News

Traditional diagnostica strategies ad morbos infectiosos deprehendendas requirunt usum instrumentorum scamniticorum quae non sunt aptae ad punctum explorationis curationis (POCT).Microfluidica emersura est valde miniaturata, automata et integrata technologia, quae potentiale alternatio est methodis traditionalibus ieiunii, ignobilis, accuratae in-site diagnostica.Methodi diagnosticae hypotheticae late in machinis microfluidicis adhibentur sicut efficacissimae methodi ad pathogen deprehensio.Haec recensio recentes progressus in microfluidico-substructio diagnostica hypothetica morborum infectiosorum tam in prospectu academico quam industriali summat.Primum, de- scopulum processus acidi nuclei, incluso specimen praetractationis, amplificationis, et lectionis insignem, describimus.Characteres, commodi et incommoda quattuor genera suggestuum microfluidicum comparantur.Deinde tractabimus de usu pertentationum digitalium ad absolutam quantitatem acidorum nucleicorum.Tam classicae quam recentes commerciales microfluidic-substructae diagnostica hypothetica machinis recapitulantur ut testimonium de statu praesentis mercati.Denique directiones futuras proponimus pro diagnosi microfluidica morborum infectiosorum.
Morbi contagiosi causantur pathogenis, bacteria, virus, parasitos, qui per totum mundum distribuuntur.Morbi dissimiles morbi, pathogens cito inficiuntur et diffunduntur inter homines et animalia hospitia per inoculationem, aerem et aquam instrumentis [1].Morbus contagiosus praeventionis critica est sicut mensura sanitatis publica.Tres rationes principales pro morbis contagiosis pugnandi: (1) principium contagionis moderari;(2) intermissionis iter traductionis;(3) Tutela incolarum susceptilium.Inter consilia principalia, fons contagionis moderatio censetur praecipuum consilium propter commodum et sumptus demissos.Celeri diagnosis, solitudo et curatio hominum infectis sunt critica, ieiunium, sensitivum et accurata strategiarum diagnostica exigentia[2].Praesens diagnosis morborum infectiosorum plerumque componit examen clinicum secundum signa et symptomata et studia laboratoria sicut cellulae culturae et diagnostica hypothetica, quae requirunt personas institutos, operas intensivas, et apparatum pretiosam probandi [3, 4].Praeventionis morborum infectiosarum motus celerem, arcum, et accuratam loci diagnosin requirit, praesertim in locis subsidiis circumscriptis ubi morbi contagiosi communes et graves sunt [5], necnon curatio in deserto aut in campo, ubi casus inaestimabilis sunt..medici cura finitur [6].In hoc contextu, microfluidica technica est quae microelectromechanicas systemata technologias, nanotechnologias vel materias scientias subtilium fluidorum tractationum [7,8,9,10] technologiam componit, novas possibilitates pro puncto cura detectionis praebens (POCT).) agentia infectiosa extra nosocomia et laboratoria.Comparatus ad traditionalem diagnosticam vicis-consumentem, microfluidica technologia specimen praebet et compendia gratuita diagnostica hypothetica in morbis motibus.Divulgatio globalis morborum coronavirorum 2019 (COVID-19) gravi syndrome coronavirus respiratorii acuti 2 (SARS-CoV-2), ita momentum microfluidicum pro opportune praeventionis et moderaminis pandemici iterum confirmatur [11, 12 , XIII].Dissimilis traditis diagnosticis, microfluidicis POCT utitur machinas parvas portatiles ab analysribus scamni analystrorum ad parvas oras testarum ad experimentum prope punctum sampling probandi [14].Hi probationes inducunt simplisticam vel sine specimen praeparationis, festinanter amplificationis insignem, et lectiones insignes sensitivas, quae brevi tempore et accurato eventu intra minutas fiunt.Prompta ac massa productio instrumentorum microfluidicorum fundatorum sanitatis, applicationes diagnosticas extra hospitium, prope aegrum, et etiam domi, cost-efficaces et directas dilatarunt.
Inter rationes diagnoscendi morborum infectiosorum exsistentium, diagnostica hypothetica est una maxime sensitiva [15, 16].Praeterea diagnostica hypothetica saepe adhibetur ut vexillum aureum pro continua detectione COVID-19, permittens directam detectionem regionum virus specialium RNA vel DNA ante impetum responsionis immune [17, 18].In recentissima recognitione recentissimos progressus in microfluidicis-substructis processibus diagnosticis hypotheticis morbis infectivis, ab prospectu academico ad futuras industriales prospectus (fig. 1), exhibemus.Incipiemus tribus gradibus clavis in deprehensione acidi nucleici: in-spinationem specimen praetractationis, amplificationis acidi nucleici, et egregiam lectionem.Tum varias tabularum microfluidicarum cum structura et functione comparavimus, ostendens proprietates singulares (vires et infirmitates).Deprehensio acidi nuclei digitalis ulterius discutitur et in exemplum technologiae tertiae generationis pro absoluta quantitatis moleculis morbis infectiosis pathogenis tractatur.Plures praeterea cogitationes POCT commerciales typicae et novissimae exhibebuntur ad demonstrandum statum hodiernum mercatus microfluidici POCT pro diagnostica hypothetica.Visionem etiam nostram discutiemus et explicabimus in applicationibus futurorum.
Moduli microfluidici astularum ad detectionem acidi nucleici in tria genera (sampling, agnitionem et significationem) dividi possunt secundum suas functiones [19].Inter hos modulos, sampling modulus maxime cognoscit lysin et nucleicum extractionem acidi exempli.Sensor moduli conversionem et amplificationem significationum acidorum nuclei maxime moderatur.Signans modulus signum detegit conversi et processit moduli sentientis.Ex processu deprehensionis acida nucleica in chip, summatim variabimus astulas quae munus "input et output" cognosci possunt.
Primus gradus deprehendendi acidi nucleici est extractio acidi nucleici, id est scopo acidum nuclei ab originali sample.Acidum nuclei extractio fit ad purgandum acida nucleica ab aliis contaminantium molecularibus, integritas primariae structurae acidi molecularum nucleici et optimize eventus.Extractio acidorum nuclei necessaria requirit exemplum lysis et nuclei acidi capiendi, cuius qualitatem et efficaciam magnam habent ictum in investigationibus et eventibus diagnosticis.Quodlibet latus effectus subtilis in extractione ulterius deprehendere potest.Exempli gratia, polymerase catenae reactionem (PCR) et fascias amplificationis isothermal (LAMP) modi inhibentur nonnullis solvendis organicis residualibus sicut ethanol et isopropanol in reagentibus acidi nucleici solitarii [20].Liquida-liquida extractio et extrahendi solida-rationes maxime populares sunt methodi ad acida nucleica setrahenda [21], attamen extractio liquida liquida in spumam perquam limitata est, cum reagentia in humore liquido extrahendi causa corrosionis ramentorum microfluidiciorum causat. .Hic illustramus microarray-substructio methodi solidi Phase extractionis et eorum commoda et incommoda comparamus.
Pii materia subiecta est compatibilis cum acidis nucleicis propter eius biocompatibilitatem, stabilitatem et facilitatem modificationis [22].Potius, cum silica vel aliis materiis modificata, haec composita proprietates exhibet, ut acida nucleica sub pH humili, condiciones salis altas, cum solutiones salis altas, submissas, negative adsorbent.Ex hoc phaenomeno acidum nucleicum purgari potest.
