समाचार

संक्रामक रोगहरू पत्ता लगाउनको लागि परम्परागत निदान रणनीतिहरूले बेन्चटप उपकरणहरूको प्रयोग गर्न आवश्यक छ जुन पोइन्ट-अफ-केयर परीक्षण (POCT) को लागि उपयुक्त छैन।उदीयमान माइक्रोफ्लुइडिक्स एक उच्च लघु, स्वचालित, र एकीकृत प्रविधि हो जुन छिटो, कम लागतमा, साइटमा सही निदानका लागि परम्परागत विधिहरूको सम्भावित विकल्प हो।आणविक निदान विधिहरू माइक्रोफ्लुइडिक उपकरणहरूमा रोगजनक पत्ता लगाउने सबैभन्दा प्रभावकारी विधिहरूको रूपमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ।यो समीक्षाले शैक्षिक र औद्योगिक परिप्रेक्ष्य दुवैबाट संक्रामक रोगहरूको माइक्रोफ्लुइडिक-आधारित आणविक निदानमा हालैका प्रगतिहरूको सारांश दिन्छ।पहिले, हामी नमूना प्रिट्रीटमेन्ट, एम्प्लीफिकेशन, र सिग्नल रिडिंग सहित न्यूक्लिक एसिडको विशिष्ट अन-चिप प्रशोधनको वर्णन गर्छौं।चार प्रकारका माइक्रोफ्लुइडिक प्लेटफर्मका विशेषताहरू, फाइदाहरू र बेफाइदाहरूलाई त्यसपछि तुलना गरिन्छ।अर्को, हामी न्यूक्लिक एसिडको पूर्ण परिमाणीकरणको लागि डिजिटल एसेसको प्रयोगको बारेमा छलफल गर्नेछौं।दुबै शास्त्रीय र भर्खरको व्यावसायिक माइक्रोफ्लुइडिक-आधारित आणविक डायग्नोस्टिक उपकरणहरू बजारको हालको अवस्थाको प्रमाणको रूपमा संक्षेप गरिएको छ।अन्तमा, हामी संक्रामक रोगहरूको माइक्रोफ्लुइडिक निदानको लागि भविष्य निर्देशनहरू प्रस्ताव गर्दछौं।
संक्रामक रोगहरू ब्याक्टेरिया, भाइरस र परजीवीहरू लगायतका रोगजनकहरूका कारण हुन्छन्, जुन संसारभर फैलिन्छ।अन्य रोगहरूको विपरीत, रोगजनकहरू चाँडै संक्रमित हुन्छन् र टीकाकरण, हावा र पानीको माध्यमबाट मानव र होस्ट जनावरहरू बीच फैलिन्छन् [१]।संक्रामक रोग रोकथाम सार्वजनिक स्वास्थ्य उपायको रूपमा महत्वपूर्ण छ।संक्रामक रोगहरू विरुद्ध लड्न तीन मुख्य रणनीतिहरू: (१) संक्रमणको स्रोत नियन्त्रण;(२) प्रसारण मार्गको अवरोध;(३) अतिसंवेदनशील जनसंख्याको संरक्षण।मुख्य रणनीतिहरू मध्ये, यसको सुविधा र कम लागतको कारण संक्रमणको स्रोतको नियन्त्रण सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण रणनीति मानिन्छ।द्रुत निदान, अलगाव, र संक्रमित व्यक्तिहरूको उपचार महत्वपूर्ण छ, छिटो, संवेदनशील, र सही निदान रणनीतिहरू आवश्यक छ [२]।संक्रामक रोगहरूको हालको निदानले सामान्यतया लक्षण र लक्षणहरूमा आधारित क्लिनिकल परीक्षण र प्रयोगशाला अध्ययनहरू जस्तै कोशिका संस्कृति र आणविक निदानलाई जोड्दछ, जसमा प्रशिक्षित कर्मचारीहरू, श्रम-गहन प्रक्रियाहरू, र महँगो परीक्षण उपकरणहरू आवश्यक पर्दछ [3, 4]।संक्रामक रोगको प्रकोपको रोकथामको लागि द्रुत, सस्तो, र सही स्थानीय निदान आवश्यक छ, विशेष गरी संसाधन-सीमित क्षेत्रहरूमा जहाँ संक्रामक रोगहरू सामान्य र गम्भीर हुन्छन् [५], साथै उजाडस्थान वा युद्धको मैदानमा उपचार, जहाँ आपतकालीन अवस्थाहरू अप्रत्याशित छन्।।चिकित्सा हेरचाह सीमित छ [6]।यस सन्दर्भमा, माइक्रोफ्लुइडिक्स एक प्रविधि हो जसले माइक्रोइलेक्ट्रोमेकानिकल प्रणाली प्रविधिहरू, नानो टेक्नोलोजी, वा सटीक तरल पदार्थ हेरफेर [7,8,9,10] को लागि सामग्री विज्ञान संयोजन गर्दछ, पोइन्ट-अफ-केयर पत्ता लगाउने (POCT) को लागि नयाँ सम्भावनाहरू प्रदान गर्दछ।) अस्पताल र प्रयोगशाला बाहिर संक्रामक एजेन्टहरू।परम्परागत समय-उपभोग निदानको तुलनामा, माइक्रोफ्लुइडिक प्रविधिले रोगको प्रकोपको समयमा आणविक निदानको लागि नमूना र लागत बचत प्रदान गर्दछ।कोरोनाभाइरस रोग 2019 (COVID-19) को विश्वव्यापी फैलावट गम्भीर तीव्र श्वसन सिन्ड्रोम कोरोनाभाइरस 2 (SARS-CoV-2) को कारणले भएको हो, त्यसैले महामारीको समयमै रोकथाम र नियन्त्रणको लागि माइक्रोफ्लुइडिक्सको महत्त्वलाई फेरि जोड दिइएको छ [११, १२। , १३]।