Balita

Ang mga tradisyunal na diskarte sa diagnostic para sa pag-detect ng mga nakakahawang sakit ay nangangailangan ng paggamit ng mga benchtop na instrumento na hindi angkop para sa point-of-care testing (POCT).Ang mga umuusbong na microfluidics ay isang napakaliit, awtomatiko, at pinagsama-samang teknolohiya na isang potensyal na alternatibo sa mga tradisyonal na pamamaraan para sa mabilis, mura, tumpak na on-site na diagnostic.Ang mga molecular diagnostic na pamamaraan ay malawakang ginagamit sa mga microfluidic device bilang ang pinaka-epektibong pamamaraan para sa pagtuklas ng pathogen.Ang pagsusuring ito ay nagbubuod ng mga kamakailang pagsulong sa microfluidic-based na molekular na diagnostic ng mga nakakahawang sakit mula sa parehong akademiko at industriyal na pananaw.Una, inilalarawan namin ang isang tipikal na on-chip na pagpoproseso ng mga nucleic acid, kabilang ang sample na pretreatment, amplification, at pagbabasa ng signal.Ang mga katangian, pakinabang at disadvantage ng apat na uri ng microfluidic platform ay pagkatapos ay inihambing.Susunod, tatalakayin natin ang paggamit ng mga digital na assay para sa ganap na dami ng mga nucleic acid.Parehong klasikal at kamakailang komersyal na microfluidic-based na molekular na diagnostic na aparato ay ibinubuod bilang katibayan ng kasalukuyang estado ng merkado.Sa wakas, nagmumungkahi kami ng mga direksyon sa hinaharap para sa microfluidic diagnosis ng mga nakakahawang sakit.
Ang mga nakakahawang sakit ay sanhi ng mga pathogen, kabilang ang bakterya, mga virus, at mga parasito, na ipinamamahagi sa buong mundo.Hindi tulad ng iba pang mga sakit, ang mga pathogen ay mabilis na nahawahan at kumalat sa pagitan ng mga tao at host ng mga hayop sa pamamagitan ng inoculation, air at water media [1].Ang pag-iwas sa nakakahawang sakit ay kritikal bilang isang panukala sa kalusugan ng publiko.Tatlong pangunahing estratehiya para labanan ang mga nakakahawang sakit: (1) kontrolin ang pinagmulan ng impeksiyon;(2) pagkagambala ng daanan ng paghahatid;(3) proteksyon ng mga madaling kapitan na populasyon.Kabilang sa mga pangunahing estratehiya, ang kontrol sa pinagmulan ng impeksiyon ay itinuturing na pinakamahalagang diskarte dahil sa kaginhawahan nito at mababang gastos.Ang mabilis na pagsusuri, paghihiwalay, at paggamot ng mga nahawaang indibidwal ay kritikal, na nangangailangan ng mabilis, sensitibo, at tumpak na mga diskarte sa diagnostic [2].Ang kasalukuyang diagnosis ng mga nakakahawang sakit ay karaniwang pinagsasama ang klinikal na pagsusuri batay sa mga palatandaan at sintomas at mga pag-aaral sa laboratoryo tulad ng cell culture at molecular diagnostics, na nangangailangan ng mga sinanay na tauhan, labor-intensive na pamamaraan, at mamahaling kagamitan sa pagsubok [3, 4].Ang pag-iwas sa mga paglaganap ng nakakahawang sakit ay nangangailangan ng mabilis, mura, at tumpak na lokal na pagsusuri, lalo na sa mga lugar na limitado ang mapagkukunan kung saan karaniwan at malala ang mga nakakahawang sakit [5], gayundin ang paggamot sa ilang o sa larangan ng digmaan, kung saan ang mga emerhensiya ay hindi mahuhulaan..limitado ang pangangalagang medikal [6].Sa kontekstong ito, ang microfluidics ay isang teknolohiya na pinagsasama ang mga teknolohiya ng microelectromechanical system, nanotechnology, o mga materyales na agham para sa tumpak na pagmamanipula ng likido [7,8,9,10], na nagbibigay ng mga bagong posibilidad para sa point-of-care detection (POCT).) mga nakakahawang ahente sa labas ng mga ospital at laboratoryo.Kung ikukumpara sa mga tradisyunal na diagnostic na nakakaubos ng oras, nag-aalok ang microfluidic technology ng sample at cost savings para sa molecular diagnostics sa panahon ng paglaganap ng sakit.Ang pandaigdigang pagkalat ng sakit na coronavirus 2019 (COVID-19) ay sanhi ng severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2), kaya't muling binibigyang-diin ang kahalagahan ng microfluidics para sa napapanahong pag-iwas at pagkontrol sa pandemya [11, 12] , 13].Hindi tulad ng mga tradisyunal na diagnostic, ang microfluidic POCT ay gumagamit ng maliliit na portable na device mula sa benchtop analyzer hanggang sa maliliit na sidestream test strips upang subukan malapit sa sampling point [14].Nagtatampok ang mga pagsubok na ito ng simple o walang sample na paghahanda, mabilis na pagpapalakas ng signal, at mga sensitibong pagbabasa ng signal na nagreresulta sa maikling tagal at tumpak na mga resulta sa loob ng ilang minuto.Ang pagkakaroon at mass production ng microfluidic-based na mga instrumento sa pangangalagang pangkalusugan ay nagpalawak ng kanilang cost-effective at direktang diagnostic application sa labas ng ospital, malapit sa pasyente, at maging sa bahay.
Kabilang sa mga umiiral na estratehiya para sa pag-diagnose ng mga nakakahawang sakit, ang molekular na diagnostic ay isa sa pinakasensitibo [15, 16].Bilang karagdagan, ang molecular diagnostics ay kadalasang ginagamit bilang gold standard para sa patuloy na pagtuklas ng COVID-19, na nagbibigay-daan sa direktang pagtuklas ng mga rehiyong partikular sa virus ng RNA o DNA bago ang simula ng immune response [17, 18].Sa kasalukuyang pagsusuri, ipinakita namin ang pinakabagong mga pag-unlad sa mga proseso ng diagnostic na molekular na nakabatay sa microfluidics para sa mga nakakahawang sakit, mula sa isang akademikong pananaw hanggang sa mga pang-industriyang pananaw sa hinaharap (Fig. 1).Magsisimula tayo sa tatlong pangunahing hakbang sa pagtuklas ng nucleic acid: on-chip sample pretreatment, nucleic acid amplification, at signal reading.Pagkatapos ay inihambing namin ang iba't ibang uri ng microfluidic platform sa kanilang istraktura at pag-andar, na nagpapakita ng mga natatanging katangian (mga lakas at kahinaan).Ang digital nucleic acid detection ay higit na tinalakay at ibinigay bilang isang halimbawa ng isang ikatlong henerasyong teknolohiya para sa ganap na dami ng mga nakakahawang pathogen molecule.Bilang karagdagan, ipapakita ang ilang tipikal at pinakabagong komersyal na POCT device upang ipakita ang kasalukuyang estado ng microfluidic POCT market para sa molecular diagnostics.Tatalakayin din namin at ipapaliwanag ang aming pananaw para sa mga aplikasyon sa hinaharap.
Ang mga module ng microfluidic chips para sa pagtuklas ng nucleic acid ay maaaring nahahati sa tatlong kategorya (sampling, recognition, at signaling) ayon sa kanilang mga function [19].Sa mga module na ito, ang sampling module ay pangunahing napagtatanto ang sample lysis at nucleic acid extraction.Pangunahing kinokontrol ng sensor module ang conversion at amplification ng mga signal ng nucleic acid.Nakikita ng signaling module ang signal na na-convert at naproseso ng sensing module.Batay sa proseso ng pag-detect ng mga nucleic acid sa isang chip, ibubuod namin ang iba't ibang chips na maaaring mapagtanto ang function na "input at output".
Ang unang hakbang sa pagtuklas ng nucleic acid ay ang pagkuha ng nucleic acid, ibig sabihin, ihiwalay ang target na nucleic acid mula sa orihinal na sample.Ang pagkuha ng nucleic acid ay ginagawa upang linisin ang mga nucleic acid mula sa iba pang mga molecular contaminants, tiyakin ang integridad ng pangunahing istraktura ng mga nucleic acid molecule, at i-optimize ang mga resulta.Ang pagkuha ng nucleic acid ay nangangailangan ng kinakailangang sample lysis at pagkuha ng nucleic acid, ang kalidad at kahusayan nito ay may malaking epekto sa mga resulta ng pananaliksik at diagnostic.Ang anumang banayad na epekto sa panahon ng pagkuha ay maaaring limitahan ang karagdagang pagtuklas.Halimbawa, ang polymerase chain reaction (PCR) at loop isothermal amplification (LAMP) na mga pamamaraan ay hinahadlangan ng ilang natitirang organic solvents tulad ng ethanol at isopropanol sa nucleic acid isolation reagents [20].Ang liquid-liquid extraction at solid-phase extraction ay ang pinakasikat na pamamaraan para sa paghihiwalay ng mga nucleic acid [21], gayunpaman, ang liquid-liquid extraction sa isang chip ay lubhang limitado, dahil ang mga reagents na ginagamit sa liquid-liquid extraction ay nagdudulot ng kaagnasan ng karamihan sa microfluidic chips. .Dito, itinatampok namin ang mga pamamaraan ng pagkuha ng solid phase na batay sa microarray at inihahambing ang kanilang mga pakinabang at disadvantages.