Variae materiae silicae substructio adhibitae sunt ad extractionem acidorum nuclei in microfluidicis, ut globuli silica, pulveri, sparguntur microfiber, et membranae silicae [23, 24, 25, 26].Secundum proprietates materiae, materia silicon-substructio in microcircuitibus diversimode adhiberi potest.Exempli gratia, granula silica, pulveris, et nanofilteri mercatorum simpliciter in poros vel microchannels astularum microfluidiciorum collocari possunt et auxilium acida nucleica ex speciminibus extrahere [27, 28, 29].Membranae silicae superficiei-mutatae adhiberi possunt etiam ad DNA celeriter purgandum a pathogens parvo pretio.For example, Wang et al.[30] Coniungendo amplificationem motus cum vesicula mediante catena permutationis cum membranis silicis obductis cum oligosaccharide chitosan, versatile systema portatile introductum est quod feliciter deprehenditur coloniae unitates 102-108 formantibus.(CFU)/ml Vibrio parahaemolyticus.et praesentia virus facile conspicuum erat.Powell et al.[31] Microarray silicon-substructio tunc adhibebantur ad deprehendendum virus hepatitis C (HCV), virus immuno-deficientiae humanae (HIV), virus Zika, et papillomavirorum humanorum et propagatio latae sententiae, in quibus 1.3 μl microreactor tortuosus ad RNA virus capiendum elaboravit.et in situ amplificationis praestare.Praeter has methodos, microcolumnae silicae superficiei-mutatae etiam partes praecipui agunt in extractione acidi nuclei, sicut geometria et proprietates materiae modificationis multum augent efficientiam extractionem.Chen et al.[32] Proposuit suggestum microfluidicum solitationis humilis-concentationis RNA innixum in microcolumnis amino-coctatis siliconibus.Haec fabrica microfluidica ordinatam 0,25 cm2 micropillarorum in substrata silicona integrat ut altiorem extractionem efficientiam per altam superficiei aream ad rationem rationis consequendam perficiat.Commodum huius consilii est ut fabrica microfluidica usque ad 95% acidum nuclei extractionem efficientiam consequi possit.Hae strategies silicon-substructio valorem demonstrant celeritatis acida nucleica secludendi, parvo pretio.In compositione cum astulationibus microfluidicis, consilia silicon-natae extractionis non solum efficientiam detectionis acidi nucleici augere possunt, sed etiam faciliorem reddunt miniaturizationem et integrationem analyticorum machinarum [20].
Magneticae separationis methodi magneticis particulis utuntur ad acida nucleica segregandi coram agro magnetico externo.Communiter adhibentur particulae magneticae includunt particulas magneticae Fe3O4 vel γ-Fe2O3 obductas silica, amino et carboxylo [33,34,35,36].Distinguendum notam particularum magneticarum cum SPE modos silicon-basi comparatis est facilitas manipulationis et temperantiae cum magnetibus externis.
Utentes commercio electrostatic inter acida nucleica et silica, sub conditionibus salis magni et pH humiles, acida nucleica in superficie particulis silicae magneticis iactatis, sub condicione salis et pH magni, moleculae lavari possunt. iterum..Silica globuli magneticii DNA ex magno volumine exemplorum (400 μL) extrahere posse utendo motu magnetico moderato [37].Demonstratio, Rodriguez-Mateos et al.[38] Usus est tunable magneticus ad translationem globuli magnetici in diversas exedras.Substructio in silica-patentibus magneticis particulis, 470 exemplaribus/mL ex SARS-CoV-2 genomica RNA e vastitate aquae exempla elici potest pro LAMP transpositione deprehensio (RT-LAMP) et responsio intra horam 1 legi potest.oculus nudus (fig. 2a).
Meditationes magneticae et raris materiis fundatae.Figurae rationis in IFAST RT-LAMP artificium microfluidicum pro SARS-CoV-2 RNA detectionis (adaptatum e [38]).b SPE machinae microfugae centrifugae ad acidum nucleicum buccale (aptum ex [39]).c inaedificata auto-Lorem sample concentrator utens FTA® card (adapted from [50]).d Fusion 5 charta filtra cum chitosan mutata (apta ex [51]).SARS-CoV-2 Syndroma coronavirus acutum gravem respiratorii 2, RT-LAMP transumbratio reversa ansa mediata amplificatio isothermal, FTA inventorum technologiae socii, NA acidum nucleicum.
Positive obicitur particulae magneticae ideales sunt ad applicandum phosphatem narum acidi nucleici.In quadam intentione salis, coetus phosphas acidarum nucleicorum negate argui potest positive in superficie particulorum compositorum magneticarum.Ergo nanoparticulae magneticae cum superficie aspera et magna densitate amino- rarum ortae sunt ad acida nucleica extrahenda.Post magneticam separationem et interclusionem, magnetica nanoparticula et DNA complexa in PCR directe adhiberi possunt, quae necessariam purgationem et elutionem operationum complexarum et vicissitudines removet[35].Nanoparticulae magneticae cum carboxylis circulis negativis obductis adhibitae sunt etiam ad acida nucleica separata in superficiebus adsorpta in glycol et sodium solutionum polyethylenarum altae intentionis chloridi[36].His globulis magneticis superficialibus mutatis DNA extractio cum amplificatione subsequenti compatitur.Dignan et al.[39] suggestum centrifugae microfluidicum automatum et portatile pro praetractatione acidi nucleici permittens, personas non technicas uti in situ.Praeterea compatibilitas solitariae DNA cum LAMPE, methodus bene aptae ad analysin acidi nuclei curandi, ulteriorem minimam necessariam apparatum ac opportunitatem pro tentationibus colorimetricibus demonstrat (fig. 2b).
Magnetica capita methodi facultatem extrahendi automated praebent, quarum nonnullae in extractoribus acidi nuclei commercialis automated [KingFisher;ThermoFisher (Waltham, MA, USA), QIAcube® HT;CapitalBio (Beijing, China) et Biomek®;Beckman (Miami, USA).) Florida, USA)].Commoda coniungendi globuli magnetici cum microfluidicis adhiberi possunt ad extractionem acidarum nucleiticorum efficientem automated, quae potentia progressionem diagnosticorum hypotheticarum promovere potest;attamen globuli magneticae cum microfluidicis compositio adhuc gravius ​​innititur in complexu systematis temperationis ad praecise manipulationem globuli magnetici, qui explicat favorem productorum mercatorum magni ponderis et sumptuosorum, quae ulteriorem applicationem globuli magneticae in POCT terminat.