परम्परागत निदानको विपरीत, माइक्रोफ्लुइडिक POCT ले नमूना बिन्दु [१४] नजिक परीक्षण गर्न बेन्चटप विश्लेषकहरूबाट सानो साइडस्ट्रीम परीक्षण स्ट्रिपहरू सम्मका साना पोर्टेबल उपकरणहरू प्रयोग गर्दछ।यी परीक्षणहरूमा सरल वा कुनै नमूना तयारी, द्रुत सिग्नल प्रवर्धन, र संवेदनशील संकेत पढाइहरू छोटो अवधिमा र मिनेटहरूमा सही परिणामहरू हुन्छन्।माइक्रोफ्लुइडिक-आधारित स्वास्थ्य सेवा उपकरणहरूको उपलब्धता र ठूलो उत्पादनले उनीहरूको लागत-प्रभावी र प्रत्यक्ष निदान अनुप्रयोगहरू अस्पताल बाहिर, बिरामीको नजिक र घरमा पनि विस्तार गरेको छ।
संक्रामक रोगहरूको निदानको लागि अवस्थित रणनीतिहरू मध्ये, आणविक निदान सबैभन्दा संवेदनशील मध्ये एक हो [15, 16]।थप रूपमा, आणविक निदान प्रायः COVID-19 को निरन्तर पत्ता लगाउनको लागि सुनको मानकको रूपमा प्रयोग गरिन्छ, जसले प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया [१७, १८] आरएनए वा डीएनएको भाइरस-विशिष्ट क्षेत्रहरूको प्रत्यक्ष पत्ता लगाउन अनुमति दिन्छ।हालको समीक्षामा, हामी संक्रामक रोगहरूको लागि माइक्रोफ्लुइडिक्समा आधारित आणविक निदान प्रक्रियाहरूमा शैक्षिक परिप्रेक्ष्यबाट भविष्यको औद्योगिक परिप्रेक्ष्य (चित्र 1) मा नवीनतम प्रगतिहरू प्रस्तुत गर्दछौं।हामी न्यूक्लिक एसिड पत्ता लगाउने तीन मुख्य चरणहरूबाट सुरु गर्नेछौं: अन-चिप नमूना प्रिट्रीटमेन्ट, न्यूक्लिक एसिड प्रवर्धन, र संकेत पढाइ।हामीले त्यसपछि विभिन्न प्रकारका माइक्रोफ्लुइडिक प्लेटफर्महरूलाई तिनीहरूको संरचना र कार्यसँग तुलना गर्यौं, अद्वितीय विशेषताहरू (शक्ति र कमजोरीहरू) देखाउँदै।डिजिटल न्यूक्लिक एसिड पत्ता लगाउन थप छलफल गरिएको छ र संक्रामक रोगजनक अणुहरूको पूर्ण मात्राको लागि तेस्रो पुस्ताको प्रविधिको उदाहरणको रूपमा दिइएको छ।थप रूपमा, आणविक निदानको लागि माइक्रोफ्लुइडिक POCT बजारको हालको अवस्था प्रदर्शन गर्न धेरै विशिष्ट र भर्खरको व्यावसायिक POCT उपकरणहरू प्रस्तुत गरिनेछ।हामी भविष्यका अनुप्रयोगहरूका लागि हाम्रो दृष्टिकोण पनि छलफल र व्याख्या गर्नेछौं।
न्यूक्लिक एसिड पत्ता लगाउनको लागि माइक्रोफ्लुइडिक चिप्सका मोड्युलहरूलाई तिनीहरूको कार्यहरू अनुसार तीन कोटिहरू (नमूना, पहिचान र संकेत) मा विभाजन गर्न सकिन्छ।यी मोड्युलहरू मध्ये, नमूना मोड्युलले मुख्यतया नमूना लिसिस र न्यूक्लिक एसिड निकासी महसुस गर्छ।सेन्सर मोड्युलले मुख्यतया न्यूक्लिक एसिड संकेतहरूको रूपान्तरण र प्रवर्धन नियन्त्रण गर्दछ।सिग्नल मोड्युलले सेन्सिङ मोड्युलद्वारा रूपान्तरित र प्रशोधन गरिएको संकेत पत्ता लगाउँछ।चिपमा न्यूक्लिक एसिड पत्ता लगाउने प्रक्रियामा आधारित, हामी "इनपुट र आउटपुट" प्रकार्यलाई महसुस गर्न सक्ने विभिन्न चिपहरू संक्षेप गर्नेछौं।
न्यूक्लिक एसिड पत्ता लगाउने पहिलो चरण न्यूक्लिक एसिड निकासी हो, अर्थात् मूल नमूनाबाट लक्षित न्यूक्लिक एसिडलाई अलग गर्नु।न्यूक्लिक एसिड निकासी अन्य आणविक दूषित पदार्थहरूबाट न्यूक्लिक एसिड शुद्ध गर्न, न्यूक्लिक एसिड अणुहरूको प्राथमिक संरचनाको अखण्डता सुनिश्चित गर्न र परिणामहरू अनुकूलन गर्न गरिन्छ।न्यूक्लिक एसिड निकासीको लागि आवश्यक नमूना लिसिस र न्यूक्लिक एसिड क्याप्चर आवश्यक छ, जसको गुणस्तर र दक्षताले अनुसन्धान र निदान परिणामहरूमा ठूलो प्रभाव पार्छ।निकासीको समयमा कुनै पनि सूक्ष्म साइड इफेक्टले थप पत्ता लगाउन सीमित गर्न सक्छ।उदाहरणका लागि, पोलिमरेज चेन रिएक्शन (PCR) र लूप आइसोथर्मल एम्प्लीफिकेशन (LAMP) विधिहरू न्यूक्लिक एसिड अलगाव अभिकर्मकहरूमा इथानोल र आइसोप्रोपनोल जस्ता केही अवशिष्ट कार्बनिक विलायकहरूद्वारा रोकिन्छन् [२०]।तरल-तरल निकासी र ठोस-चरण निकासी न्यूक्लिक एसिडहरू अलग गर्नका लागि सबैभन्दा लोकप्रिय विधिहरू हुन् [२१], तथापि, चिपमा तरल-तरल निकासी अत्यन्त सीमित छ, किनकि तरल-तरल निकासीमा प्रयोग हुने अभिकर्मकहरूले धेरैजसो माइक्रोफ्लुइडिक चिप्सको क्षरण निम्त्याउँछ। ।यहाँ, हामी माइक्रोएरे-आधारित ठोस चरण निकासी विधिहरू हाइलाइट गर्छौं र तिनीहरूका फाइदाहरू र बेफाइदाहरू तुलना गर्छौं।