Ang silikon ay isang materyal na substrate na katugma sa mga nucleic acid dahil sa biocompatibility nito, katatagan, at kadalian ng pagbabago [22].Mahalaga, kapag binago ng silica o iba pang mga materyales, ang composite na ito ay nagpapakita ng mga katangian upang i-adsorb ang mga negatibong sisingilin na nucleic acid sa ilalim ng mababang pH, mataas na mga kondisyon ng asin habang nag-eluting na may mataas na pH, mababang mga solusyon sa asin.Batay sa hindi pangkaraniwang bagay na ito, posible na linisin ang nucleic acid.
Iba't ibang anyo ng silica-based na materyales ang ginamit para sa pagkuha ng nucleic acid sa microfluidics, tulad ng silica beads, powders, microfiber filters, at silica membranes [23, 24, 25, 26].Depende sa mga katangian ng materyal, ang mga materyales na nakabatay sa silikon ay maaaring gamitin sa microcircuits sa iba't ibang paraan.Halimbawa, ang silica granules, powders, at commercial nanofilters ay maaaring ilagay lamang sa mga pores o microchannels ng microfluidic chips at tumulong sa pagkuha ng mga nucleic acid mula sa mga sample [27, 28, 29].Magagamit din ang surface-modified silica membrane para mabilis na linisin ang DNA mula sa mga pathogen sa murang halaga.Halimbawa, Wang et al.[30] Sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng denaturing amplification reactions na may vesicle-mediated chain exchange na may silica membranes na pinahiran ng chitosan oligosaccharides, isang versatile na portable system ang ipinakilala na matagumpay na nakakita ng 102–108 colony forming units.(CFU)/ml Vibrio parahaemolyticus., at ang pagkakaroon ng virus ay madaling makita.Powell et al.[31] Ang mga microarray na nakabatay sa sili ay ginamit noon upang makita ang hepatitis C virus (HCV), human immunodeficiency virus (HIV), Zika virus, at human papillomavirus at awtomatikong pagpapalaganap, kung saan binuo ang isang 1.3 μl tortuous microreactor upang makuha ang mga RNA virus.at magsagawa ng in situ amplification.Bilang karagdagan sa mga pamamaraang ito, ang mga surface-modified silica microcolumn ay gumaganap din ng isang mahalagang papel sa pagkuha ng nucleic acid, dahil ang geometry at mga katangian ng materyal na nagbabago ay lubos na nagpapataas ng kahusayan sa pagkuha.Chen et al.[32] iminungkahi ang isang microfluidic platform para sa paghihiwalay ng mababang-konsentrasyon na RNA batay sa amino-coated na silicon microcolumn.Ang microfluidic device na ito ay nagsasama ng isang array ng 0.25 cm2 micropillars sa isang silicon substrate upang makamit ang mas mataas na kahusayan sa pagkuha sa pamamagitan ng isang mataas na surface area sa disenyo ng ratio ng volume.Ang bentahe ng disenyo na ito ay ang microfluidic device ay maaaring makamit ang hanggang 95% na kahusayan sa pagkuha ng nucleic acid.Ang mga diskarteng ito na nakabatay sa silikon ay nagpapakita ng halaga ng mabilis na paghihiwalay ng mga nucleic acid sa mababang halaga.Sa kumbinasyon ng mga microfluidic chips, ang mga diskarte sa pagkuha ng batay sa silikon ay hindi lamang maaaring mapataas ang kahusayan ng pagtuklas ng nucleic acid, ngunit mapadali din ang miniaturization at pagsasama ng mga analytical na aparato [20].
Ang mga pamamaraan ng magnetic separation ay gumagamit ng mga magnetic particle upang ihiwalay ang mga nucleic acid sa pagkakaroon ng isang panlabas na magnetic field.Ang mga karaniwang ginagamit na magnetic particle ay kinabibilangan ng Fe3O4 o γ-Fe2O3 magnetic particle na pinahiran ng silica, amino at carboxyl [33,34,35,36].Ang natatanging tampok ng magnetic particle kumpara sa mga pamamaraan ng SPE na nakabatay sa silikon ay ang kadalian ng pagmamanipula at kontrol sa mga panlabas na magnet.
Gamit ang electrostatic na pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga nucleic acid at silica, sa ilalim ng mga kondisyon ng mataas na asin at mababang pH, ang mga nucleic acid ay na-adsorbed sa ibabaw ng silica-coated magnetic particle, habang sa ilalim ng mga kondisyon ng mababang asin at mataas na pH, ang mga molekula ay maaaring hugasan. muli..Ginagawang posible ng silica-coated magnetic beads na kunin ang DNA mula sa malalaking volume na sample (400 μL) gamit ang magnetically controlled motion [37].Bilang isang demonstrasyon, Rodriguez-Mateos et al.[38] gumamit ng tunable magnets upang kontrolin ang paglipat ng magnetic beads sa iba't ibang silid.Batay sa silica-coated magnetic particle, 470 kopya/mL ng SARS-CoV-2 genomic RNA ang maaaring makuha mula sa mga sample ng wastewater para sa LAMP reverse transcription detection (RT-LAMP) at ang tugon ay mababasa sa loob ng 1 oras.hubad na mata (Larawan 2a).
Mga aparatong batay sa magnetic at porous na materyales.Konseptwal na diagram ng IFAST RT-LAMP microfluidic device para sa SARS-CoV-2 RNA detection (inangkop mula sa [38]).b Centrifugal micro device para sa dSPE ng buccal swab nucleic acid (inangkop mula sa [39]).c Built-in na self-powered sample concentrator gamit ang isang FTA® card (inangkop mula sa [50]).d Fusion 5 filter na papel na binago ng chitosan (hinango mula sa [51]).SARS-CoV-2 severe acute respiratory syndrome coronavirus 2, RT-LAMP reverse transcription loop mediated isothermal amplification, FTA finders technology partners, NA nucleic acid
Ang mga positibong sisingilin na magnetic particle ay mainam para sa paglakip ng phosphate backbone ng isang nucleic acid.Sa isang tiyak na konsentrasyon ng asin, ang negatibong sisingilin na mga grupo ng pospeyt ng mga nucleic acid ay maaaring positibong sisingilin sa ibabaw ng magnetic composite particle.Samakatuwid, ang mga magnetic nanoparticle na may magaspang na ibabaw at isang mataas na density ng mga amino group ay binuo para sa pagkuha ng mga nucleic acid.Pagkatapos ng magnetic separation at blocking, ang mga magnetic nanoparticle at DNA complex ay maaaring direktang magamit sa PCR, na nag-aalis ng pangangailangan para sa kumplikado at matagal na pagdalisay at pagpapatakbo ng elution [35].Ang mga magnetic nanoparticle na pinahiran ng mga negatibong grupo ng carboxyl ay ginamit din upang paghiwalayin ang mga nucleic acid na na-adsorbed sa mga ibabaw sa mataas na konsentrasyon ng polyethylene glycol at sodium chloride solution [36].Gamit ang surface-modified magnetic beads na ito, ang pagkuha ng DNA ay tugma sa kasunod na amplification.Dignan et al.Inilarawan ng [39] ang isang automated at portable centrifugal microfluidic platform para sa nucleic acid pretreatment, na nagpapahintulot sa mga hindi teknikal na tauhan na gamitin ito sa site.Bilang karagdagan, ang pagiging tugma ng nakahiwalay na DNA sa LAMP, isang pamamaraan na angkop para sa pagsusuri ng point-of-care nucleic acid, ay higit pang nagpapakita ng kaunting mga kinakailangan sa kagamitan at pagiging angkop para sa colorimetric assays (Fig. 2b).
Ang mga pamamaraan ng magnetic bead ay nag-aalok ng posibilidad ng automated extraction, ang ilan sa mga ito ay umiiral sa komersyal na automated nucleic acid extractors [KingFisher;ThermoFisher (Waltham, MA, USA), QIAcube® HT;CapitalBio (Beijing, China) at Biomek®;Beckman (Miami, USA).), Florida, USA)].Ang mga bentahe ng pagsasama-sama ng magnetic beads na may microfluidics ay maaaring gamitin para sa mahusay na awtomatikong pagkuha ng mga nucleic acid, na maaaring potensyal na isulong ang pagbuo ng molekular diagnostics;gayunpaman, ang kumbinasyon ng mga magnetic bead na may microfluidics ay lubos na umaasa sa mga kumplikadong sistema ng kontrol para sa tumpak na pagmamanipula ng magnetic beads, na nagpapaliwanag sa katanyagan ng mga komersyal na produkto na napakalaki at mahal, na naglilimita sa karagdagang aplikasyon ng magnetic beads sa POCT.