Plures materiae raritates sicut filtra nitrocellulosa modificata, Finders Technologia Socii chartarum, polyethersulfone-substructio chartarum columellarum, et glycan-cotatae materiae ad detectionem acidi nucleici adhibiti sunt [40, 41, 42, 43, 44].Materiae fibrosae rariores, ut charta fibrosa, primum DNA segregare solebant per moleculas fibras DNA diu subductis corporaliter implicantes.Pori parvi ad restrictionem corporis DNA molecularum validam ducunt, quae extractionem DNA positive afficit.Ob varias magnitudines chartarum fibrosarum pororum, extractio efficientiae non potest occurrere necessitatibus amplificationis DNA [45, 46].FTA card est commercii charta colum in regione medicina forensi adhibita et late in aliis locis diagnostica hypothetica adhibita.Per usum chartarum cellulosarum columellarum variis oeconomiae imbutae ad membranas cellularum in sample in lysin, dimissa DNA ab deformitate usque ad 2 annos custoditur.Recentius charta cellulosa impregnata est ad detectionem hypotheticarum variarum pathogensum, incluso SARS-CoV-2, leishmaniasi et malariae [47, 48, 49].HIV in plasma solitario directe lysed, et acidi nucleici viralis in FTA® fluxu membranae in concentratore constructo ditatur, quod efficientem acidi nucleici [50] productionem concedit (fig. 2c).Praecipua difficultas cum detectione acidi nucleici utens FTA chartarum est, quod chemicals sicut guanidinum et isopropanolum inhibent motus amplificationis subsequentis.Ad hanc problema solvendam elaboravimus Fusionem chartarum 5 chitosan-mutatarum columellarum, quae componit commoda utriusque corporis DNA moleculis et fibrosis colum chartarum, et adsorptionem electrostaticam DNA in compositionibus chitosan-moditatis ad extractionem acidi nucleici valde efficacem consequendam. ..fibrae sparguntur [51] (Fig. 2d).Similiter Zhu et al.[52] demonstravit methodum chitosan-PCR modificatam in situ, systematis microfluidici capillares, pro rapida solitudine et detectione viri Zika RNA.Acida nucleica in mixto lysate/PCR mediante adsorbi/desorbiri possunt, respective secundum proprietatem chitosani transibit in/off.in quod off», ad pH.
Ut supra dictum est, haec consilia commoda variarum solidorum materiae componunt et efficientiam acidi nuclei extrahendi in microfluidicis augent.In applicationibus practicis, usus harum materiarum magnarum quantitatum est uneconomical, et propria curationis superficiei vel superficiei modificatio materiarum communium cum his materiis etiam munus suum conservare potest.Ideo horum consiliorum exsecutionem creditur post studium gubernator sumptibus reducere posse.
Acidum nucleicum experimentum in suggestis microfluidicis saepe parvis exemplaribus voluminibus adhibet (< 100 µl), propterea amplificationem scopo acida nucleica cum certis rimis ad conversionem signo convenienti ad detectionem amni (opticam, electricam et magneticam) [53. 54]. Acidum nucleicum experimentum in suggestis microfluidicis saepe parvis exemplaribus voluminibus adhibet (< 100 µl), propterea amplificationem scopo acida nucleica cum certis rimis ad conversionem signo convenienti ad detectionem amni (opticam, electricam et magneticam) [53. 54]. При тестировании нуклеиновых кислот на микрожидкостных платформах часто используются небольшие объемы образцов (< 100 мкл), поэтому требуется амплификация целевых нуклеиновых кислот с помощью специальных зондов для преобразования в сигнал, удобный для последующего обнаружения (оптического, электрического и магнитного) [53, 54]. Cum experimenta acida nucleica in suggestis microfluidicis, parva exemplaria specimen (<100 µL) saepe adhibentur, ideo amplificatio acida nuclei scoporum specialibus probis requiritur ut illud convertatur in signum convenienti ad detectionem subsequentem (opticam, electricam et magneticam) [53, 54].< 100 µl），因此需要使用特定探针扩增目标核酸，以转换为便于下游检测（光学、电学和磁学）的信号[53, 54 ]<100 µl） [53, 54, 54, 54 ] Обнаружение нуклеиновых кислот на микрожидкостных платформах обычно использует небольшие объемы образцов (<100 мкл), что требует амплификации целевых нуклеиновых кислот с помощью специальных зондов для преобразования в сигналы для последующего обнаружения (оптического, электрического и магнитного) [53, 54]]. Deprehensio acidorum nucleicorum in suggestis microfluidicis plerumque utitur parvis exemplaribus voluminibus (<100 μl), quae requirit amplificationem acida nuclei scoporum specialibus rimis ut ea convertat in signa ad detectionem subsequentem (opticam, electricam et magneticam) [53, 54]]. .Acidum nuclei amplificatio in microfluidicis etiam motus accelerare potest, fines deprehendendi optimize, exigentias sample minuere, accurate detectionem emendare [55, 56].Superioribus annis, perspecto ieiunii et accuratae detectionis, variae amplificationis nucleici methodi in microfluidicis adhibitae sunt, inclusis PCR et nonnullis motus amplificationis isothermal.Haec sectio methodos complectetur ad detectionem acidi nucleici secundum systemata microfluidica.
PCR est simulatio processus replicationis DNA organismi, cuius theoria alibi singillatim describitur et hic non dicetur.PCR ampliare potest minimam quantitatem scopo DNA/RNA in rate exponentiali, faciens PCR instrumentum validum ad deprehensionem acidorum nucleicorum celeri.Nuper his decenniis multae machinae microfluidicae portatiles cum pcr thermas cycliticas instructae auctae sunt ad necessitates diagnosticorum punctorum curationis [57, 58].On-chip PCR dividi potest in quattuor species (conventionale, continuum, spatiorum switchatum, et convectivum PCR) secundum diversas modos temperandi temperandi [59].Exempli gratia, Gee et al.[60] Trascriptio quantitatis PCR (RT-qPCR) directa e converso methodus in sua catasta microfluidica pro multiplici deprehensione SARS-CoV-2, influenza A et B, virus in gutture exempla swab (fig. 3a).Park et al.[61] analysis pathogenis simplicem construxit chip cinematographico tenuissimo PCR, electrodes integrando, et polydimethylsiloxane digito operato substructio moduli microfluidici.Sed utraque opera communes defectus conventionales PCR involvunt.PCR cyclum scelerisque requirit, qui ulteriorem machinam miniaturizationis limitat et probationis tempus minuit.
Explicatio continuum fluxum secundum microfluidicam et per-spatialem PC criticam ad hanc quaestionem aggrediendam est.Utens canali serpentino longo vel canali recto brevi, continuus PCR cursus augere potest festinanter amplificationem per reagentias in tribus zonis preheatibus in tribus preheatis cum sentina extemporalitatis.Haec operatio feliciter transitum vitat periodum inter diversas reactiones temperaturas et sic signanter minuit tempus probationis [62] (Fig. 3 b).In alio studio Jung et al.[63] novum in gyrum PCR analysris geneticae proposuit, quod characteres fixi et fluxus PCR componit ad transcriptionem ultrafastam et multiplicem PCR (Fig. 3c).Ad amplificationem acidi nucleici, PCR microchip per tres calefactiones caudices in diversis temperaturis convertetur: 1. Denaturatio clausus 94°C, 2. Stipes annalis ad 58°C, 3. Expansio clausus 72°C.
Applicatio pcr in microfluidicis.Schematica repraesentatio dirRT-qPCR in suggestu microfluidico (adaptatum e [60]).b Schematica repraesentatio continuus PCR microarray in alveo serpentino innixus (adap- e [62]).c Schematica repraesentatio gyratorii PCR analysris geneticae, constante microchip, tribus caudicis calefacientibus et motoriis stepper (adaptatum e [63]).d Diagram thermoconvection pcr cum centrifugatione et setup (adapted from [64]).DirRT-qPCR, directa quantitatis e converso transcriptio polymerase catenis reactionis
Utens capillaribus et loramenta vel etiam bracteas, convection PCR celeriter acida nucleica augere potest per convectionum naturale liberum sine necessitate externae sentinae.Exempli gratia, suggestum cyclicum olefinum polymerum microfluidicum in calefactione fabricato scaenicae calefactionis evoluta est, quae cyclo cyclico utitur cum centrifugatione in PCR microchannel ansa [64] (Fig. 3d).Solutio reactionis pellitur a convectione scelerisque, quae temperatura alta et humilis continue commutat in microchannel cum structura annularis.Tota processus amplificationis compleri potest per 10 minuta cum limite deprehensio 70.5 pg/i riui.