सिलिकन यसको बायोकम्प्याटिबिलिटी, स्थिरता र परिमार्जनको सहजताका कारण न्यूक्लिक एसिडसँग मिल्दो सब्सट्रेट सामग्री हो [२२]।महत्त्वपूर्ण रूपमा, जब सिलिका वा अन्य सामग्रीहरूसँग परिमार्जन गरिन्छ, यो कम्पोजिटले कम pH, उच्च नुन अवस्थाहरूमा नकारात्मक रूपमा चार्ज गरिएको न्यूक्लिक एसिडहरू शोषण गर्न गुणहरू प्रदर्शन गर्दछ जबकि उच्च pH, कम नुन समाधानहरू।यस घटनाको आधारमा, यो न्यूक्लिक एसिड शुद्ध गर्न सम्भव छ।
सिलिका-आधारित सामग्रीका विभिन्न रूपहरू माइक्रोफ्लुइडिक्समा न्यूक्लिक एसिड निकासीको लागि प्रयोग गरिएको छ, जस्तै सिलिका मोती, पाउडर, माइक्रोफाइबर फिल्टरहरू, र सिलिका झिल्ली [23, 24, 25, 26]।सामग्रीको गुणहरूमा निर्भर गर्दै, सिलिकन-आधारित सामग्रीहरू विभिन्न तरिकामा माइक्रोसर्किटहरूमा प्रयोग गर्न सकिन्छ।उदाहरणका लागि, सिलिका ग्रेन्युलहरू, पाउडरहरू, र व्यावसायिक न्यानोफिल्टरहरू केवल माइक्रोफ्लुइडिक चिप्सको छिद्र वा माइक्रो च्यानलहरूमा राख्न सकिन्छ र नमूनाहरूबाट न्यूक्लिक एसिडहरू निकाल्न मद्दत गर्दछ [27, 28, 29]।सतह-परिमार्जित सिलिका झिल्लीहरू पनि कम लागतमा रोगजनकहरूबाट डीएनए द्रुत रूपमा शुद्ध गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ।उदाहरणका लागि, वांग एट अल।[३०] chitosan oligosaccharides लेपित सिलिका झिल्लीको साथ भेसिकल-मध्यस्थ चेन एक्सचेन्जको साथ denaturing एम्प्लीफिकेशन प्रतिक्रियाहरू संयोजन गरेर, एक बहुमुखी पोर्टेबल प्रणाली पेश गरिएको थियो जसले सफलतापूर्वक 102-108 उपनिवेश गठन एकाइहरू पत्ता लगायो।(CFU)/ml Vibrio parahaemolyticus।र भाइरसको उपस्थिति सजिलै देखिन्थ्यो।पावेल र अन्य।[३१] सिलिकन-आधारित माइक्रोएरेहरू त्यसपछि हेपाटाइटिस सी भाइरस (HCV), मानव इम्युनोडेफिशियन्सी भाइरस (एचआईभी), जिका भाइरस, र मानव प्यापिलोमाभाइरस र स्वचालित प्रचार पत्ता लगाउन प्रयोग गरियो, जसमा आरएनए भाइरसहरू कब्जा गर्न 1.3 μl कष्टप्रद माइक्रोरेक्टर विकसित गरिएको थियो।र सिटु प्रवर्धनमा प्रदर्शन गर्नुहोस्।यी विधिहरूका अतिरिक्त, सतह-परिमार्जित सिलिका माइक्रोकोलमहरूले पनि न्यूक्लिक एसिड निकासीमा महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छन्, किनकि परिमार्जन गर्ने सामग्रीको ज्यामिति र गुणहरूले निकासी दक्षतालाई धेरै बढाउँछ।चेन एट अल।[३२] एमिनो-लेपित सिलिकन माइक्रोकोलमहरूमा आधारित कम-सांद्रता RNA को अलगावको लागि माइक्रोफ्लुइडिक प्लेटफर्म प्रस्तावित।यो माइक्रोफ्लुइडिक उपकरणले सिलिकन सब्सट्रेटमा ०.२५ सेमी २ माइक्रोपिलरहरूको एर्रेलाई उच्च सतह क्षेत्र र भोल्युम अनुपात डिजाइनको माध्यमबाट उच्च निकासी दक्षता प्राप्त गर्न एकीकृत गर्दछ।यस डिजाइनको फाइदा यो हो कि माइक्रोफ्लुइडिक उपकरणले 95% न्यूक्लिक एसिड निकासी दक्षता हासिल गर्न सक्छ।यी सिलिकन-आधारित रणनीतिहरूले कम लागतमा न्यूक्लिक एसिडहरू द्रुत रूपमा अलग गर्ने मूल्य देखाउँछन्।माइक्रोफ्लुइडिक चिप्सको संयोजनमा, सिलिकन-आधारित निकासी रणनीतिहरूले न्यूक्लिक एसिड पत्ता लगाउने दक्षता मात्र बढाउन सक्दैन, तर विश्लेषणात्मक यन्त्रहरूको सूक्ष्मकरण र एकीकरणलाई पनि सुविधा दिन्छ [२०]।
चुम्बकीय विभाजन विधिहरूले बाह्य चुम्बकीय क्षेत्रको उपस्थितिमा न्यूक्लिक एसिडहरू अलग गर्न चुम्बकीय कणहरू प्रयोग गर्दछ।सामान्यतया प्रयोग हुने चुम्बकीय कणहरूमा Fe3O4 वा γ-Fe2O3 चुम्बकीय कणहरू सिलिका, एमिनो र कार्बोक्सिल [३३,३४,३५,३६] लेपित हुन्छन्।सिलिकन-आधारित SPE विधिहरूको तुलनामा चुम्बकीय कणहरूको विशिष्ट विशेषता बाह्य चुम्बकहरूसँग हेरफेर र नियन्त्रणको सहजता हो।