Maraming mga porous na materyales tulad ng binagong nitrocellulose filter, Finders Technology Associates (FTA) card, polyethersulfone-based na filter paper, at glycan-coated na materyales ay ginamit din para sa pagtuklas ng nucleic acid [40, 41, 42, 43, 44].Ang mga porous fibrous na materyales tulad ng fibrous na papel ay unang ginamit upang ihiwalay ang DNA sa pamamagitan ng pisikal na pagkakasalubong ng mga long-stranded na molekula ng DNA na may mga hibla.Ang mga maliliit na butas ay humahantong sa isang malakas na pisikal na paghihigpit ng mga molekula ng DNA, na positibong nakakaapekto sa pagkuha ng DNA.Dahil sa iba't ibang laki ng butas ng fibrous na papel, ang kahusayan sa pagkuha ay hindi maaaring matugunan ang mga pangangailangan ng DNA amplification [45, 46].Ang FTA card ay isang komersyal na filter na papel na ginagamit sa larangan ng forensic na gamot at malawakang ginagamit sa iba pang mga lugar ng molecular diagnostics.Sa pamamagitan ng paggamit ng cellulose filter paper na pinapagbinhi ng iba't ibang mga kemikal upang i-lyse ang mga lamad ng cell sa sample, ang pinakawalan na DNA ay protektado mula sa pagkasira ng hanggang 2 taon.Kamakailan lamang, ang impregnated cellulose paper ay binuo para sa molekular na pagtuklas ng iba't ibang mga pathogen, kabilang ang SARS-CoV-2, leishmaniasis, at malaria [47,48,49].Ang HIV sa nakahiwalay na plasma ay direktang lysed, at ang viral nucleic acid ay pinayaman sa FTA® flow membrane na binuo sa concentrator, na nagpapahintulot sa mahusay na produksyon ng nucleic acid [50] (Fig. 2c).Ang pangunahing problema sa pagtuklas ng nucleic acid gamit ang mga FTA card ay ang mga kemikal tulad ng guanidine at isopropanol ay pumipigil sa mga kasunod na reaksyon ng amplification.Upang malutas ang problemang ito, binuo namin ang Fusion 5 chitosan-modified filter paper, na pinagsasama ang mga pakinabang ng parehong pisikal na interlacing ng mga molekula ng DNA at fibrous filter paper, at ang electrostatic adsorption ng DNA sa mga chitosan-modified compound upang makamit ang lubos na mahusay na pagkuha ng nucleic acid. ..mga hibla ng filter [51] (Larawan 2d).Katulad nito, Zhu et al.Nagpakita ang [52] ng chitosan-modified PCR method batay sa in situ capillary microfluidic system para sa mabilis na paghihiwalay at pagtuklas ng Zika virus RNA.Ang mga nucleic acid ay maaaring i-adsorbed/desorbed sa isang mixed lysate/PCR medium, ayon sa pagkakabanggit, batay sa on/off switch property ng chitosan.on and off", tumutugon sa pH.
Tulad ng nabanggit sa itaas, pinagsasama ng mga istratehiyang ito ang mga bentahe ng iba't ibang solid phase na materyales at pinatataas ang kahusayan ng pagkuha ng nucleic acid sa microfluidics.Sa mga praktikal na aplikasyon, ang paggamit ng mga materyales na ito sa malalaking dami ay hindi matipid, at ang wastong paggamot sa ibabaw o pagbabago sa ibabaw ng mga karaniwang materyales gamit ang mga materyales na ito ay maaari ding mapanatili ang kanilang paggana.Samakatuwid, pinaniniwalaan na ang pagpapatupad ng mga estratehiyang ito pagkatapos ng isang pilot na pag-aaral ay maaaring mabawasan ang mga gastos.
Ang pagsubok ng nucleic acid sa mga microfluidic platform ay kadalasang gumagamit ng maliliit na sample volume (<100 µl), samakatuwid ay nangangailangan ng amplification ng mga target na nucleic acid na may mga partikular na probes para sa conversion sa isang signal na maginhawa para sa downstream detection (optical, electrical, at magnetic) [53, 54]. Ang pagsubok ng nucleic acid sa mga microfluidic platform ay kadalasang gumagamit ng maliliit na sample volume (<100 µl), samakatuwid ay nangangailangan ng amplification ng mga target na nucleic acid na may mga partikular na probes para sa conversion sa isang signal na maginhawa para sa downstream detection (optical, electrical, at magnetic) [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]. Kapag sinusuri ang mga nucleic acid sa mga microfluidic platform, ang maliliit na volume ng sample (<100 µL) ay kadalasang ginagamit, kaya ang amplification ng mga target na nucleic acid na may mga espesyal na probes ay kinakailangan upang ma-convert ito sa isang signal na maginhawa para sa kasunod na pagtuklas (optical, electrical, at magnetic) [53, 54].微流控 平台 上 的 核酸 检测 通常 使用 小样本量 （<100 µl） ， 因此 需要 使用 特定 探针 扩增 目标 核酸 ， 转换 为 便于 下游 检测 （光学 、 电学 和 磁学） 的 信号].微流控 平台 上 的 核酸 检测 使用 小样本量 （（<100 µL） ， 因此 需要 特定 探针 扩增 目标 ， 转换 转换 为 下游 下游 （光学 、 电学 磁学） 的 信号 [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]]. Ang pagtuklas ng mga nucleic acid sa microfluidic platform ay kadalasang gumagamit ng maliliit na sample volume (<100 μl), na nangangailangan ng amplification ng mga target na nucleic acid na may mga espesyal na probes upang ma-convert ang mga ito sa mga signal para sa kasunod na pagtuklas (optical, electrical, at magnetic) [53, 54]] .Ang pagpapalakas ng nucleic acid sa microfluidics ay maaari ding pabilisin ang mga reaksyon, i-optimize ang mga limitasyon ng pagtuklas, bawasan ang mga kinakailangan sa sample, at pagbutihin ang katumpakan ng pagtuklas [55, 56].Sa mga nagdaang taon, sa pagsasakatuparan ng mabilis at tumpak na pagtuklas, ang iba't ibang mga paraan ng pagpapalakas ng nucleic acid ay inilapat sa microfluidics, kabilang ang PCR at ilang mga reaksyon ng isothermal amplification.Ibubuod ng seksyong ito ang mga pamamaraan para sa pagtuklas ng nucleic acid batay sa mga microfluidic system.
Ang PCR ay isang simulation ng proseso ng pagtitiklop ng DNA ng isang organismo, ang teorya kung saan ay inilarawan nang detalyado sa ibang lugar at hindi tatalakayin dito.Maaaring palakihin ng PCR ang napakaliit na halaga ng target na DNA/RNA sa isang exponential rate, na ginagawang isang makapangyarihang tool ang PCR para sa mabilis na pagtuklas ng mga nucleic acid.Sa nakalipas na mga dekada, maraming mga portable microfluidic device na nilagyan ng PCR thermal cycling system ang binuo upang matugunan ang mga pangangailangan ng mga diagnostic ng point-of-care [57, 58].Ang on-chip PCR ay maaaring nahahati sa apat na uri (conventional, continuous flow, spatially switched, at convective PCR) ayon sa iba't ibang paraan ng pagkontrol sa temperatura [59].Halimbawa, si Gee et al.[60] nakabuo ng direktang reverse transcription quantitative PCR (RT-qPCR) na pamamaraan sa kanilang sariling microfluidic platform para sa multiplex na pagtuklas ng SARS-CoV-2, influenza A at B na mga virus sa mga sample ng throat swab (Fig. 3a).Park et al.[61] bumuo ng isang simpleng pathogen analysis chip sa pamamagitan ng pagsasama ng thin film PCR, electrodes, at isang finger-operated polydimethylsiloxane-based microfluidic module.Gayunpaman, ang parehong mga gawa ay naglalaman ng mga karaniwang pagkukulang ng maginoo na PCR.Nangangailangan ang PCR ng thermal cycling, na naglilimita sa karagdagang miniaturization ng device at pinababang oras ng pagsubok.
Ang pagbuo ng tuluy-tuloy na daloy batay sa microfluidic at space-switched PCR ay kritikal upang matugunan ang isyung ito.Gamit ang isang mahabang serpentine channel o isang maikling tuwid na channel, ang tuluy-tuloy na daloy ng PCR ay maaaring magbigay ng mabilis na amplification sa pamamagitan ng aktibong pag-circulate ng mga reagents sa tatlong preheat zone na may off-chip pump.Matagumpay na iniiwasan ng operasyong ito ang yugto ng paglipat sa pagitan ng iba't ibang temperatura ng reaksyon at sa gayon ay makabuluhang binabawasan ang oras ng pagsubok [62] (Larawan 3b).Sa isa pang pag-aaral ni Jung et al.[63] nagmungkahi ng bagong rotary PCR genetic analyzer na pinagsasama ang mga katangian ng fixed at flow PCR para sa ultrafast at multiplex na reverse transcription PCR (Fig. 3c).Para sa pagpapalakas ng nucleic acid, ang PCR microchip ay paikutin sa tatlong heating block sa magkaibang temperatura: 1. Denaturation block 94°C, 2. Annealing block sa 58°C, 3. Expansion block sa 72°C.
Application ng PCR sa microfluidics.Schematic na representasyon ng dirRT-qPCR sa isang microfluidic platform (inangkop mula sa [60]).b Schematic na representasyon ng tuluy-tuloy na daloy ng PCR microarray batay sa isang serpentine channel (inangkop mula sa [62]).c Schematic na representasyon ng isang rotary PCR genetic analyzer, na binubuo ng isang microchip, tatlong heating blocks at isang stepper motor (inangkop mula sa [63]).d Diagram ng thermoconvection PCR na may centrifugation at setup (inangkop mula sa [64]).DirRT-qPCR, direktang quantitative reverse transcription polymerase chain reaction
Gamit ang mga capillary at mga loop o kahit na manipis na mga plato, ang convection PCR ay maaaring mabilis na palakasin ang mga nucleic acid sa pamamagitan ng natural na libreng thermal convection nang hindi nangangailangan ng panlabas na bomba.Halimbawa, ang isang cyclic olefin polymer microfluidic platform ay binuo sa isang fabricated rotating heating stage na gumagamit ng thermal cycling na may centrifugation sa isang PCR loop microchannel [64] (Fig. 3d).Ang solusyon sa reaksyon ay hinihimok ng thermal convection, na patuloy na nagpapalitan ng mataas at mababang temperatura sa isang microchannel na may annular na istraktura.Maaaring kumpletuhin ang buong proseso ng amplification sa loob ng 10 minuto na may limitasyon sa pagtuklas na 70.5 pg/channel.