Ut expectatur, rapidum PCR instrumentum potens est ad systemata specimen diagnostica hypotheticum et multiplex analysin plene integrata.Celeri PCR signanter tempus redigit ad deprehendendum SARS-CoV-2 requisitum, quod ad efficacem COVID-19 pandemici potestatem confert.
PCR requirit complexum cycli thermarum quae POCT idoneae non est.Recentius, amplificatio isothermal technicis microfluidicis applicata, non inclusis, sed non limitata ad LAMP, amplificationem polymerasi recombinans (RPA), et amplificatio innituntur sequentium acidi nuclei [65,66,67,68].Cum his technicis acida nucleica constanti temperamento ampliantur, creationem vilis pretii faciliorem, valde sensitivam machinas portabiles POCT pro diagnostica hypothetica.
Summus throughput microfluidicas substructio LAMPAS pertentat multiplicem detectionem morborum infectiosorum [42, 69, 70, 71].LAMPA in compositione cum systemate microfluidico centrifuga magis automationem acidi nucleici deprehendendi [69, 72, 73, 74, 75] faciliorem reddere potest.SlipChip spin-et-react elaboratum est ad detectionem visualium multiplex bacteria parallela utens LAMPANUM [76] (Fig. 4a).Cum usura optimized LUMEN in primordio, proportio fluorescens signum ad strepitum circiter 5-duplicatum erat, et modus deprehendendi 7.2 exemplaria/µl genomicorum DNA attigit. Exsistentia quinque pathogens bacterial communis digestiva, inclusa Bacillus cereus, Escherichia coli, Salmonella enterica, Vibrio fluvialis et Vibrio parahaemolyticus, subjiciuntur secundum methodum <60 min. Exsistentia quinque pathogens bacterial communis digestiva, inclusa Bacillus cereus, Escherichia coli, Salmonella enterica, Vibrio fluvialis et Vibrio parahaemolyticus, subjiciuntur secundum methodum <60 min.Praeterea praesentia quinque pathogenis bacterial communis tractus digestivi, Bacillus cereus, Escherichia coli, Salmonella enterica, Vibrio fluvialis et Vibrio parahaemolyticus, hac methodo minus quam 60 minuta subjiciebantur.<60分钟内可视化了五种常见消化道细菌病原体的存在，包括蜡状芽孢杆菌、大肠杆菌、肠沙门氏菌、河流弧菌和副溶血性弧菌。此外, 基于 该 方法 在 <LX 分钟 内 视化 了 五 常见 常见 细菌病 的 存在, 包括 芽孢杆菌, 大 肠杆菌 存在 存在 包括 芽孢杆菌, 大 肠杆菌 肠 氏 菌 菌 弧菌 性 性 弧菌 弧菌 弧菌 弧菌 和 弧菌 菌non HIPPraeterea praesentia quinque pathogens gastrointestinalis bacterial communis, in iis Bacillus cereus, Escherichia coli, Salmonella enterica, Vibrio fluvius, et Vibrio parahaemolyticus, hac methodo minus quam 60 minuta subjiciebantur.
Commoda lampadis in microfluidicis includunt, inter alia, responsio celeria et detectio minuatur.Autem, ob reactionem temperatus (circiter 70°C), aerosols in LUMEN inevitabiliter generantur, inde in rate positivi alta falsa.Pertentare proprietatem, primum consilium, et temperamentum temperantiae etiam opus est ut optimized pro LAMP.Praeterea consilium assationis ad effectum adducendi multiplex scopum deprehensio in uno spumae magni pretii sunt et explicari debent.Praeterea LAMPA apta est ad multi- rem deprehensionem in uno chip, quod est magni momenti, sed adhuc multum progressui loci est.
Princeps falsae affirmativae lampadis partim minui potest cum RPA, sicut reactionem humilis relative temperatus (~37°C) consequitur paucas difficultates evaporationis respective [77].In RPA systemate, duo primarii oppositi synthesim DNA inchoant, ligando ad recombinationem et amplificationem intra X minuta compleri possunt [78,79,80,81].Totus ergo processus RPA multo velocior est quam PER seu LAMP.Annis microfluidica technologia ostensa est ut celeritas et diligentia RPA amplius emendaretur [82,83,84].For example, Liu et al.[85] microfluidicus integratus lateralis fluxus polymerasus recombinans amplificationem deteget pro celeri et sensitivo detecto SARS-CoV-2, integrando transpositionem RPA (RT-RPA) et universalem fluxum lateralem deprehensionis systematis experimenti habena.in unum microfluidic ratio.figurae 4b).Modus deprehendendi 1 exemplar/μl vel 30 exemplaribus/semplum est, et detectio circiter 30 minuta compleri potest.Kong et al.wearable microfluidic elaboraverunt fabrica.[86] usus corporis temperaturae et telephonica mobilis systematis fluorescentiae substructio deprehendendi celeriter et directe deprehendere HIV-1 DNA utens RPA (Figura 4c).Infirmitas RPA primordium detegit 100 exemplaria/mL sequentis scopum intra 24 minuta, magnam potentiam demonstrans pro celeri diagnosi HIV-1 infantum infectis in uncinis limitatis.
Isothermal amplificatio in puncto-of-cura tentationis (POCT).Progressus et productio spinis et reactionis SlipChip.Post plasma glutino astulae ad summum et imum convenerunt cum nucum statuto ad formam finalem assiliendam (adaptatum ex [76]).b Schematica systematis MI-IF-RPA ad deprehendendum COVID-19 (adaptatum e [85]).c Schematica de RPA testium infabilibili deprehensione celeri HIV-1 DNA (adaptata e [86]).SE Salmonella enterica, VF Vibrio fluvius, VP Vibrio parahaemolyticus, BC Bacillus cereus, EC Escherichia coli, FAM carboxyfluorescein, virus hominis HIV, RPA recombinasum polymerase ampliationis, LED lumen emittens diode, MI-IF-RPA Microfluidica Integrata lateralis fluxus. amplificatio
Microfluidico-substructio RPA celeriter augetur, sumptus autem machinationis et reactio chippis nimis alta est ac reduci debet ad augendam huius technologiae disponibilitatem.Praeterea, summa sensibilitas RPA amplificationem fructuum non specialium, praesertim coram contagione, afficere potest.Hae limitationes applicationem RPA in systematibus microfluidicis afficere possunt et meliorem mereri ulteriorem.Praecipui bene designati et explorationes variarum scoporum necessariae sunt etiam ad emendandas rationes microfluidicas in POCT facundia RPA fundatae.
Cas13 et Cas12a facultatem habent ut acida nucleica passim inhaereant et sic ut detectio et instrumenta diagnostica enucleari possunt.Cas13 et Cas12a reducuntur ad DNA vel RNA ad ligandum respective.Postquam actum est, interdum interdum incipit inhaerere alia acida nucleica prope, post quae RNAs acida nucleitica pathogen-specifica inhaerent, exstingui fluorescentium rimarum et fluorescentiam emittere possunt.Ex hac opinione, Kellner et al.[87] methodum cas13 fundatam evolvit [Notario Enzymatico Enzymatico Specific Archi-SHERLOCK)], et Broughton et al.[88] Aliam accessionem ex Cas12a evolvit [CRISPR Trans Notario target DNA endonuclease (DTECR)].