न्यूक्लिक एसिड र सिलिका बीचको इलेक्ट्रोस्टेटिक अन्तरक्रियाको प्रयोग गरेर, उच्च नुन र कम पीएचको अवस्थामा, न्यूक्लिक एसिडहरू सिलिका-लेपित चुम्बकीय कणहरूको सतहमा सोखिन्छन्, जबकि कम नुन र उच्च पीएचको अवस्थामा, अणुहरू धुन सकिन्छ। फेरि।।सिलिका-लेपित चुम्बकीय मोतीहरूले चुम्बकीय रूपमा नियन्त्रित गति [३७] प्रयोग गरेर ठूलो मात्राका नमूनाहरू (४०० μL) बाट DNA निकाल्न सम्भव बनाउँछ।एक प्रदर्शन को रूप मा, Rodriguez-Mateos et al।[३८] विभिन्न कक्षहरूमा चुम्बकीय मोतीको स्थानान्तरण नियन्त्रण गर्न ट्युनेबल म्याग्नेटहरू प्रयोग गरियो।सिलिका-लेपित चुम्बकीय कणहरूमा आधारित, SARS-CoV-2 जीनोमिक RNA को 470 प्रति/mL LAMP रिभर्स ट्रान्सक्रिप्शन पत्ता लगाउन (RT-LAMP) को लागि फोहोर पानीको नमूनाहरूबाट निकाल्न सकिन्छ र प्रतिक्रिया १ घण्टा भित्र पढ्न सकिन्छ।नाङ्गो आँखा (चित्र 2a)।
चुम्बकीय र छिद्रपूर्ण सामग्रीमा आधारित उपकरणहरू।SARS-CoV-2 RNA पत्ता लगाउनको लागि IFAST RT-LAMP माइक्रोफ्लुइडिक उपकरणको अवधारणात्मक रेखाचित्र ([38] बाट अनुकूलित)।b बकल स्वाब न्यूक्लिक एसिडको dSPE को लागि केन्द्रापसारक माइक्रो यन्त्र ([39] बाट अनुकूलित)।c FTA® कार्ड प्रयोग गरी निर्मित आत्म-संचालित नमूना केन्द्रक ([50] बाट अनुकूलित)।डी फ्यूजन 5 फिल्टर पेपर chitosan संग परिमार्जन ([51] बाट अनुकूलित)।SARS-CoV-2 गम्भीर तीव्र श्वसन सिन्ड्रोम कोरोनाभाइरस 2, RT-LAMP रिभर्स ट्रान्सक्रिप्शन लूप मध्यस्थ आइसोथर्मल एम्प्लिफिकेशन, FTA खोजकर्ता टेक्नोलोजी पार्टनरहरू, NA न्यूक्लिक एसिड
सकारात्मक रूपमा चार्ज गरिएका चुम्बकीय कणहरू न्यूक्लिक एसिडको फास्फेट ब्याकबोन संलग्न गर्नका लागि उपयुक्त छन्।एक निश्चित नुन एकाग्रतामा, न्यूक्लिक एसिडको नकारात्मक रूपमा चार्ज गरिएको फस्फेट समूहहरूलाई चुम्बकीय मिश्रित कणहरूको सतहमा सकारात्मक रूपमा चार्ज गर्न सकिन्छ।त्यसकारण, न्युक्लिक एसिडको निकासीको लागि कुनै नराम्रो सतह र एमिनो समूहहरूको उच्च घनत्व भएका चुम्बकीय न्यानो कणहरू विकसित गरियो।चुम्बकीय विभाजन र अवरुद्ध पछि, चुम्बकीय न्यानो कणहरू र डीएनए कम्प्लेक्सहरू सीधा पीसीआरमा प्रयोग गर्न सकिन्छ, जसले जटिल र समय-उपभोग गर्ने शुद्धीकरण र उत्सर्जन कार्यहरूको आवश्यकतालाई हटाउँछ [35]।नकारात्मक कार्बोक्सिल समूहहरूसँग लेपित चुम्बकीय न्यानो कणहरू पनि उच्च एकाग्रता पोलिथिलीन ग्लाइकोल र सोडियम क्लोराइड समाधानहरूमा सतहहरूमा सोखिएका न्यूक्लिक एसिडहरू अलग गर्न प्रयोग गरिएको छ [36]।यी सतह-परिमार्जित चुम्बकीय मोतीहरूको साथ, DNA निकासी पछिको प्रवर्धनसँग उपयुक्त छ।Dignan et al।[३९] न्युक्लिक एसिड प्रिट्रीटमेन्टको लागि एक स्वचालित र पोर्टेबल सेन्ट्रीफ्यूगल माइक्रोफ्लुइडिक प्लेटफर्मको वर्णन गरियो, गैर-प्राविधिक कर्मचारीहरूले यसलाई साइटमा प्रयोग गर्न अनुमति दिँदै।थप रूपमा, LAMP सँग पृथक DNA को अनुकूलता, बिन्दु-अफ-केयर न्यूक्लिक एसिड विश्लेषणको लागि राम्रोसँग उपयुक्त विधि, थप न्यूनतम उपकरण आवश्यकताहरू र colorimetric assays (चित्र 2b) को लागि उपयुक्तता देखाउँछ।