Gaya ng inaasahan, ang mabilis na PCR ay isang makapangyarihang tool para sa ganap na pinagsama-samang sample-response molecular diagnostic at multiplex analysis system.Ang Rapid PCR ay makabuluhang binabawasan ang oras na kinakailangan upang matukoy ang SARS-CoV-2, na nag-aambag sa epektibong pagkontrol sa pandemya ng COVID-19.
Ang PCR ay nangangailangan ng isang kumplikadong thermal cycler na hindi angkop para sa POCT.Kamakailan lamang, ang mga pamamaraan ng isothermal amplification ay inilapat sa microfluidics, kabilang ngunit hindi limitado sa LAMP, recombinase polymerase amplification (RPA), at amplification batay sa mga pagkakasunud-sunod ng nucleic acid [65,66,67,68].Gamit ang mga diskarteng ito, ang mga nucleic acid ay pinalalakas sa isang pare-parehong temperatura, na nagpapadali sa paglikha ng mababang gastos, napakasensitibong mga portable na POCT na aparato para sa mga diagnostic ng molekular.
Ang high-throughput microfluidics-based na LAMP assays ay nagbibigay-daan sa maramihang pagtuklas ng mga nakakahawang sakit [42, 69, 70, 71].Sa kumbinasyon ng isang centrifugal microfluidic system, ang LAMP ay maaaring higit pang mapadali ang automation ng nucleic acid detection [69, 72, 73, 74, 75].Ang spin-and-react SlipChip ay binuo para sa visual detection ng maramihang parallel bacteria gamit ang LAMP [76] (Fig. 4a).Kapag gumagamit ng na-optimize na LAMP sa assay, ang fluorescence signal-to-noise ratio ay humigit-kumulang 5-fold, at ang limitasyon sa pagtuklas ay umabot sa 7.2 na kopya/μl ng genomic DNA. Bukod dito, ang pagkakaroon ng limang karaniwang digestive bacterial pathogens, kabilang ang Bacillus cereus, Escherichia coli, Salmonella enterica, Vibrio fluvialis at Vibrio parahaemolyticus, ay na-visualize batay sa pamamaraan sa <60 min. Bukod dito, ang pagkakaroon ng limang karaniwang digestive bacterial pathogens, kabilang ang Bacillus cereus, Escherichia coli, Salmonella enterica, Vibrio fluvialis at Vibrio parahaemolyticus, ay na-visualize batay sa pamamaraan sa <60 min.Bukod dito, ang pagkakaroon ng limang karaniwang bacterial pathogens ng digestive tract, kabilang ang Bacillus cereus, Escherichia coli, Salmonella enterica, Vibrio fluvialis at Vibrio parahaemolyticus, ay na-visualize gamit ang pamamaraang ito nang wala pang 60 minuto.此外 ， 基于 该 方法 在 <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 氏 菌 、 河流 弧菌 和 副溶血性 弧菌。此外 ， 基于 该 方法 在 <60 分钟 内 视化 了 五 种 常见 消化道 细菌病 的 存在 ， 包括 芽孢杆菌 、 大 肠杆菌 、 肠 氏 菌 、 弧菌 副溶血 性 。。。 弧菌 弧菌 弧菌弧菌 弧菌 弧菌 弧菌 弧菌 弧菌 弧菌 弧菌 弧菌 HIPBilang karagdagan, ang pagkakaroon ng limang karaniwang bacterial gastrointestinal pathogens, kabilang ang Bacillus cereus, Escherichia coli, Salmonella enterica, Vibrio fluvius, at Vibrio parahaemolyticus, ay na-visualize gamit ang pamamaraang ito nang wala pang 60 minuto.
Kabilang sa mga bentahe ng LAMP sa microfluidics, bukod sa iba pa, ang mabilis na pagtugon at miniaturized na pagtuklas.Gayunpaman, dahil sa temperatura ng reaksyon (sa paligid ng 70°C), hindi maiiwasang mabuo ang mga aerosol sa panahon ng LAMP, na nagreresulta sa mataas na false positive rate.Kailangan ding i-optimize ang assay specificity, primer na disenyo, at temperatura control para sa LAMP.Bilang karagdagan, ang mga disenyo ng chip na nagpapatupad ng maramihang target na pagtuklas sa isang chip ay may malaking halaga at dapat na mabuo.Bilang karagdagan, ang LAMP ay angkop para sa multi-purpose detection na isinama sa isang chip, na napakahalaga, ngunit mayroon pa ring maraming puwang para sa pag-unlad.
Ang mataas na maling positibong rate ng LAMP ay maaaring bahagyang bawasan sa RPA, dahil ang medyo mababang temperatura ng reaksyon (~37 °C) ay nagreresulta sa medyo kaunting mga problema sa pagsingaw [77].Sa sistema ng RPA, dalawang magkasalungat na primer ang nagpapasimula ng synthesis ng DNA sa pamamagitan ng pagbubuklod sa isang recombinase at ang amplification ay maaaring makumpleto sa loob ng 10 minuto [78,79,80,81].Samakatuwid, ang buong proseso ng RPA ay mas mabilis kaysa sa PCR o LAMP.Sa mga nagdaang taon, ang teknolohiyang microfluidic ay ipinakita upang higit pang mapabuti ang bilis at katumpakan ng RPA [82,83,84].Halimbawa, si Liu et al.[85] bumuo ng microfluidic integrated lateral flow polymerase recombinase amplification assay para sa mabilis at sensitibong pagtuklas ng SARS-CoV-2 sa pamamagitan ng pagsasama ng reverse transcription RPA (RT-RPA) at isang unibersal na lateral flow test strip detection system.sa isang solong microfluidic system.Larawan 4b).Ang limitasyon ng pagtuklas ay 1 kopya/µl o 30 kopya/sample, at ang pagtuklas ay maaaring makumpleto sa loob ng humigit-kumulang 30 minuto.Kong et al.nakabuo ng naisusuot na microfluidic device.[86] gumamit ng temperatura ng katawan at isang mobile phone-based na fluorescence detection system upang mabilis at direktang matukoy ang HIV-1 DNA gamit ang RPA (Figure 4c).Nakikita ng wearable RPA assay ang 100 kopya/mL ng target na sequence sa loob ng 24 minuto, na nagpapakita ng malaking potensyal para sa mabilis na pagsusuri ng mga sanggol na nahawaan ng HIV-1 sa mga setting na limitado sa mapagkukunan.
Isothermal amplification sa point-of-care testing (POCT).Pag-unlad at paggawa ng spin at reaction SlipChip.Pagkatapos ng plasma welding, ang itaas at ibabang mga chips ay pinagsama-sama ng isang hanay ng mga mani upang mabuo ang panghuling chip (inangkop mula sa [76]).b Schematic ng MI-IF-RPA system para sa pagtuklas ng COVID-19 (inangkop mula sa [85]).c Schematic ng isang naisusuot na pagsusuri sa RPA para sa mabilis na pagtuklas ng HIV-1 DNA (inangkop mula sa [86]).SE Salmonella enterica, VF Vibrio fluvius, VP Vibrio parahaemolyticus, BC Bacillus cereus, EC Escherichia coli, FAM carboxyfluorescein, human immunodeficiency virus HIV, RPA recombinase polymerase amplification, LED light emitting diode, MI-IF-RPA Microfluidics F Polylow Integrated Lacombina Pagpapalakas
Ang microfluidic-based na RPA ay mabilis na umuunlad, gayunpaman, ang halaga ng paggawa ng chip at pagkonsumo ng reaksyon ay masyadong mataas at dapat bawasan upang mapataas ang pagkakaroon ng teknolohiyang ito.Bilang karagdagan, ang mataas na sensitivity ng RPA ay maaaring makaapekto sa pagpapalakas ng mga hindi partikular na produkto, lalo na sa pagkakaroon ng kontaminasyon.Ang mga limitasyong ito ay maaaring makaapekto sa aplikasyon ng RPA sa mga microfluidic system at magkaroon ng karagdagang pag-optimize.Ang mahusay na disenyo ng mga primer at probe para sa iba't ibang mga target ay kailangan din upang mapabuti ang pagiging posible ng mga diskarte sa microfluidic na nakabatay sa RPA sa POCT.
Ang Cas13 at Cas12a ay may kakayahang random na mag-cleave ng mga nucleic acid at sa gayon ay mabuo bilang mga tool sa pagtuklas at diagnostic.Ang Cas13 at Cas12a ay isinaaktibo kapag nagbubuklod sa target na DNA o RNA, ayon sa pagkakabanggit.Kapag na-activate na, ang protina ay magsisimulang mag-cleave ng iba pang kalapit na nucleic acid, pagkatapos kung saan ang gabay sa mga RNA na nagta-target sa mga pathogen-specific na nucleic acid ay maaaring mag-cleave ng quenched fluorescent probes at maglabas ng fluorescence.Batay sa teoryang ito, si Kellner et al.[87] bumuo ng Cas13-based na pamamaraan [Specific High-sensitivity Enzymatic Reporter UnLOCKING (SHERLOCK)], at Broughton et al.[88] bumuo ng isa pang diskarte batay sa Cas12a [CRISPR Trans Reporter na nagta-target ng DNA endonuclease (DTECR)].