Annis variis methodi detectionis acida nucleica in CRISPR innixa apparuerunt [89, 90].Conventionales CRISPR fundatae methodi saepe tempus consumunt et laborant intensiva ob multiplices rationes incluso acidi nuclei extractionis, amplificationis et detectionis CRISPR.Patefacio liquorum ad aerem ut casus falsorum positivi eventus augeat.Supra posita, systemata CRISPR-substructio in optimam partem indigent.
Pneumatica suggestum microfluidicum moderatum, quod 24 analyses in parallelis efficere potest, pro CRISPR-Cas12a et CRISPR-Cas13a applicationes detectionis explicata est [91].Ratio deprehensionis fluorescentiae instructa est quae amplificationem acidum nuclei praetermittit et statim exempla femtomolar DNA et RNA detegit.Chen et al.[92] amplificationem recombinatam cum CRISPR-Cas12a systemate in microfluidica centrifuga (fig. 5a).Hoc opus difficultatem superat hos duos processus integrandi, quia Cas12a nuntium DNA concoquere potest et processum amplificationis inhibere.praeterea Chen et al.[92] Reactionem reagentium in microfluidica potestate centrifugam prae-repositam insuper ad integrum processum automatice perficiendum.In alio opere, Silva et al.[93] methodum diagnosticam sine CRISPR/Cas12a amplificatione evolvit et felis SARS-CoV-2 deprehendere (fig. 5b).Hoc incassum, notum cella phone-substructio amplificationis-liberi systematis, includit CRISPR/cas-dependens enzyme quod innititur in felis visualizationi catalasii generatae bullae significationibus in canalibus microfluidicis.Deprehensio sensitiva minus quam 50 exemplarium/µl acidi nucleici sine praeamplificatione, totus processus a sample injectione ad signum lectionis tantum 71 minuta sumit.
Deprehensio acidi nuclei methodi in CRISPR fundatae.POCT centrifuga ad diagnostica hypotheticas integrata ex CRISPR innixa (apta ex [92]).b Progressio CASCADE testium quis felis innititur analysi SARS-CoV-2 (adcommodata e [93]).RAA amplificationem recombinare, PAM protospacer adjacentem ARGUMENTUM, CRISPR fasciculatum palindromicum brevibus interpositis repetit, CASCADE systema sine cell phone amplificationis cum CRISPR/CAS dependens enzymes, 1-ethyl-3-[3-dimethylaminopropyl] carbodiimide hydrochloride EDC
Cum ultimus gradus in deprehensione acidi nucleici, manifesta detectio directe refert eventum diagnosticum et factor criticus in evolutione efficientis, sensibilis et accurati POCT est.Signa legi possunt variis modis utentes, ut consilia fluorescent, electrochemica, colorimetrica et magnetica.In hac sectione rationem cuiusque accessus describemus et comparamus diagnostica hypothetica morborum infectiosorum in microfluidica.
Insidijs fluorescentiae fundatae late adhibentur pro POCT diagnostica morborum infectiosorum ob insignes utilitates excellentium sensibilium, minorum sumptus, operandi otium, et punctum analysi curationis [94, 95].Haec consilia intitulata fluorophorum utuntur ut colores fluorescentium et nanomaterialium ad signum detectabile (fluorescens amplificationem vel exstinguendam).Inventio haec suggerit fluorescentiae substructio strategies in directum fluorescentium labellum, signum-in, et detectionem fluorescentium insignem dividi posse [96].Deprehensio fluorescentium directa deprehensio specialibus labellis fluorescentibus utitur ad ligandas specificas label quae specificam quantitatem fluorescentiae generant cum selective ad scopum alligati sunt.Pro signo fluorescentiae deprehensione fundato, qualitas signi fluorescentium ad magnitudinem usurarum positive refertur.Fluorescens intensio neglegenda est in absentia scopi et detectabilis est cum satis moles scopi adest.Econtra intensio fluorescentiae deprehensa per "signum-off" fluorescens inverse proportionalis molis scopo est, initio attingens maximum valorem et paulatim decrescentem sicut scopo dilatatur.Exempli causa, cum CRISPR-Cas13a scopo-dependens mechanismum trans-fissum, Tian et al.[97] Nova cognitio consilii elaboravit ad deprehendendas RNAs quae transversas transumptiones directe praetermittunt (Fig. 6a).Ad scopum RNAs complementarium alligando, complexus CRISPR-Cas13-RNA excitari potest, transcollateralis synthesis excitato a notario RNAs non speciali.Fluorophore (F) notario fluorescenti intitulatum extinguitur integrum et fluoresces cum complexu actuo adhaesit.
Commodum detectionis electrochemicae est summus celeritas deprehensio, facilis productio, humilis sumptus, facilis ad portandum et latis potestate.Potens est methodus analytica pro applicationibus POCT.Ex graphene agri-effectus transistores Gao et al.[98] Nanobiosensorem evolvit ob multiplicem morbum Lymae deprehensionem antigenis a Borrelia burgdorferi bacteria cum limite detectionis 2 pg/mL (Fig. 6b).
Pertentationes colorimetrices adhibitae sunt in applicationibus POCT, utiles commoda portabilitatis, sumptus, facilitatis praeparationis, et lectionis visualium.Deprehensio colorimetrica uti potest oxidatio peroxidasi vel peroxidasi nanomaterialium, aggregatio nanomaterialium, et adiectio tinctuum indicatarum ad informationes convertendas de praesentia acida nuclei scoporum in mutationes colorum visibiles [99, 100, 101].Egregie aurum nanoparticulae late in strategiis colorimetricorum evolutione adhibitae sunt, et ob facultates suas mutationes colorum celeris et significantes inducendi, cura augetur in evolutione POCT tabulatorum colorimetricarum in situ diagnosi morborum infectiosorum[102].Cum machinae microfluidicae centrifugae integratae [103], pathogenum cibi generatum in speciminibus lactis inquinatis statim deprehendi potest in plano cellularum 10 bacterialium, et eventus visibiliter intra 65 minutas legi possunt (fig. 6c).
Artes magneticae sentiendi analytes utentes materiae magneticae accurate deprehendere possunt, ac notabile studium in applicationibus POCT recentioribus decenniis fuit.Artes magneticae sensitivae nonnullas singulares utilitates habent, ut materias magneticae humiles potius quam sumptuosas partes opticas.Usus autem campi magnetici magis deprehendatur efficientiam et minuit tempus praeparationis specimen [104].Praeterea eventus perscrutationis magneticae altam proprietatem, sensitivum et insignem ad tumultum proportio demonstrant ob insignem curriculi magnetici signum exemplorum biologicorum[105].Sharma et al.magneticum cuniculum commissuram innixam biosensorem in catasta portatili microchip.[106] pro multiplex detectio pathogens (Fig. 6d).Biosensores sensim acida subnanomolaria nucleica a pathogens segregata deprehendunt.
Signum detectionis methodo typica.Notio deprehendendi hyperlocalised Cas13a (adapted from [97]).b Graphene nanobiosensor FET in compositione cum Lyme GroES scFv (adapted from [98]).c Signa colorimetrica ob multiplices detectionis pathogenorum in chip microfluidico centrifugali cibi: N. 1 et No. 3 exemplaria cum scopo pathogens, et No. 2, No. 4 et No. .d Biosensor in iunctione magnetico cuniculi, incluso suggestu, constructo in amplificatorio interclusione, unitas moderandi, et potentia copia generationis/acquisitionis (adaptata a [106]) insigniori.GFET Graphene FET, Escherichia coli, Escherichia coli, Salmonella typhimurium, Vibrio parahaemolyticus, Vibrio parahaemolyticus, Listeria monocytogenes, PC PC, PDMS Dimethicone, PMMA polymethyl methacrylatus
Quamvis rationes egregiae notae praedictae deprehendantur, tamen incommoda habent.Hae modi comparantur (tabula 1), additis aliquibus applicationibus cum singulis (pros et cons).
