安徽省光学学会

2024年02月28日 星期三

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科学岛团队研发出一种微流控病原体核酸现场即时检测装备

文章来源:中科院合肥物质院作者:杨柯发布时间:2023-03-23

       近期,中科院合肥物质院安光所生物医学光学研究团队研发了一种微流控病原体核酸现场即时检测装备,相关成果已被微流控领域核心期刊Analytica Chimica Acta接收发表(中科院一区TOP)。 

       微流控芯片已被广泛应用于病原体核酸检测,其中核酸提取是最关键的步骤。微流控芯片常采用以高比表面积为特征磁珠或硅胶膜来吸附核酸,但也可能会导致产生更多的离液剂、杂质残留。因此,微流控芯片通常需要集成多个试剂存储管,并结合微阀微泵执行流体操控,进而实现核酸提取和杂质清洗,相关方案不仅结构复杂,而且微流控芯片的制备工艺和配套检测装备的复杂度也随之升高。 

       在这项研究中,研究团队开发了一种基于壳聚糖修饰的极简微流控芯片(chitosan-modified minimalistic microfluidic chipCM3-chip)和智能手机的病原体核酸现场即时检测装备(Mobile kit, Mkit)。CM3-chip腔体内壁修饰有壳聚糖,在酸性pH条件下,壳聚糖中的伯胺(pKa = 6.27.0)将带正电荷。霍夫迈斯特效应表明质子化的胺比其他离子更可能通过静电相互作用与带负电荷的核酸结合。CM3-chip富集核酸后,可以直接进行原位扩增。智能手机用于控制检测全流程,包括温度控制、图像采集、数据处理和结果分析等。与传统方法相比,Mkit具有诸多优势,包括无需离心、无需复杂清洗、无需磁铁附件以及高灵敏度。检测装备的通用性、选择性和用户友好性得到了验证。此外,由于具有相似临床症状的各种呼吸道传染性病原体给诊断和治疗带来了极大的困难。因此,研究人员使用人工制备的H5N6IAV感染的唾液样本,证明了Mkit在临床诊断应用方面的适用性。 

       近年来,安光所生物医学光学研究团队面向传染性病原体、新型肿瘤分子标志物等快速检测的需求,开展微纳生物传感技术研究,发展了微流控全集成病原体核酸检测技术,微流控液滴单分子/单细胞/单细菌分析技术以及微流控细胞功能表型实时检测技术,研发了先进诊断设备,获得了二类医疗器械注册证1项,正努力建设集“生物医学光学诊疗技术研究、医疗器械研发及产业化”的全链条创新体系平台,并推动临床适宜新技术的转化与应用。 

       杨柯副研究员为本文第一作者,朱灵研究员为通信作者。该工作得到中科院青年创新促进会、安徽省重点研发计划等项目的资助。 

       文章链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0003267023002519 

检测流程

检测结果

新闻链接:https://www.hf.cas.cn/xwzx/jqyw/202303/t20230322_6705851.html