चुम्बकीय मोती विधिहरूले स्वचालित निकासीको सम्भावना प्रदान गर्दछ, जसमध्ये केही व्यावसायिक स्वचालित न्यूक्लिक एसिड एक्स्ट्रक्टरहरूमा अवस्थित छन् [किंगफिशर;थर्मोफिशर (वाल्थम, एमए, संयुक्त राज्य अमेरिका), QIAcube® HT;CapitalBio (Beijing, China) र Biomek®;बेकम्यान (मियामी, संयुक्त राज्य अमेरिका)।), फ्लोरिडा, संयुक्त राज्य अमेरिका)]।माइक्रोफ्लुइडिक्ससँग चुम्बकीय मोतीहरू संयोजन गर्ने फाइदाहरू न्यूक्लिक एसिडहरूको कुशल स्वचालित निकासीको लागि प्रयोग गर्न सकिन्छ, जसले सम्भावित रूपमा आणविक निदानको विकासलाई अगाडि बढाउन सक्छ;यद्यपि, चुम्बकीय मोतीहरूको माइक्रोफ्लुइडिक्सको संयोजन अझै पनि चुम्बकीय मोतीहरूको सटीक हेरफेरको लागि जटिल नियन्त्रण प्रणालीहरूमा धेरै निर्भर छ, जसले व्यावसायिक उत्पादनहरूको लोकप्रियता भारी र महँगो भएको बताउँछ, जसले POCT मा चुम्बकीय मोतीहरूको थप प्रयोगलाई सीमित गर्दछ।
धेरै छिद्रपूर्ण सामग्रीहरू जस्तै परिमार्जित नाइट्रोसेलुलोज फिल्टरहरू, खोजकर्ता टेक्नोलोजी एसोसिएट्स (FTA) कार्डहरू, पोलिथेरसल्फोन-आधारित फिल्टर पेपरहरू, र ग्लाइकन-लेपित सामग्रीहरू पनि न्यूक्लिक एसिड पत्ता लगाउन प्रयोग गरिएको छ [40, 41, 42, 43, 44]।फाइब्रस पेपर जस्ता छिद्रयुक्त रेशायुक्त पदार्थहरू पहिलो पटक डीएनएलाई पृथक गर्नका लागि लामो-अडकिएका डीएनए अणुहरूलाई फाइबरसँग जोडेर प्रयोग गरिएको थियो।साना छिद्रहरूले DNA अणुहरूको बलियो शारीरिक प्रतिबन्धको नेतृत्व गर्दछ, जसले सकारात्मक रूपमा DNA निकासीलाई असर गर्छ।फाइब्रस पेपरको विभिन्न छिद्र आकारहरूको कारण, निकासी दक्षताले डीएनए प्रवर्धनको आवश्यकताहरू पूरा गर्न सक्दैन [45, 46]।FTA कार्ड एक व्यावसायिक फिल्टर पेपर हो जुन फोरेन्सिक औषधिको क्षेत्रमा प्रयोग गरिन्छ र आणविक निदानको अन्य क्षेत्रमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ।नमूनामा कोशिका झिल्लीहरू लाइज गर्न विभिन्न रसायनहरू प्रयोग गरी सेलुलोज फिल्टर पेपरको प्रयोगद्वारा, रिलीज गरिएको डीएनए 2 वर्षसम्म क्षयबाट सुरक्षित हुन्छ।हालसालै, SARS-CoV-2, leishmaniasis, र औलो [47,48,49] सहित विभिन्न रोगजनकहरूको आणविक पत्ता लगाउनको लागि गर्भवती सेल्युलोज पेपर विकसित गरिएको छ।पृथक प्लाज्मामा एचआईभीलाई सीधै लाइज गरिन्छ, र भाइरल न्यूक्लिक एसिड कन्सेन्ट्रेटरमा निर्मित FTA® प्रवाह झिल्लीमा समृद्ध हुन्छ, जसले न्यूक्लिक एसिड [50] (चित्र 2c) को कुशल उत्पादनलाई अनुमति दिन्छ।FTA कार्डहरू प्रयोग गरेर न्यूक्लिक एसिड पत्ता लगाउने मुख्य समस्या भनेको गुआनिडाइन र आइसोप्रोपनोल जस्ता रसायनहरूले पछिको प्रवर्धन प्रतिक्रियाहरूलाई रोक्छ।यस समस्याको समाधान गर्न, हामीले फ्युजन 5 chitosan-परिमार्जित फिल्टर पेपर विकास गर्‍यौं, जसले DNA अणुहरू र फाइब्रस फिल्टर पेपरको भौतिक इन्टरलेसिङ, र chitosan-परिमार्जित यौगिकहरूमा DNA को इलेक्ट्रोस्ट्याटिक अवशोषणको फाइदाहरू जोड्दछ। ।।फिल्टर फाइबर [५१] (चित्र २d)।त्यस्तै, Zhu et al।[५२] जिका भाइरस आरएनएको द्रुत अलगाव र पत्ता लगाउनको लागि इन सिटु केशिका माइक्रोफ्लुइडिक प्रणालीमा आधारित चिटोसन-परिमार्जित पीसीआर विधि प्रदर्शन गरियो।न्यूक्लिक एसिडहरू chitosan को अन/अफ स्विच गुणको आधारमा क्रमशः मिश्रित लाइसेट/पीसीआर माध्यममा सोस्न/डिसोर्ब गर्न सकिन्छ।अन र अफ", pH को लागी उत्तरदायी।
माथि उल्लेख गरिए अनुसार, यी रणनीतिहरूले विभिन्न ठोस चरण सामग्रीहरूको फाइदाहरू संयोजन गर्दछ र माइक्रोफ्लुइडिक्समा न्यूक्लिक एसिड निकासीको दक्षता बढाउँछ।व्यावहारिक अनुप्रयोगहरूमा, यी सामग्रीहरूको ठूलो मात्रामा प्रयोग आर्थिक छैन, र यी सामग्रीहरूसँग सामान्य सामग्रीहरूको उचित सतह उपचार वा सतह परिमार्जनले पनि तिनीहरूको कार्यलाई सुरक्षित गर्न सक्छ।तसर्थ, यो पाइलट अध्ययन पछि यी रणनीतिहरूको कार्यान्वयन लागत घटाउन सक्छ भन्ने विश्वास गरिन्छ।