Cum evolutione microfluidicorum, systematum microelectromechanicorum, nanotechnologiae et scientiarum materiarum, usus astularum microfluidicorum ad morborum infectiosorum detectionem perpetuo proficit [55, 96,107,108].Praecisa manipulatio instrumentorum minimaturae et fluidorum confert ad accurationem diagnosticam et efficaciam sumptus.Ideo ad ulteriorem progressionem conatus factae sunt ad astulas optimize et upgrade, unde in variis astularum microfluidicorum structurae et functionibus variis.Hic breviter plura genera communium tabularum microfluidicarum inducit et earum notas comparamus (pros et cons).Praeterea pleraque exempla quae infra recensentur principaliter in pugna SARS-CoV-2.
LOCCs sunt maxime communes systemata analytica complexa miniaturizata earumque operationes valde minuuntur, integrantur, automantur et parallelae sunt ab injectione et praeparatione exempli, fluxus temperantiae et detectionis liquidae [109, 110].Liquida per geometriam diligenter disposita et multorum corporalium effectuum commercium manipulantur, sicut gradus pressionis, actionis capillaris, electrodynamici, campi magnetici et fluctus acustici [111].LOCC optimas utilitates ostendit in summo throughput protegendo et multiplex detectio, cum velocitate analysi velocitate, parva magnitudine exempli, consummatio potentiae humilis, et efficientia alta administratio et operatio;tamen LOCC machinae sunt valde delicatae, et fabricandi, fasciculi, et interfaciendi.Multiplicatio tamen et reuse difficultatibus enormibus faciem [96].Aliis suggestis comparatus, LOCC singulares utilitates habet secundum maximam applicationem diversitatis et optimae technologiae convenientiae, sed eius incommoda etiam perspicua sunt, altam scilicet complexionem et iterabilitatem pauperum.Dependentia soleatus externa, quae saepe ponderosa et sumptuosa sunt, ulteriores fines eorum usui in POCT.
Per COVID-19 tumultus, LOCC multam operam accepit.Eodem tempore multae novae astulae sunt quae plures technologias coniungunt.Exempli gratia, smartphones nunc late pro analyticis machinis portabilibus usi sunt et magnam potentiam habent pro integratione LOCC.Sol et al.[21] Chirographum microfluidicum fabricavit, quod nuclei acidi nuclei specificas quinque pathogens successiones multiplicans concedit, incluso SARS-CoV-2, utens LAMPAS et enucleavit eas utendo felis intra horam 1 post finem reactionis.Exemplum, Sundah et al.[112] creatus est commutatio hypothetica [catalytica amplificatio per transitum statum hypotheticum (CATCH)] ad detectionem directam et sensitivam de SARS-CoV-2 RNA scutorum utens smartphones. CAPIO cum LOCC portatili compatitur et perficiendo superiorem obtinet (proxime 8 RNA in exemplaribus/μl; < 1 h in cella temperie) [112]. CAPIO cum LOCC portatili compatitur et perficiendo superiorem obtinet (proxime 8 RNA in exemplaribus/μl; < 1 h in cella temperie) [112]. PRAEPERE совместим с портативным LOCC и обеспечивает превосходную производительность (примерно 8 копий /.. CAPIO cum LOCC portatili compatitur et perputum optimum praebet (proxime 8 RNA in exemplaribus/µl; < 1 h ad cella temperies) [112]. PRAECIPIO 与便携式LOCC 8 RNA /μl；室温下< 1 [112]。 PRAECIPIO 与便携式LOCC 8 RNA /μl；室温下< 1 [112]。 PRAECIPIO совместим с портативными LOCC и обладает превосходной производительностью (примерно 8 копий /такта праротельностью (примерно 8 копий /такта превосходной производительностью (примерно 8) копий [11накта праротакта праро производительностью (примерно 8 копий /такта; CAPIO cum LOCCs portatilis compatitur et habet optimam observantiam (proxime 8 RNA in exemplaribus/µl; <hora 1 ad cella temperie) [112].Praeter LOCC machinas diagnostica hypotheticas etiam quibusdam viribus pulsis utantur ut vacuum, tractum, et electricum agros.Kang et al.[113] Demonstratum reale tempus, ultra-celeriter nanoplasma-in-chp PCR pro celeri et quantitatis diagnosi COVID-19 in agro utente liquido plasmonico PCR chip vacuo.Li et al.[114] Postea evolvit tractum microfluidicum microfluidicum, quod diagnosis COVID-19 parabat.In suggestu RT-LAMP ratio amplificationis utitur ad determinandum si exempli gratia sit qualitate positivus vel negativus.Postmodum Ramachandran et al.Gradientes campi electrici convenientes consecuti sunt utentes isotachophoresis (ITP), ion selectivum technicis positis in microfluidicis perficiendis.Cum ITP, scopum RNA a swab nasopharyngei rudis exemplaria automatice purificari possunt.Deinde Ramachandran et al.[115] Coniungens hanc ITP purificationem cum LAMPIS ITP amplificatam et CRISPR pertentat deprehendi SARS-CoV-2 in swab nasopharyngei humano et speciminibus clinicis circiter 35 minutis.Praeterea novae notiones constanter emergunt.Jadhav et al.[116] Proposuit diagnostica schema in spectroscopio Raman superficiali amplificatum in compositione cum fabrica microfluidica continens vel directum ordinatum aurum/argentum cotactum nanotubae vel electrospun micro/nanotubes disponibiles.Membrane-muneramenta fabricata in microchannels filter disponibiles sunt.Cogitatus virus adsorbit e variis liquorum/exudationibus sicut salivae, nasopharynx et lachrymis.Ita virus titer abundat et virus a Subscriptio Raman accurate identificari potest.
PONDUS est tribunal centrifuga microfluidicum in quo omnes processus reguntur per frequentiam protocollum quae substratum microstructum circumvolvitur [110].Onus fabrica notatur utendo vi centrifuga magni momenti impulsus.Liquores quoque capillari subsunt, Euler et Coriolis copiae.Usura fabrica fabrica centrifugii, analyses fiunt in operatione liquida continua ab interiori radiali ad exteriorem locum, tollendo necessitatem additae Tubingae externae, soleatus, actuatoria et valvulae activae.In summa, unica moderatio modum operationis simpliciorem efficit.Vires liquoris in eodem canali microfluidico agente, ad eandem distantiam ab onere centri sunt aequales, quae efficit ut structuram canalem iterare sinit.Ita, PONDUS armorum simplicior et oeconomica est ad excogitandum et fabricandum quam ad placitum LOCC instrumentum, dum motus late independentes sunt et paralleli;attamen, propter excellentem vim mechanicam instrumentorum centrifugarum, materia chips in promptu limitata et parva volumina difficilia sunt.ad currum.Eodem tempore plurimae machinae onerariae ad unicum solum usum destinantur, qui ad magnarum rerum detectionem carus est [96, 117, 118, 119].