Sa mga nagdaang taon, iba't ibang mga pamamaraan para sa pagtuklas ng mga nucleic acid batay sa CRISPR ay lumitaw [89, 90].Ang mga tradisyonal na pamamaraang batay sa CRISPR ay madalas na nakakaubos ng oras at masinsinang paggawa dahil sa maraming pamamaraan kabilang ang pagkuha ng nucleic acid, amplification at pagtuklas ng CRISPR.Ang pagkakalantad ng mga likido sa hangin ay maaaring tumaas ang pagkakataon ng mga maling positibong resulta.Dahil sa nabanggit, ang mga sistemang nakabatay sa CRISPR ay lubhang nangangailangan ng pag-optimize.
Ang isang pneumatically controlled microfluidic platform na maaaring magsagawa ng 24 na pagsusuri nang magkatulad ay binuo para sa CRISPR-Cas12a at CRISPR-Cas13a detection applications [91].Ang system ay nilagyan ng fluorescence detection device na lumalampas sa nucleic acid amplification at awtomatikong nakakakita ng femtomolar DNA at RNA sample.Chen et al.[92] pinagsamang recombinase amplification sa CRISPR-Cas12a system sa centrifugal microfluidics (Larawan 5a).Ang gawaing ito ay nagtagumpay sa kahirapan ng pagsasama-sama ng dalawang prosesong ito dahil ang Cas12a ay maaaring digest ng messenger DNA at pagbawalan ang proseso ng amplification.Bilang karagdagan, si Chen et al.[92] Karagdagan pa, na-pre-store ang mga reaction reagents sa isang centrifugal microfluidic control upang awtomatikong makumpleto ang buong proseso.Sa isa pang gawain, si Silva et al.[93] nakabuo ng isang diagnostic na paraan nang walang CRISPR/Cas12a amplification at isang smartphone para makita ang SARS-CoV-2 (Larawan 5b).Ang assay na ito, na kilala bilang isang cell phone-based na amplification-free system, ay may kasamang CRISPR/Cas-dependent enzyme na nakabatay sa visualization ng smartphone ng mga signal ng bubble na nabuo ng catalase sa mga microfluidic channel.Ang sensitibong pagtuklas ng mas mababa sa 50 kopya/µl ng nucleic acid nang walang pre-amplification, ang buong proseso mula sa sample injection hanggang sa signal reading ay tumatagal lamang ng 71 minuto.
Mga pamamaraan ng pagtuklas ng nucleic acid batay sa CRISPR.Centrifugal POCT para sa integrated molecular diagnostics batay sa CRISPR (inangkop mula sa [92]).b Pagbuo ng pagsubok ng CASCADE para sa pagsusuri na nakabatay sa smartphone ng SARS-CoV-2 (inangkop mula sa [93]).RAA recombinase amplification, PAM na katabi ng protospacer motif, CRISPR clustered short palindromic repeats at regular intervals, CASCADE system na walang cell phone amplification na may CRISPR/CAS-dependent enzymes, 1-ethyl-3-[3-dimethylaminopropyl]carbodiimide hydrochloride EDC
Bilang huling hakbang sa pagtuklas ng nucleic acid, direktang sinasalamin ng pagtuklas ng signal ang mga resulta ng diagnostic at isang kritikal na salik sa pagbuo ng isang mahusay, sensitibo, at tumpak na POCT.Maaaring basahin ang mga signal gamit ang iba't ibang pamamaraan tulad ng fluorescent, electrochemical, colorimetric at magnetic na mga diskarte.Sa seksyong ito, inilalarawan namin ang katwiran para sa bawat diskarte at inihambing ang mga molekular na diagnostic ng mga nakakahawang sakit sa microfluidics.
Ang mga diskarte na nakabatay sa fluorescence ay malawakang ginagamit para sa POCT diagnostics ng mga nakakahawang sakit dahil sa kanilang mga kapansin-pansing bentahe ng mahusay na sensitivity, mababang gastos, kadalian ng operasyon, at point-of-care analysis [94, 95].Gumagamit ang mga estratehiyang ito ng mga may label na fluorophores gaya ng mga fluorescent dyes at nanomaterial upang lumikha ng isang nakikitang signal (fluorescence enhancement o quenching).Iminumungkahi ng paghahanap na ito na ang mga diskarte na nakabatay sa fluorescence ay maaaring nahahati sa direktang fluorescent na label, signal-on, at signal-off na fluorescent detection [96].Ang direktang fluorescent label detection ay gumagamit ng mga espesyal na fluorescent na label upang lagyan ng label ang mga partikular na ligand na bumubuo ng isang partikular na dami ng fluorescence kapag piling nakatali sa isang target.Para sa pagtuklas ng fluorescence na nakabatay sa signal, positibong nauugnay ang kalidad ng fluorescent signal sa laki ng interes.Ang intensity ng fluorescence ay bale-wala sa kawalan ng target at makikita kapag may sapat na dami ng target.Sa kabaligtaran, ang intensity ng fluorescence na nakita ng "signal-off" na fluorescence ay inversely proportional sa dami ng target, sa simula ay umaabot sa maximum na halaga at unti-unting bumababa habang pinalaki ang target.Halimbawa, gamit ang CRISPR-Cas13a target-dependent trans-cleavage na mekanismo, Tian et al.[97] bumuo ng isang diskarte sa pagkilala sa nobela upang makita ang mga RNA na direktang lumalampas sa reverse transcription (Larawan 6a).Sa pagbubuklod sa mga pantulong na target na RNA, ang CRISPR-Cas13-RNA complex ay maaaring maisaaktibo, na nag-trigger ng transcollateral cleavage ng mga hindi partikular na reporter na RNA.Ang fluorescently na may label na reporter [fluorophore (F)] ay pinapatay ng quencher (Q) na buo at nag-fluoresce kapag na-cleaved ng activated complex.
Ang bentahe ng electrochemical detection ay mataas na bilis ng pagtuklas, madaling produksyon, mababang gastos, madaling dalhin at awtomatikong kontrol.Ito ay isang malakas na paraan ng analitikal para sa mga aplikasyon ng POCT.Batay sa graphene field-effect transistors Gao et al.[98] nakabuo ng nanobiosensor para sa multiplex detection ng Lyme disease antigens mula sa Borrelia burgdorferi bacteria na may limitasyon sa pagtuklas na 2 pg/mL (Fig. 6b).
Ang mga colorimetric assay ay ginamit sa mga aplikasyon ng POCT, na nakikinabang sa mga pakinabang ng portability, mababang gastos, kadalian ng paghahanda, at visual na pagbabasa.Maaaring gamitin ng colorimetric detection ang oksihenasyon ng peroxidase o peroxidase-like nanomaterials, ang pagsasama-sama ng mga nanomaterial, at ang pagdaragdag ng indicator dyes upang ma-convert ang impormasyon tungkol sa pagkakaroon ng target na nucleic acid sa mga nakikitang pagbabago ng kulay [99, 100, 101].Kapansin-pansin, ang mga gintong nanoparticle ay malawakang ginagamit sa pagbuo ng mga diskarte sa colorimetric, at dahil sa kanilang kakayahang mag-udyok ng mabilis at makabuluhang pagbabago ng kulay, mayroong pagtaas ng interes sa pagbuo ng mga POCT colorimetric platform para sa in situ diagnosis ng mga nakakahawang sakit [102].Sa pamamagitan ng pinagsama-samang centrifugal microfluidic device [103], ang mga pathogen na dala ng pagkain sa kontaminadong mga sample ng gatas ay maaaring awtomatikong makita sa antas ng 10 bacterial cell, at ang mga resulta ay mababasa nang biswal sa loob ng 65 minuto (Fig. 6c).
Ang mga diskarte sa magnetic sensing ay maaaring tumpak na makakita ng mga analyte gamit ang mga magnetic na materyales, at nagkaroon ng malaking interes sa mga aplikasyon ng POCT sa mga nakaraang dekada.Ang mga diskarte sa magnetic sensing ay may ilang natatanging pakinabang tulad ng murang mga magnetic na materyales kaysa sa mga mamahaling optical na bahagi.Gayunpaman, ang paggamit ng magnetic field ay nagpapabuti ng kahusayan sa pagtuklas at binabawasan ang oras ng paghahanda ng sample [104].Bilang karagdagan, ang mga resulta ng magnetic probing ay nagpapakita ng mataas na specificity, sensitivity, at mataas na signal-to-noise ratio dahil sa hindi gaanong signal ng magnetic background ng mga biological sample [105].Sharma et al.isinama ang isang magnetic tunnel junction based biosensor sa isang portable microchip platform.[106] para sa multiplex na pagtuklas ng mga pathogen (Larawan 6d).Ang mga biosensor ay sensitibong nakakakita ng mga subnanomolar nucleic acid na nakahiwalay sa mga pathogen.
Karaniwang paraan ng pagtuklas ng signal.Ang konsepto ng hyperlocalized detection ng Cas13a (inangkop mula sa [97]).b Graphene nanobiosensor FET kasabay ng Lyme GroES scFv (inangkop mula sa [98]).c Colorimetric indications para sa multiplex detection ng foodborne pathogens sa isang centrifugal microfluidic chip: No. 1 at No. 3 samples na may target pathogens, at No. 2, No. 4 at No. 5 samples na walang target pathogens (inangkop mula sa [103]) .d Biosensor batay sa isang magnetic tunnel junction, kabilang ang isang platform, isang built-in na blocking amplifier, isang control unit, at isang power supply para sa pagbuo/pagkuha ng signal (inangkop mula sa [106]).GFET Graphene FET, Escherichia coli, Escherichia coli, Salmonella typhimurium, Vibrio parahaemolyticus, Vibrio parahaemolyticus, Listeria monocytogenes, PC PC, PDMS Dimethicone, PMMA polymethyl methacrylate
Sa kabila ng mahusay na mga katangian ng mga pamamaraan ng pagtuklas sa itaas, mayroon pa rin silang mga disadvantages.Ang mga pamamaraang ito ay inihambing (talahanayan 1), kabilang ang ilang mga aplikasyon na may mga detalye (mga kalamangan at kahinaan).