माइक्रोफ्लुइडिक प्लेटफर्महरूमा न्यूक्लिक एसिड परीक्षणले प्राय: सानो नमूना भोल्युमहरू (<100 μl) प्रयोग गर्दछ, त्यसैले डाउनस्ट्रीम पत्ता लगाउनको लागि सुविधाजनक संकेतमा रूपान्तरणको लागि विशिष्ट प्रोबहरू सहित लक्षित न्यूक्लिक एसिडको प्रवर्धन आवश्यक पर्दछ (अप्टिकल, इलेक्ट्रिकल, र चुम्बकीय) [53, ५४]। माइक्रोफ्लुइडिक प्लेटफर्महरूमा न्यूक्लिक एसिड परीक्षणले प्राय: सानो नमूना भोल्युमहरू (<100 μl) प्रयोग गर्दछ, त्यसैले डाउनस्ट्रीम पत्ता लगाउनको लागि सुविधाजनक संकेतमा रूपान्तरणको लागि विशिष्ट प्रोबहरू सहित लक्षित न्यूक्लिक एसिडको प्रवर्धन आवश्यक पर्दछ (अप्टिकल, इलेक्ट्रिकल, र चुम्बकीय) [53, ५४]। 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]. माइक्रोफ्लुइडिक प्लेटफर्महरूमा न्यूक्लिक एसिडहरू परीक्षण गर्दा, सानो नमूना भोल्युमहरू (<100 µL) प्राय: प्रयोग गरिन्छ, त्यसैले विशेष प्रोबहरूको साथ लक्षित न्यूक्लिक एसिडहरूको प्रवर्धनलाई पछि पत्ता लगाउनको लागि सुविधाजनक संकेतमा रूपान्तरण गर्न आवश्यक हुन्छ (अप्टिकल, इलेक्ट्रिकल, र चुम्बकीय)। [५३, ५४]।微流控 平台 上 上 的 的 检测 检测 通常 使用 使用 使用 小样本量 (100 <100 μL), 因此 需要 使用 使用 探针 扩增 扩增 核酸 核酸扩增 核酸 核酸 核酸 核酸 核酸 核酸 核酸 核酸 (光学转换 为 磁学 检测 检测 检测 (光学, 光学 和 和 磁学 检测) 的 电学 和 和 磁学便于 检测 (光学 和 和 磁学) 的 光学 [光学3 和 和) ]।微流控 平台 上 上 的 核酸 检测 使用 使用 使用 (<<<100 <100 μl), 因此 需要 特定 探针 扩增 目标 目标, 以 转换 为 为 下游 目标 (光学 为 为 下游) 的 转换 为 下游 下游 (光学 电学 磁学 下游) ]। 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]]. माइक्रोफ्लुइडिक प्लेटफर्महरूमा न्यूक्लिक एसिडहरूको पत्ता लगाउन सामान्यतया सानो नमूना भोल्युमहरू (<100 μl) प्रयोग गरिन्छ, जसलाई लक्षित न्यूक्लिक एसिडहरूको प्रवर्द्धन आवश्यक पर्दछ विशेष प्रोबहरूको साथ तिनीहरूलाई पछि पत्ता लगाउनका लागि संकेतहरूमा रूपान्तरण गर्न (अप्टिकल, इलेक्ट्रिकल, र चुम्बकीय) [53, 54]] ।माइक्रोफ्लुइडिक्समा न्यूक्लिक एसिड प्रवर्धनले प्रतिक्रियाहरूको गति बढाउन, पत्ता लगाउने सीमाहरू अनुकूलन गर्न, नमूना आवश्यकताहरू कम गर्न, र पत्ता लगाउने शुद्धता सुधार गर्न सक्छ [55, 56]।हालैका वर्षहरूमा, छिटो र सही पहिचानको अनुभूतिको साथ, माइक्रोफ्लुइडिक्समा विभिन्न न्यूक्लिक एसिड प्रवर्धन विधिहरू लागू गरिएको छ, PCR र केही आइसोथर्मल प्रवर्धन प्रतिक्रियाहरू सहित।यो खण्डले माइक्रोफ्लुइडिक प्रणालीहरूमा आधारित न्यूक्लिक एसिड पत्ता लगाउने विधिहरू संक्षेप गर्नेछ।
PCR भनेको जीवको DNA प्रतिकृति प्रक्रियाको अनुकरण हो, जसको सिद्धान्त अन्यत्र विस्तृत रूपमा वर्णन गरिएको छ र यहाँ छलफल गरिने छैन।PCR ले घातीय दरमा लक्ष्य DNA/RNA को धेरै सानो मात्रामा विस्तार गर्न सक्छ, PCR लाई न्यूक्लिक एसिडको द्रुत पत्ता लगाउनको लागि शक्तिशाली उपकरण बनाउँछ।हालैका दशकहरूमा, PCR थर्मल साइकल चलाउने प्रणालीहरूसँग सुसज्जित धेरै पोर्टेबल माइक्रोफ्लुइडिक उपकरणहरू बिन्दु-अफ-केयर डायग्नोस्टिक्स [57, 58] को आवश्यकताहरू पूरा गर्न विकसित गरिएको छ।अन-चिप पीसीआरलाई विभिन्न तापमान नियन्त्रण विधिहरू [५९] अनुसार चार प्रकारमा विभाजन गर्न सकिन्छ (परम्परागत, निरन्तर प्रवाह, स्थानिय रूपमा स्विच गरिएको, र कन्भेक्टिभ पीसीआर)।उदाहरण को लागी, Gee et al।[६०] SARS-CoV-2, घाँटी स्वाब नमूनाहरूमा इन्फ्लुएन्जा A र B भाइरसहरूको मल्टिप्लेक्स पत्ता लगाउनको लागि आफ्नै माइक्रोफ्लुइडिक प्लेटफर्ममा प्रत्यक्ष उल्टो ट्रान्सक्रिप्शन मात्रात्मक PCR (RT-qPCR) विधि विकास गरियो (चित्र 3a)।पार्क एट अल।[६१] पातलो फिल्म पीसीआर, इलेक्ट्रोड, र औंला-संचालित पोलिडिमेथिलसिलोक्सेन-आधारित माइक्रोफ्लुइडिक मोड्युललाई एकीकृत गरेर एक साधारण रोगजनक विश्लेषण चिप बनाए।यद्यपि, दुबै कार्यहरूले परम्परागत पीसीआरका सामान्य कमजोरीहरूलाई मूर्त रूप दिन्छ।PCR लाई थर्मल साइकल चलाउन आवश्यक छ, जसले थप यन्त्र लघुकरण र परीक्षणको समय घटाउँछ।