Nuper his decenniis, PONDUS, unum ex praestantissimis artibus microfluidicis consideratum, ab investigatoribus et artifices magnam attentionem accepit.Ita PONDUS magnam acceptionem consecutus est et adhibitus est ad diagnostica hypotheticas morbis infectiosis [120, 121, 122, 123, 124], praesertim in seditione CVID-19.Pro exemplo, in fine 2020, Ji et al.[60] directum RT-qPCR demonstretur deprehensio celeris et automatae parallelae SARS-CoV-2 et influentiae A et B contagionum in speciminibus faucibus swab.Tunc Xiong et al.[74] Obtulit tribunal discoideum microfluidicum pro celeri, accurato et simultaneo detecto per septem coronavirorum humanorum respiratorii, incluso SARS-CoV-2, intra quadraginta minutas partes.Ineunte 2021, de Oliveira et al.[73] Demonstratum est polystyrenum tonerarium microfluidicum centrifugae, manually rotatoris digiti operatum, pro RT-LAMPA diagnosi hypothetica covid-19.Postmodum, Dignan et al.[39] obtulit automatum centrifugium portatile microdevice ad purificationem SARS-CoV-2 RNA, directe ex sectionibus buccalibus swab.Medved et al.[53] Proponebat systema inlineum SARS-CoV-2 aerosol samplicationis cum volumine parvo rotundo microfluidico fluorescenti cum limite detectionis 10 exemplarium / µL et minimi cycli liminis 15 minutarum.Suarez et al.[75] Nuper rettulit evolutionem modularis centrifugae microfluidici integrati ad directam detectionem SARS-CoV-2 RNA in calefacto swab exemplorum nasopharyngeorum inactivorum utentium LAMP.Haec exempla magnas utilitates et pollicitationes oneris demonstrant in diagnostica hypothetica DE COVID-19.
Anno 1945 Muller et Clegg [125] primum canales microfluidos in charta utentes colum chartam et paraffinum exhibebant.Anno 2007, Circulus Whitesides [126] primum suggestum chartae functionis pro interdum et experimento glucose creavit.Charta perfecta pro microfluidicis idealibus facta est.Charta proprietatibus inhaeret ut hydrophilicitatem et structuram raritatem, biocompatibilitatem egregiam, pondus leve, flexibilitatem, plicabilitatem, sumptus parvos, facilitatem usus et commoditatis.Classical μPADs constant structuris hydrophilicis/hydrophobicis in charta substratis constructis.Secundum tres dimensiones structuras, μPADs in duos dimensiones (2D) et in tres dimensiones (3D) μPADs dividi possunt.2D µPADs producuntur terminis hydrophobicis formandis ad canales microfluidicos formandos, cum 3D µPAD fieri solent ex acervis strati 2D microfluidicis chartarum, interdum per plicas chartas, technicas lapsus, canales apertas, et 3D excudendi [96].Liquores aquei vel biologici in μPAD principaliter reguntur vi capillaribus sine fonte extrinseco potentiae, faciliorem praevias reagentias, tractatum specimen, et detectionem multiplicem.Sed accurate fluxum imperium et deprehensio multiplex impeditur ab insufficiens deprehensione celeritatis, sensibilitatis et reusability [96, 127, 128, 129, 130].
Sicut suggestum microfluidicum insolitum, μPAD late promovit et evolvit pro diagnosi hypothetica morborum infectiosorum, ut HCV, HIV, SARS-CoV-2 [131, 132].Pro selectiva et sensitiva detectione HCV, Tengam et al.[133] Novam biosensorem ex papyris fluorescentibus evolvit utens specillo acido nucleico valde specifico in peptide pyrrolidinyl fundata.Acida nucleica in charta cellulosa oxidizata partim covalenter immobilitantur, alkylatione reductiva inter circulos aminos et coetus aldehydae, et detectio fluorescentiae fundatur.Haec signa legi possunt a gadget speciali facta cum camera portatili fluorescenti, respectu camerae telephonicae cellae.exim Lu et al.[134] Electrodam flexibilem e nickel/auro-nanoparticulo/carbo nanotubae/polyvinyl alcohole organometallico compage compositam pro HIV scopum detectam ab DNA hybridizatione utens methylene caeruleo ut DNA redox indicato.Recentius, Chowdury et al.[135] Exhibuit suggestum hypotheticum designationis punctum curationis µPAD experientiam patientis salivae rudis cum coniunctione cum lampadibus et technologiae imaginationis portatilis ad detectionem CVID-19 analytici.
Fluxus lateralis probat humores per vires capillares et motum fluidum moderari per humidabilitatem et qualitates substratorum porosorum vel microstructorum.Cogitationes fluxus laterales constant specimen, conjugatum, incubatorem et detectionem, et pads bibulas.Moleculae acidi nucleici in LFA agnoscunt certos ligatores qui praerepositi ad locum ligaminis et ut complexiones ligant.Cum liquor per incubationem et detectionem laminis transit, complexus capiuntur moleculis captis in linearum experimentis et potestate, ostendens eventus qui directe ad oculum nudum legi possunt.Typice LFA perfici potest in 2-15 minutis, quod celerius est quam inventio traditum.Ob specialem mechanismum, LFA paucas operationes requirit et apparatu addito non eget, quod ipsum usor amicabilem reddit.Facile est fabricare et minuere, et sumptus substructio chartarum inferiorum est.Sed solum pro analysi qualitativa adhibetur, et detectio quantitatis difficillima est, et facultas multiplicativa et throughput valde limitata, et una tantum sufficiens acidi nucleici ad tempus deprehendi potest [96,110,127].
Etsi pleraeque applicationes LFA in immunoassas ponuntur, usus LFA pro diagnostica hypothetica in astulationibus microfluidicis efficax est et popularis [136].In casu hepatitis B virus, HIV et SARS-CoV-2 LFA Gong et al.[137] suggestum nanoparticulum up-conversio LFA proposuit ac versatilitatem huius suggesti miniaturizati et portatilis per sensibilem et quantitatis detectionem plurium scutorum, sicut Acidum nuclei HBV, demonstravit.praeterea Fu et al.[138] Novam LFA demonstravit spectroscopio Raman superficie amplificatam pro quantitativa analysi HIV-1 DNA ad concentrationem humilem.Nam celeri et sensitiva detectio SARS-CoV-2, Liu et al.[85] analysim microfluidico-integram RPA lateralem fluxum evolvit, componendo RT-RPA et systema deprehensionis lateralis universalis in unum systema microfluidicum.
Applicatio variorum suggestuum microfluidicorum secundum certa studia variat, adhibitis facultatibus et commodis suggestorum.Valvulae parabilis, soleatus et meatus, LOCC amplissimum suggestum est applicationis diversitatis et interoperabilitatis cum maximo evolutionis loco.Speramus igitur et commendamus studia novissima in LOCC primo incepto peragi et condiciones optimized esse.Praeterea efficaciores et accuratiores methodi inveniendae et adhibendae rationi desiderantur.PONDUS praecise moderamine humorum exsistentibus LOCC machinas praecellit et commoda singularia demonstrat in singulis impulsus vi centrifuga sine necessitate externarum inpellit, dum responsiones parallelae separatae et synchronae fieri possunt.Sic in futurum, LOA praecipuum suggestum microfluidicum fiet cum operationibus manualibus minus et technologiae maturiores et automatae.In suggestu µPAD utilitates LOCC et chartas substructas materias pro parvo pretio, unius usus diagnostica componit.Ideo futurae progressionis technologiae opportunas et stabilitas inspicere debet.Praeterea LFA bene ad detectionem oculi nudam aptus est, pollicens consummationem specimen reducere et deprehensionem accelerare.Comparatio suggestuum distinctum ostenditur in Tabula II.