Sa pag-unlad ng microfluidics, microelectromechanical system, nanotechnology at materials science, ang paggamit ng microfluidic chips para sa pagtuklas ng mga nakakahawang sakit ay patuloy na sumusulong [55,96,107,108].Ang tumpak na pagmamanipula ng mga maliliit na kagamitan at likido ay nag-aambag sa katumpakan ng diagnostic at pagiging epektibo sa gastos.Samakatuwid, para sa karagdagang pag-unlad, ang mga pagsisikap ay ginawa upang i-optimize at i-upgrade ang mga chips, na nagreresulta sa iba't ibang microfluidic chips na may iba't ibang mga istraktura at pag-andar.Dito ay ipinakilala namin sa madaling sabi ang ilang karaniwang mga uri ng microfluidic platform at ihambing ang kanilang mga katangian (kalamangan at kahinaan).Bilang karagdagan, karamihan sa mga halimbawang nakalista sa ibaba ay pangunahing nakatuon sa paglaban sa SARS-CoV-2.
Ang mga LOCC ay ang pinakakaraniwang miniaturized na kumplikadong analytical system at ang kanilang mga operasyon ay lubos na pinaliit, isinama, awtomatiko at parallelize mula sa sample na iniksyon at paghahanda, kontrol sa daloy at pagtuklas ng likido [109, 110].Ang mga likido ay manipulahin sa pamamagitan ng maingat na dinisenyong geometry at ang pakikipag-ugnayan ng maraming pisikal na epekto tulad ng mga gradient ng presyon, pagkilos ng maliliit na ugat, electrodynamics, magnetic field at acoustic waves [111].Ang LOCC ay nagpapakita ng mahusay na mga pakinabang sa high-throughput screening at multiple detection, na may mabilis na bilis ng pagsusuri, maliit na sukat ng sample, mababang paggamit ng kuryente, at mataas na pamamahala at kahusayan sa pagpapatakbo;gayunpaman, ang mga LOCC device ay napaka-pinong, at pagmamanupaktura, packaging, at interfacing.Gayunpaman, ang multiplexing at muling paggamit ay nahaharap sa napakalaking kahirapan [96].Kung ikukumpara sa iba pang mga platform, ang LOCC ay may natatanging mga pakinabang sa mga tuntunin ng maximum na pagkakaiba-iba ng aplikasyon at pinakamahusay na compatibility ng teknolohiya, ngunit ang mga disadvantages nito ay halata din, lalo na ang mataas na kumplikado at hindi magandang pag-uulit.Ang pag-asa sa mga panlabas na bomba, na kadalasang malaki at mahal, ay lalong naglilimita sa kanilang paggamit sa POCT.
Sa panahon ng pagsiklab ng COVID-19, nakatanggap ng maraming atensyon ang LOCC.Kasabay nito, mayroong ilang mga bagong chips na pinagsama ang ilang mga teknolohiya.Halimbawa, malawak na ngayong ginagamit ang mga smartphone bilang mga portable analytics device at may malaking potensyal para sa pagsasama ng LOCC.Sun et al.[21] gumawa ng microfluidic chip na nagbibigay-daan sa multiplexing ng mga partikular na nucleic acid sequence ng limang pathogens, kabilang ang SARS-CoV-2, gamit ang LAMP at sinuri ang mga ito gamit ang isang smartphone sa loob ng 1 oras pagkatapos ng reaksyon.Bilang isa pang halimbawa, Sundah et al.[112] lumikha ng molecular switch [catalytic amplification by molecular transition state switch (CATCH)] para sa direkta at sensitibong pagtuklas ng mga target na SARS-CoV-2 RNA gamit ang mga smartphone. Ang CATCH ay katugma sa portable LOCC at nakakamit ang higit na mahusay na pagganap (humigit-kumulang 8 RNA copies/μl; <1 h sa room temperature) [112]. Ang CATCH ay katugma sa portable LOCC at nakakamit ang higit na mahusay na pagganap (humigit-kumulang 8 RNA copies/μl; <1 h sa room temperature) [112]. CATCH совместим с портативным LOCC и обеспечивает превосходную производительность (примерно 8 копий РНК/мкрт; < 1 темпт; Ang CATCH ay katugma sa portable LOCC at nagbibigay ng mahusay na throughput (humigit-kumulang 8 RNA copies/µl; < 1 h sa room temperature) [112]. CATCH 与便携式LOCC 兼容并具有卓越的性能（大约8 RNA 拷贝/μl；室温下< 1 小时）[112]。 CATCH 与便携式LOCC 兼容并具有卓越的性能（大约8 RNA 拷贝/μl；室温下< 1 小时）[112]。 CATCH совместим с портативными LOCC и обладает превосходной производительностью (примерно 8 копий РНК/мкпл; < 1 копий РНК/мкпл; Ang CATCH ay katugma sa mga portable na LOCC at may mahusay na pagganap (humigit-kumulang 8 RNA copies/µl; < 1 oras sa temperatura ng silid) [112].Bilang karagdagan, ang mga LOCC device para sa molecular diagnostics ay gumagamit din ng ilang puwersa sa pagmamaneho gaya ng vacuum, stretch, at electric field.Kang et al.Nagpakita ang [113] ng real-time, ultra-fast nanoplasma-on-a-chip PCR para sa mabilis at quantitative diagnosis ng COVID-19 sa field gamit ang vacuum plasmonic liquid PCR chip.Li et al.[114] kasunod na nakabuo ng isang stretch-driven na microfluidic chip na nagbigay-daan sa pagsusuri ng COVID-19.Ginagamit ng platform ang RT-LAMP amplification system para matukoy kung qualitatively positive o negative ang isang sample.Kasunod nito, Ramachandran et al.[115] nakamit ang naaangkop na electric field gradients gamit ang isotachophoresis (ITP), isang selektibong ion focusing technique na ipinatupad sa microfluidics.Sa ITP, ang target na RNA mula sa raw nasopharyngeal swab sample ay maaaring awtomatikong ma-purify.Pagkatapos Ramachandran et al.[115] Ang pagsasama-sama ng ITP purification na ito sa ITP-enhanced LAMP at CRISPR assays ay nakakita ng SARS-CoV-2 sa human nasopharyngeal swab at clinical specimen sa loob ng humigit-kumulang 35 minuto.Bilang karagdagan, ang mga bagong ideya ay patuloy na umuusbong.Jadhav et al.[116] nagmungkahi ng diagnostic scheme batay sa surface-enhanced Raman spectroscopy kasama ng microfluidic device na naglalaman ng alinman sa vertically oriented na ginto/silver-coated na carbon nanotubes o disposable electrospun micro/nanotubes.Ang mga microchannel na may built-in na filter na na-functional ng lamad ay disposable.Ang aparato ay nag-adsorp ng mga virus mula sa iba't ibang mga likido sa katawan/exudations tulad ng laway, nasopharynx at luha.Kaya, ang virus titer ay sagana at ang virus ay maaaring tumpak na matukoy sa pamamagitan ng Raman signature.
Ang LOAD ay isang centrifugal microfluidic platform kung saan ang lahat ng mga proseso ay kinokontrol ng frequency protocol na umiikot sa isang microstructured substrate [110].Ang LOAD device ay nailalarawan sa pamamagitan ng paggamit ng centrifugal force bilang isang mahalagang puwersang nagtutulak.Ang mga likido ay napapailalim din sa mga puwersa ng capillary, Euler at Coriolis.Gamit ang isang centrifuge device, ang mga pagsusuri ay isinasagawa sa tuluy-tuloy na operasyon ng likido mula sa isang radial na papasok hanggang sa panlabas na posisyon, na inaalis ang pangangailangan para sa karagdagang panlabas na tubing, mga bomba, mga actuator, at mga aktibong balbula.Sa madaling salita, pinapasimple ng isang paraan ng kontrol ang operasyon.Ang mga puwersa na kumikilos sa likido sa parehong microfluidic channel sa parehong distansya mula sa load center ay pantay, na ginagawang posible na ulitin ang istraktura ng channel.Kaya, ang LOAD na kagamitan ay mas simple at mas matipid sa disenyo at paggawa kaysa sa kumbensyonal na kagamitan ng LOCC, habang ang mga reaksyon ay higit sa lahat ay independyente at parallelize;gayunpaman, dahil sa mataas na mekanikal na lakas ng centrifugal na kagamitan, ang magagamit na materyal ng chip ay limitado at ang maliliit na volume ay mahirap.papunta sa kotse.Kasabay nito, karamihan sa mga LOAD device ay idinisenyo para sa solong paggamit lamang, na mahal para sa malakihang pagtuklas [96, 117, 118, 119].
