ)确定(dìng)最佳的检测(cè)模式,并根(gēn)据(jù)方形矩阵集合方案操作检(jiǎn)测流程,避免了过于繁琐的样本处理程(chéng)序。随后,研究(jiū)人员使用(yòng)病毒样本对该平台的检测性能进行(háng)测试(shì),并与RT-PCR检测(金标准)进行(háng)比较,结果显示该平(píng)台的检测灵敏度为98%,特异性为100%。
该(gāi)研究开发的自动化病(bìng)毒检测平台可以显著提高检测速度和通量,同时仪器和试剂成本的降低使得该(gāi)平台的大规模生产以及快(kuài)速(sù)部(bù)署成为可能,扩大了流行病预防(fáng)的检测能力,为更好地应对未(wèi)来(lái)的(de)大流行病(bìng)做好准备。