Digital analyses dividunt specimen in multos microreactores, quorum unumquodque discretum numerum clypei moleculorum continet [139, 140].Digital pertentationes significantes utilitates praebent ad quantitatem absolutam perficiendam, millia experimentorum biochemicorum parallelorum simul et privatim in cellularum minorum quam in continua periodo faciendo.Comparari cum microfluidicis traditis, cellulae reactiones reducere possunt volumen specimen, efficientiam reactionem augere, et cum aliis methodis analyticis facile integrari sine necessitate canalium, antinum, valvularum et consiliorum compactorum [141, 142, 143, 144, 145, 146; 147].Duo sequentes methodi adhibentur in pertentatione digitali ad solutionem solutionum aequabili et accuratae separationis consequendam, inter reagentias et exempla, ut cellae, acida nucleica, aliaque particulae vel moleculae: (1) stilla emulsionum liquoris interfaciei instabilitatem opprimunt;(2) Ordinata divisio per geometricas angustias artificii exercetur.In prima methodo, stillae reagentes et exempla in microchannels continentes modos passivos creari possunt ut co-current, crossflua, fluens focusing, emulsificatio ridicula, emulsificatio microchannel, et membranae per viscosas tondendas vires et emulsificationes cum mutatione canalis.localisatio [143, 145, 146, 148, 149], vel utendi methodis activae [150, 151], quae additis energiae per electricam, magneticam, thermarum et mechanicam potestatem inducunt.In posteriori accessu optimum volumen fluidi uniformitatis in cubiculis microfluidicis communicatur, cum structuras spatiales eiusdem magnitudinis servans, sicut micropitum et superficies vestit [152,153,154].Notabiliter, stillae sunt sectiones fluxus maioris, quae etiam generari et tractari possunt in vestimentis electrode secundum microfluidicis digitales (DMF).Electrowetting dielectricorum est ex optimis theoriis pervestigandis DMF, quia electrowetting dielectricorum singularum guttarum manipulationem permittit, moderante figuram liquidi et asymmetricorum signorum electricorum per diversa latera transeuntium [141, 144].Praecipuae operationes in DMF cum guttulis voluptua, scindendo et mergendo includuntur [151, 155, 156], quae in variis analysi campis, praesertim in deprehensione hypothetica, includuntur [157, 158, 159].
Deprehensio acidi nuclei digitalis tertia generatio est technologiae diagnosticae hypotheticae sequentis conventionalis PCR et quantitatis real-time PCR (qPCR), in parallelis cum summus throughput sequens et liquidus biopsy.In duobus proximis decenniis, acida nucleica digitalia in campo diagnostica hypotheticarum pathogenarum infectiosarum celeriter evoluta sunt [160, 161, 162].Absoluta quantitas detectionis acidi nuclei digitalis incipit cum stipare exemplaria ac reagentia in singulas cellulas, ut unaquaeque series scopo eadem probabilitas habeat ingrediendi singulas cellulas.Cogitatione, quaelibet sectio multiplex series scoparum assignari potest, vel ratio microreactionis independentis non potest esse.Per varias mechanismos sensibiles supra descriptos, cellulae cum scopo microbiali sequentiarum quae signa supra certum limen gignunt, nudo oculo vel machinae subjici possunt et ut affirmativae intitulatae sunt, ceterae cellulae quae signa gignunt infra limen quasi positivae intitulatae sunt. .negativa, quae signum singulis sectionibus faciunt boolean.Ita, computando numerum cellularum creatarum et ratam eventorum positiuorum post reactionem, exemplaria originalia exemplorum testium aequari possunt formulae distributionis Poisson adhibendo sine necessitate normae curvae, quae ad usum quantitatis analyses talis requiritur. ut qPCR.[163] Comparatus cum methodis diagnosticis hypotheticis traditis, deprehensio acidi nuclei digitalis maiorem automationis gradum habet, altiorem celeritatem et sensibilitatem analysin, pauciores reagentias, minus contagiones, et simpliciorem consilium et fabricam habet.His de causis usus digitalis pertentationum, praesertim methodis omissae fundatis, diagnostica hypothetica, cum amplificatione et technicis bellicis componendis, in discrimine tumultus SARS-CoV-2 bene studuit.Pro exemplo, Yin et al.[164] Guttam digitalem et celeriter PCR modos coniunctas ad deprehendendum ORF1ab, N, Rnase P genes in SARS-CoV-2 in chip microfluidico.Egregie ratio potuit cognoscere signum positivum in secundis 115, quod velocius est quam PCR conventionale, eius efficaciam in puncto-cura deprehendendi significans (Figura 7a).Dong et al.[165], Scrofa et al.[157], Chen et al.[166] et Alteri et al.[167] Guttam quoque digitalem PCR (ddPCR) applicavit ut SARS-CoV-2 deprehenderetur in systemate microfluidico cum ingentibus eventibus.Ad meliorem rate deprehensionem, Shen et al.[168] assecutus est ddPCR substructio in imagine imaginandi in minus quam 15 sine usu imaginis artificiosae sutae, accelerando processum technologiae ddPCR ab lab ad applicationem.Non solum modi amplificationis thermarum quae PCR applicantur, sed etiam methodi amplificationis isothermal adhibentur ad condiciones reactionis simpliciores ac celeriora responsionis.Lu et al.[71] SlipChip evolvit ad analysim stillam, capax ad generandas guttas variarum magnitudinum ad densitates altas in uno gradu et quantitatis SARS-CoV-2 acida nucleica utens LAMPA digitalis (Figura 7b).Sicut technologia celerius evoluta, CRISPR etiam magni ponderis munus in acidi nuclei digitalis deprehensio per convenientem imaginationem colorimetricam sine necessitate ad maculas acidorum nucleici additas potest.Ackerman et al.evolvit matrix combinatorialis reactionem pro multiplex aestimatio acida nucleica.[158] deteguntur 169 virus hominum associatum, incluso SARS-CoV-2, in guttulis continentibus CRISPR-Cas13-substructio detectionis acidi nucleici in microwell primordium (Figura 7c).Praeterea amplificatio isothermal et technologia CRISPR in eadem ratione adhiberi possunt ad utilitates utriusque coniungendas.Park et al.[169] A CRISPR/Cas12a digitalis examinatio in microfluidico commerciali chip evoluta est ad detectionem extracti et caloris necati SARS-CoV-2 innixa in una stadio RT-RPA cum signo breviore et altiori ad deprehensionem background temporis ratio.ampliore dynamica et meliore sensibilitate (Fig. 7d).Horum exempla quaedam descriptiones habentur in Tabula III.
Typical digitalis suggestus ad detectionem acidi nucleici.a rapidus digitalis PCR workflow in quattuor gradibus clavibus consistit: praeparatio exempli, distributio reactionis mixtionis, processus amplificationis et quantitatis scopum (adaptatum ex [164]).b Schematica analysis SlipChip stillarum monstrans pro stillicidio formationis ad densitatem altam (adapta e [71]).c CARMEN-Cas workflow diagram13 (adapted from [158]).d Overview deprehensio virii digitalis provectorum cum CRISPR/Cas in una olla (adaptata e [169]).W/O aqua-in-oleum, polydimethylsiloxanum PDMS, PCR reactionem catenae polymerase, DAQ collectio data, PID derivativa integra proportionalis, CARMEN matrix combinatorialis reactionis per aestimationem acidi nuclei multiplex, SARS-CoV-2, syndroma respiratoria acuta gravi, coronavirus 2 , RT amplificatio e contrario transcriptase recombinasis polymerase-RPA, S/B signum in curriculo