Sa nakalipas na mga dekada, ang LOAD, na itinuturing na isa sa mga pinaka-promising na microfluidic device, ay nakatanggap ng malaking atensyon mula sa mga mananaliksik at mga tagagawa.Kaya, ang LOAD ay nakakuha ng malawak na pagtanggap at ginamit para sa molecular diagnostics ng mga nakakahawang pathogen [120, 121, 122, 123, 124], lalo na sa panahon ng pagsiklab ng COVID-19.Halimbawa, sa katapusan ng 2020, Ji et al.Nagpakita ang [60] ng direktang RT-qPCR assay para sa mabilis at awtomatikong parallel detection ng SARS-CoV-2 at mga impeksyon ng influenza A at B sa throat swab specimens.Pagkatapos Xiong et al.Nagpakita ang [74] ng LAMP-integrated discoid microfluidic platform para sa mabilis, tumpak, at sabay-sabay na pagtuklas ng pitong human respiratory coronaviruses, kabilang ang SARS-CoV-2, sa loob ng 40 minuto.Noong unang bahagi ng 2021, de Oliveira et al.[73] nagpakita ng polystyrene toner centrifugal microfluidic chip, na manu-manong pinapatakbo gamit ang fingertip rotator, para sa RT-LAMP molecular diagnosis ng COVID-19.Kasunod nito, si Dignan et al.Nagpakita ang [39] ng isang automated na portable centrifuge microdevice para sa paglilinis ng SARS-CoV-2 RNA nang direkta mula sa mga seksyon ng buccal swab.Medved et al.[53] nagmungkahi ng inline na SARS-CoV-2 aerosol sampling system na may maliit na volume na umiikot na microfluidic fluorescent chip na may limitasyon sa pagtuklas na 10 kopya/μL at minimum na cycle threshold na 15 minuto.Suarez et al.Iniulat kamakailan ng [75] ang pagbuo ng isang integrated modular centrifugal microfluidic platform para sa direktang pagtuklas ng SARS-CoV-2 RNA sa heat-inactivated nasopharyngeal swab sample gamit ang LAMP.Ipinapakita ng mga halimbawang ito ang magagandang benepisyo at pangako ng LOAD sa molecular diagnostics ng COVID-19.
Noong 1945 sina Muller at Clegg [125] ay unang nagpakita ng mga microfluidic channel sa papel gamit ang filter na papel at paraffin.Noong 2007, nilikha ng grupong Whitesides [126] ang unang functional na platform ng papel para sa pagsubok ng protina at glucose.Ang papel ay naging isang perpektong substrate para sa microfluidics.Ang papel ay may likas na katangian tulad ng hydrophilicity at porous na istraktura, mahusay na biocompatibility, magaan ang timbang, flexibility, foldability, mababang gastos, kadalian ng paggamit at kaginhawahan.Ang mga klasikal na µPAD ay binubuo ng mga hydrophilic/hydrophobic na istruktura na binuo sa mga substrate ng papel.Depende sa three-dimensional na istraktura, ang mga μPAD ay maaaring nahahati sa two-dimensional (2D) at three-dimensional (3D) μPADs.Ang 2D µPAD ay ginawa sa pamamagitan ng pagbuo ng hydrophobic boundaries upang bumuo ng mga microfluidic channel, habang ang 3D µPAD ay karaniwang ginawa mula sa mga stack ng mga layer ng 2D microfluidic paper, minsan sa pamamagitan ng paper folding, slip techniques, open channels, at 3D printing [96].Ang mga aqueous o biological fluid sa μPAD ay pangunahing kinokontrol ng capillary force na walang panlabas na pinagmumulan ng kuryente, na nagpapadali sa pre-storage ng mga reagents, sample handling, at multiplex detection.Gayunpaman, ang tumpak na kontrol sa daloy at pagtuklas ng multiplex ay nahahadlangan ng hindi sapat na bilis ng pagtuklas, pagiging sensitibo, at muling paggamit [96, 127, 128, 129, 130].
Bilang isang hindi pangkaraniwang microfluidic platform, ang μPAD ay malawakang na-promote at binuo para sa molecular diagnosis ng mga nakakahawang sakit tulad ng HCV, HIV, at SARS-CoV-2 [131, 132].Para sa pumipili at sensitibong pagtuklas ng HCV, Tengam et al.[133] nakabuo ng isang nobelang biosensor batay sa fluorescent na papel gamit ang isang mataas na tiyak na nucleic acid probe batay sa pyrrolidinyl peptide.Ang mga nucleic acid ay covalently immobilized sa partially oxidized cellulose paper sa pamamagitan ng reductive alkylation sa pagitan ng mga amino group at aldehyde group, at ang pagtuklas ay batay sa fluorescence.Ang mga signal na ito ay mababasa ng isang espesyal na ginawang gadget na may portable fluorescent camera na pinagsama sa isang cell phone camera.Kasunod nito, si Lu et al.Ang [134] ay nagdisenyo ng isang paper-based flexible electrode batay sa nickel/gold nanoparticles/carbon nanotubes/polyvinyl alcohol organometallic framework composites para sa HIV target detection sa pamamagitan ng DNA hybridization gamit ang methylene blue bilang DNA redox indicator.Higit pang mga kamakailan, Chowdury et al.Nagpakita ang [135] ng hypothetical na disenyo ng platform para sa point-of-care µPAD testing gamit ang hilaw na laway ng pasyente kasama ng LAMP at portable imaging technology para sa COVID-19 analyte detection.
Ang mga pagsubok sa lateral flow ay gumagabay sa mga likido sa pamamagitan ng mga puwersa ng capillary at kinokontrol ang paggalaw ng likido sa pamamagitan ng pagkabasa at mga katangian ng mga porous o microstructured na substrate.Ang mga lateral flow device ay binubuo ng sample, conjugate, incubator at detection, at absorbent pad.Kinikilala ng mga molekula ng nucleic acid sa LFA ang mga partikular na binder na nauna nang nakaimbak sa binding site at nagbubuklod bilang mga complex.Habang dumadaan ang likido sa mga plato ng incubation at detection, ang mga complex ay nakukuha ng mga molekula ng pagkuha na matatagpuan sa mga linya ng pagsubok at kontrol, na nagpapakita ng mga resulta na maaaring basahin nang direkta sa mata.Karaniwan, maaaring makumpleto ang LFA sa loob ng 2-15 minuto, na mas mabilis kaysa sa tradisyonal na pagtuklas.Dahil sa espesyal na mekanismo, ang LFA ay nangangailangan ng kaunting mga operasyon at hindi nangangailangan ng karagdagang kagamitan, na ginagawang napaka-user-friendly.Madali itong gawin at i-miniaturize, at mas mababa ang halaga ng mga substrate na nakabatay sa papel.Gayunpaman, ginagamit lamang ito para sa pagsusuri ng husay, at napakahirap ng pagtuklas ng dami, at ang kakayahan ng multiplexing at throughput ay napakalimitado, at isang sapat na nucleic acid lamang ang maaaring makita sa isang pagkakataon [96,110,127].
Bagama't ang karamihan sa mga aplikasyon ng LFA ay nakatuon sa mga immunoassay, ang paggamit ng LFA para sa molecular diagnostics sa microfluidic chips ay epektibo at popular din [136].Sa kaso ng hepatitis B virus, HIV at SARS-CoV-2 LFA Gong et al.[137] nagmungkahi ng up-conversion nanoparticle LFA platform at ipinakita ang versatility ng miniaturized at portable na platform na ito sa pamamagitan ng sensitive at quantitative detection ng maraming target gaya ng HBV nucleic acid.Bilang karagdagan, si Fu et al.[138] nagpakita ng isang nobelang LFA batay sa surface-enhanced Raman spectroscopy para sa quantitative analysis ng HIV-1 DNA sa mababang konsentrasyon.Para sa mabilis at sensitibong pagtuklas ng SARS-CoV-2, Liu et al.[85] bumuo ng microfluidic-integrated RPA lateral flow analysis sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng RT-RPA at isang unibersal na lateral flow detection system sa isang solong microfluidic system.
Ang aplikasyon ng iba't ibang microfluidic platform ay nag-iiba depende sa mga partikular na pag-aaral, na lubos na sinasamantala ang mga kakayahan at bentahe ng mga platform.Sa abot-kayang mga valve, pump at duct, ang LOCC ay ang pinakakomprehensibong platform para sa pagkakaiba-iba ng aplikasyon at interoperability na may pinakamalaking silid para sa pag-unlad.Samakatuwid, umaasa kami at inirerekumenda na ang mga pinakabagong pag-aaral ay isakatuparan sa LOCC bilang unang pagtatangka at na ang mga kundisyon ay ma-optimize.Bilang karagdagan, ang mas mahusay at tumpak na mga pamamaraan ay inaasahan na matuklasan at magamit sa system.Ang LOAD ay napakahusay sa tumpak na kontrol ng mga likido mula sa mga kasalukuyang LOCC device at nagpapakita ng mga natatanging pakinabang sa iisang drive sa pamamagitan ng centrifugal force nang hindi nangangailangan ng mga external na drive, habang ang mga parallel na tugon ay maaaring hiwalay at i-synchronize.Kaya, sa hinaharap, ang LOAD ang magiging pangunahing microfluidic platform na may mas kaunting manual na operasyon at mas mature at automated na teknolohiya.Pinagsasama ng µPAD platform ang mga benepisyo ng LOCC at mga materyal na nakabatay sa papel para sa mababang gastos, single use na diagnostics.Samakatuwid, ang pag-unlad sa hinaharap ay dapat tumuon sa maginhawa at mahusay na itinatag na mga teknolohiya.Bilang karagdagan, ang LFA ay angkop na angkop para sa pagtukoy ng hubad na mata, na nangangako na bawasan ang pagkonsumo ng sample at pabilisin ang pagtuklas.Ang isang detalyadong paghahambing ng platform ay ipinapakita sa Talahanayan 2.