निरन्तर प्रवाहमा आधारित माइक्रोफ्लुइडिक र स्पेस-स्विच गरिएको पीसीआरको विकास यस समस्यालाई सम्बोधन गर्न महत्त्वपूर्ण छ।लामो सर्पेन्टाइन च्यानल वा छोटो सीधा च्यानल प्रयोग गरेर, निरन्तर प्रवाहको PCR ले अफ-चिप पम्पको साथ तीन प्रिहिट जोनहरूमा सक्रिय रूपमा अभिकर्मकहरू परिचालित गरेर छिटो प्रवर्द्धन प्रदान गर्न सक्छ।यस अपरेसनले विभिन्न प्रतिक्रिया तापमानहरू बीचको संक्रमण चरणलाई सफलतापूर्वक बेवास्ता गर्छ र यसरी परीक्षण समयलाई महत्त्वपूर्ण रूपमा घटाउँछ [६२] (चित्र ३बी)।Jung et al द्वारा अर्को अध्ययनमा।[६३] अल्ट्राफास्ट र मल्टिप्लेक्स रिभर्स ट्रान्सक्रिप्शन PCR (चित्र 3c) को लागि निश्चित र प्रवाह PCR को विशेषताहरू संयोजन गर्ने नयाँ रोटरी PCR आनुवंशिक विश्लेषक प्रस्तावित।न्यूक्लिक एसिड प्रवर्द्धनका लागि, पीसीआर माइक्रोचिपलाई विभिन्न तापक्रममा तीनवटा तताउने ब्लकहरू मार्फत घुमाइनेछ: १. डिनेच्युरेसन ब्लक ९४ डिग्री सेल्सियस, २. ५८ डिग्री सेल्सियसमा एनिलिङ ब्लक, ३. ७२ डिग्री सेल्सियसमा विस्तार ब्लक।
माइक्रोफ्लुइडिक्समा PCR को आवेदन।माइक्रोफ्लुइडिक प्लेटफर्ममा dirRT-qPCR को योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व ([60] बाट अनुकूलित)।ख सर्पेन्टाइन च्यानलमा आधारित निरन्तर प्रवाह पीसीआर माइक्रोएरेको योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व ([62] बाट अनुकूलित)।c एक रोटरी पीसीआर आनुवंशिक विश्लेषकको योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व, एक माइक्रोचिप, तीन तताउने ब्लक र एक स्टेपर मोटर ([63] बाट अनुकूलित) सम्मिलित।d सेन्ट्रीफ्यूगेशन र सेटअपको साथ थर्मोकन्भेक्सन पीसीआरको रेखाचित्र ([64] बाट अनुकूलित)।DirRT-qPCR, प्रत्यक्ष मात्रात्मक रिवर्स ट्रान्सक्रिप्शन पोलिमरेज चेन प्रतिक्रिया
केशिकाहरू र लूपहरू वा पातलो प्लेटहरू प्रयोग गरेर, संवहन पीसीआरले बाह्य पम्पको आवश्यकता बिना नै प्राकृतिक मुक्त थर्मल संवहनद्वारा न्यूक्लिक एसिडलाई द्रुत रूपमा विस्तार गर्न सक्छ।उदाहरण को लागी, एक चक्रीय ओलेफिन पोलिमर माइक्रोफ्लुइडिक प्लेटफर्म एक बनावटी घूर्णन तताउने चरणमा विकसित गरिएको थियो जसले PCR लूप माइक्रो च्यानल [64] (चित्र 3d) मा सेन्ट्रीफ्यूगेसनको साथ थर्मल साइकल चलाउँछ।प्रतिक्रिया समाधान थर्मल संवहन द्वारा संचालित छ, जो लगातार एक कुण्डलाकार संरचना संग एक माइक्रो च्यानल मा उच्च र कम तापमान को आदान प्रदान गर्दछ।सम्पूर्ण प्रवर्धन प्रक्रिया 70.5 pg/च्यानलको पत्ता लगाउने सीमाको साथ 10 मिनेटमा पूरा गर्न सकिन्छ।
अपेक्षित रूपमा, द्रुत पीसीआर पूर्ण रूपमा एकीकृत नमूना-प्रतिक्रिया आणविक निदान र मल्टिप्लेक्स विश्लेषण प्रणालीहरूको लागि एक शक्तिशाली उपकरण हो।र्यापिड PCR ले SARS-CoV-2 पत्ता लगाउन आवश्यक पर्ने समयलाई उल्लेखनीय रूपमा घटाउँछ, जसले COVID-19 महामारीको प्रभावकारी नियन्त्रणमा योगदान पुर्‍याउँछ।
PCR लाई जटिल थर्मल साइकल चाहिन्छ जुन POCT को लागी उपयुक्त छैन।हालसालै, आइसोथर्मल एम्प्लीफिकेशन प्रविधिहरू माइक्रोफ्लुइडिक्समा लागू गरिएको छ, जसमा LAMP, रिकोम्बिनेज पोलिमरेज एम्प्लीफिकेशन (RPA), र न्यूक्लिक एसिड अनुक्रमहरूमा आधारित एम्प्लीफिकेशन [65,66,67,68] मा सीमित छैन।यी प्रविधिहरूसँग, न्यूक्लिक एसिडहरू स्थिर तापक्रममा विस्तारित हुन्छन्, कम लागतमा, आणविक निदानका लागि उच्च संवेदनशील पोर्टेबल POCT यन्त्रहरू सिर्जना गर्न सहज हुन्छ।