Hinahati ng mga digital na pagsusuri ang sample sa maraming microreactors, na ang bawat isa ay naglalaman ng discrete number ng target molecules [139, 140].Ang mga digital na assay ay nag-aalok ng makabuluhang mga pakinabang para sa pagsasagawa ng ganap na quantitation sa pamamagitan ng pagsasagawa ng libu-libong parallel biochemical na eksperimento nang sabay-sabay at indibidwal sa mga micron scale compartment sa halip na sa isang tuluy-tuloy na yugto.Kung ikukumpara sa tradisyunal na microfluidics, maaaring bawasan ng mga reaksyon ng compartment ang dami ng sample, pataasin ang kahusayan ng reaksyon, at madaling maisama sa iba pang mga analytical na pamamaraan nang hindi nangangailangan ng mga channel, pump, valve, at compact na disenyo [141, 142, 143, 144, 145, 146, 147] .Ang sumusunod na dalawang pamamaraan ay ginagamit sa digital assays upang makamit ang pare-pareho at tumpak na paghihiwalay ng mga solusyon, kabilang ang mga reagents at sample gaya ng mga cell, nucleic acid, at iba pang particle o molecule: (1) drop emulsions exploiting liquid interface instability;(2) ang paghahati ng array ay isinasagawa ng mga geometric na hadlang ng device.Sa unang paraan, ang mga droplet na naglalaman ng mga reagents at sample sa mga microchannel ay maaaring gawin ng mga passive na pamamaraan tulad ng co-current, crossflow, flow focusing, staged emulsification, microchannel emulsification, at membranes sa pamamagitan ng viscous shear forces at emulsification na may pagbabago sa channel.lokalisasyon [143, 145, 146, 148, 149] o paggamit ng mga aktibong pamamaraan [150, 151], na nagpapakilala ng karagdagang enerhiya sa pamamagitan ng elektrikal, magnetic, thermal at mekanikal na kontrol.Sa huling diskarte, ang pinakamahusay na pagkakapareho ng dami ng likido sa mga silid ng microfluidic ay ibinabahagi sa pamamagitan ng pagpapanatili ng mga spatial na istruktura ng parehong laki, tulad ng mga micropit at mga array sa ibabaw [152,153,154].Kapansin-pansin, ang mga droplet ay mga pangunahing seksyon ng daloy na maaari ding mabuo at manipulahin sa mga electrode arrays batay sa digital microfluidics (DMF).Ang electrowetting ng dielectrics ay isa sa mga pinakamahusay na pinag-aralan na teorya ng DMF, dahil ang electrowetting ng dielectrics ay nagbibigay-daan sa tumpak na pagmamanipula ng mga indibidwal na patak, na kinokontrol ang hugis ng likido at asymmetric na mga de-koryenteng signal na dumadaan sa iba't ibang panig [141, 144].Ang mga pangunahing operasyon na may mga droplet sa DMF ay kinabibilangan ng pag-uuri, paghahati, at pagsasama [151, 155, 156], na maaaring magamit sa iba't ibang larangan ng pagsusuri, lalo na sa molekular na pagtuklas [157, 158, 159].
Ang digital nucleic acid detection ay isang third-generation molecular diagnostic technology kasunod ng conventional PCR at quantitative real-time PCR (qPCR), kasabay ng high-throughput sequencing at liquid biopsy.Sa huling dalawang dekada, ang mga digital na nucleic acid ay mabilis na umunlad sa larangan ng molecular diagnostics ng mga nakakahawang pathogen [160, 161, 162].Ang ganap na quantification ng digital nucleic acid detection ay nagsisimula sa pag-iimpake ng mga sample at reagents sa mga indibidwal na compartment upang matiyak na ang bawat target na sequence ay may parehong posibilidad na makapasok sa bawat indibidwal na compartment.Sa teorya, ang bawat seksyon ay maaaring magtalaga ng maraming target na pagkakasunud-sunod, o maaaring walang independiyenteng microreaction system.Sa pamamagitan ng iba't ibang mekanismo ng sensing na inilarawan sa itaas, ang mga compartment na may mga microbial na target na sequence na bumubuo ng mga signal sa itaas ng isang partikular na threshold ay maaaring makita sa mata o ng isang makina at nilalagyan ng label bilang positibo, habang ang iba pang mga compartment na bumubuo ng mga signal sa ibaba ng threshold ay may label na positibo. .mga negatibo, na ginagawang boolean ang signal para sa bawat seksyon.Kaya, sa pamamagitan ng pagkalkula ng bilang ng mga compartment na nilikha at ang rate ng mga positibong resulta pagkatapos ng reaksyon, ang mga orihinal na kopya ng mga sample ng pagsubok ay maaaring itugma gamit ang Poisson distribution formula nang hindi nangangailangan ng isang standard curve, na kinakailangan para sa regular na quantitative analysis tulad ng bilang qPCR.[163] Kung ikukumpara sa tradisyunal na molecular diagnostic method, ang digital nucleic acid detection ay may mas mataas na antas ng automation, mas mataas na bilis ng pagsusuri at sensitivity, mas kaunting reagents, mas kaunting kontaminasyon, at mas simpleng disenyo at paggawa.Para sa mga kadahilanang ito, ang paggamit ng mga digital assay, lalo na ang mga drop-based na pamamaraan, para sa molecular diagnostics, pagsasama-sama ng amplification at signal readout techniques, ay pinag-aralan nang mabuti sa panahon ng kritikal na pagsiklab ng SARS-CoV-2.Halimbawa, Yin et al.[164] pinagsama ang droplet na digital at mabilis na mga pamamaraan ng PCR upang matukoy ang mga gene ng ORF1ab, N, at RNase P sa SARS-CoV-2 sa isang microfluidic chip.Kapansin-pansin, natukoy ng system ang isang positibong signal sa loob ng 115 segundo, na mas mabilis kaysa sa maginoo na PCR, na nagpapahiwatig ng pagiging epektibo nito sa pagtuklas ng point-of-care (Larawan 7a).Dong et al.[165], Sow et al.[157], Chen et al.[166] at Alteri et al.[167] naglapat din ng droplet digital PCR (ddPCR) upang matukoy ang SARS-CoV-2 sa isang microfluidic system na may mga kahanga-hangang resulta.Upang higit pang mapabuti ang rate ng pagtuklas, si Shen et al.[168] nakamit ang ddPCR-based na chip imaging sa kasing liit ng 15 s nang hindi gumagamit ng mga diskarte sa pagtahi ng imahe, na nagpapabilis sa proseso ng teknolohiya ng ddPCR mula sa lab hanggang sa aplikasyon.Hindi lamang ang mga paraan ng thermal amplification tulad ng PCR ang inilalapat, kundi pati na rin ang mga isothermal na paraan ng amplification ay ginagamit upang pasimplehin ang mga kondisyon ng reaksyon at mabilis na pagtugon.Lu et al.[71] nakabuo ng SlipChip para sa pagsusuri ng droplet, na may kakayahang makabuo ng mga patak ng iba't ibang laki sa mataas na densidad sa isang hakbang at pagbibilang ng mga nucleic acid ng SARS-CoV-2 gamit ang digital LAMP (Figure 7b).Bilang isang mabilis na umuusbong na teknolohiya, ang CRISPR ay maaari ding gumanap ng isang mahalagang papel sa digital nucleic acid detection sa pamamagitan ng maginhawang colorimetric imaging nang hindi nangangailangan ng karagdagang mga mantsa ng nucleic acid.Ackerman et al.bumuo ng isang combinatorial matrix reaction para sa multiplex na pagsusuri ng mga nucleic acid.Nakita ng [158] ang 169 na mga virus na nauugnay sa tao, kabilang ang SARS-CoV-2, sa mga droplet na naglalaman ng CRISPR-Cas13-based na nucleic acid detection reagents sa isang microwell assay (Larawan 7c).Bilang karagdagan, ang isothermal amplification at CRISPR na teknolohiya ay maaaring gamitin sa parehong sistema upang pagsamahin ang mga benepisyo ng pareho.Park et al.[169] Ang isang CRISPR/Cas12a digital assay ay binuo sa isang komersyal na microfluidic chip para sa pagtuklas ng na-extract at pinatay sa init na SARS-CoV-2 batay sa isang single-stage RT-RPA na may mas maikli at mas mataas na signal-to-background detection ratio ng oras., mas malawak na dynamic range at mas mahusay na sensitivity (Fig. 7d).Ang ilang mga paglalarawan ng mga halimbawang ito ay ibinigay sa Talahanayan 3.
Karaniwang digital platform para sa pagtuklas ng nucleic acid.a Ang mabilis na digital na PCR workflow ay binubuo ng apat na pangunahing hakbang: paghahanda ng sample, pamamahagi ng reaction mixture, proseso ng amplification, at target quantification (inangkop mula sa [164]).b Schematic na nagpapakita ng pagsusuri ng mga droplet ng SlipChip para sa pagbuo ng droplet sa mataas na density (inangkop mula sa [71]).c CARMEN-Cas workflow diagram13 (hinango mula sa [158]).d Pangkalahatang-ideya ng advanced na digital virus detection gamit ang CRISPR/Cas sa isang palayok (hinango mula sa [169]).W/O water-in-oil, polydimethylsiloxane PDMS, PCR polymerase chain reaction, DAQ data collection, PID proportional integral derivative, CARMEN combinatorial matrix reaction para sa multiplex nucleic acid evaluation, SARS-CoV-2, severe acute respiratory syndrome, coronavirus 2 , RT Amplification ng reverse transcriptase recombinase polymerase-RPA, S/B signal sa background