उच्च-थ्रुपुट माइक्रोफ्लुइडिक्स-आधारित LAMP एसेसहरूले संक्रामक रोगहरूको धेरै पत्ता लगाउन अनुमति दिन्छ [42, 69, 70, 71]।केन्द्रापसारक माइक्रोफ्लुइडिक प्रणालीको संयोजनमा, LAMP ले न्यूक्लिक एसिड पत्ता लगाउने [६९, ७२, ७३, ७४, ७५] स्वचालनलाई थप सहज बनाउन सक्छ।स्पिन-र-प्रतिक्रिया स्लिपचिप LAMP [76] (चित्र 4a) को प्रयोग गरेर बहु ​​समानान्तर ब्याक्टेरियाहरूको दृश्य पत्ता लगाउनको लागि विकसित गरिएको थियो।परखमा अनुकूलित LAMP प्रयोग गर्दा, प्रतिदीप्ति संकेत-देखि-शोर अनुपात लगभग 5-गुना थियो, र पत्ता लगाउने सीमा जीनोमिक DNA को 7.2 प्रतिलिपिहरू/μl पुग्यो। यसबाहेक, ब्यासिलस सेरेयस, एस्चेरिचिया कोलाई, साल्मोनेला इन्टरिका, भिब्रियो फ्लुभियालिस र भिब्रियो पाराहेमोलाइटिकस सहित पाँचवटा साधारण पाचन ब्याक्टेरिया रोगजनकहरूको अस्तित्व <60 मिनेटमा विधिको आधारमा कल्पना गरिएको थियो। यसबाहेक, ब्यासिलस सेरेयस, एस्चेरिचिया कोलाई, साल्मोनेला इन्टरिका, भिब्रियो फ्लुभियालिस र भिब्रियो पाराहेमोलाइटिकस सहित पाँचवटा साधारण पाचन ब्याक्टेरिया रोगजनकहरूको अस्तित्व <60 मिनेटमा विधिको आधारमा कल्पना गरिएको थियो।यसबाहेक, ब्यासिलस सेरेयस, एस्चेरिचिया कोलाई, साल्मोनेला इन्टरिका, भिब्रियो फ्लुभियालिस र भिब्रियो पाराहेमोलाइटिकस सहित पाचन प्रणालीका पाँचवटा सामान्य ब्याक्टेरिया रोगजनकहरूको उपस्थिति ६० मिनेटभन्दा कममा यो विधि प्रयोग गरेर देखाइएको थियो।基于, 基于 该 方法 方法 在 在 在 分钟 分钟 分钟视化 视化 了 了 五 五 五五 细菌病 存在 存在 存在 存在 存在 存在 存在原体 存在 存在 存在 存在 存在 存在 存在 存在的 存在 存在的 存在 存在包括 芽孢杆菌 存在大, 大 肠杆菌蜡状, 肠 肠杆菌沙门, 肠 肠杆菌沙门 氏 菌氏, 河流 弧菌 和 副溶血性 菌氏।基于, 基于 该 方法 方法 在 在 在 分钟内 了 了 了 了 五 五种 存在 存在 存在 存在 存在 存在 存在 存在 存在 存在的 存在 存在 存在的 存在 存在 存在包括 存在的, 大肠 菌, 弧菌 氏氏 菌, 弧菌 氏 副溶血, 弧菌 和 副溶血 性副溶血 ... 弧菌 弧菌 弧菌 弧菌HIP HIPथप रूपमा, ब्यासिलस सेरियस, एस्चेरिचिया कोलाई, साल्मोनेला इन्टरिका, भिब्रियो फ्लुभियस, र भिब्रियो पाराहेमोलाइटिकस सहित पाँचवटा सामान्य ब्याक्टेरिया ग्यास्ट्रोइंटेस्टाइनल रोगजनकहरूको उपस्थिति 60 मिनेट भन्दा कममा यो विधि प्रयोग गरेर कल्पना गरिएको थियो।
माइक्रोफ्लुइडिक्समा LAMP का फाइदाहरूमा, छिटो प्रतिक्रिया र सानो पहिचान समावेश छ।यद्यपि, प्रतिक्रियाको तापक्रम (करिब 70 डिग्री सेल्सियस) को कारणले गर्दा, LAMP को समयमा एरोसोलहरू अनिवार्य रूपमा उत्पन्न हुन्छन्, परिणामस्वरूप उच्च गलत सकारात्मक दर हुन्छ।परख विशिष्टता, प्राइमर डिजाइन, र तापमान नियन्त्रण पनि LAMP को लागि अनुकूलित गर्न आवश्यक छ।थप रूपमा, चिप डिजाइनहरू जसले एकल चिपमा धेरै लक्ष्य पत्ता लगाउने कार्यहरू लागू गर्दछ धेरै मूल्यवान छन् र विकास गरिनु पर्छ।थप रूपमा, LAMP एक चिपमा एकीकृत बहु-उद्देश्यीय पहिचानको लागि उपयुक्त छ, जुन धेरै महत्त्वपूर्ण छ, तर विकासको लागि अझै धेरै ठाउँहरू छन्।
LAMP को उच्च गलत सकारात्मक दर आंशिक रूपमा RPA संग कम गर्न सकिन्छ, अपेक्षाकृत कम प्रतिक्रिया तापमान (~ 37 ° C) अपेक्षाकृत कम वाष्पीकरण समस्याहरू [77] मा परिणाम।RPA प्रणालीमा, दुई विपरित प्राइमरहरूले DNA संश्लेषणलाई पुन: कम्बिनेजमा बाँध्न सुरु गर्छन् र प्रवर्धन १० मिनेट [७८,७९,८०,८१] भित्र पूरा गर्न सकिन्छ।त्यसैले, सम्पूर्ण RPA प्रक्रिया PCR वा LAMP भन्दा धेरै छिटो हुन्छ।हालैका वर्षहरूमा, माइक्रोफ्लुइडिक टेक्नोलोजीले RPA [82,83,84] को गति र शुद्धतालाई अझ सुधार गर्न देखाइएको छ।उदाहरणका लागि, लिउ एट अल।[८५] रिभर्स ट्रान्सक्रिप्शन आरपीए (आरटी-आरपीए) र विश्वव्यापी पार्श्व प्रवाह परीक्षण पट्टी पत्ता लगाउने प्रणालीलाई एकीकृत गरेर SARS-CoV-2 को द्रुत र संवेदनशील पत्ता लगाउनको लागि माइक्रोफ्लुइडिक एकीकृत पार्श्व प्रवाह पोलिमरेज रिकोम्बिनेज एम्प्लीफिकेशन परख विकास गर्‍यो।एकल माइक्रोफ्लुइडिक प्रणालीमा।चित्र 4b)।पत्ता लगाउने सीमा 1 प्रतिलिपि/µl वा 30 प्रतिलिपिहरू/नमूना हो, र पत्ता लगाउने लगभग 30 मिनेटमा पूरा गर्न सकिन्छ।Kong et al।पहिरन मिल्ने माइक्रोफ्लुइडिक उपकरण विकास गरेको छ।[८६] शरीरको तापक्रम र मोबाइल फोनमा आधारित प्रतिदीप्ति पत्ता लगाउने प्रणाली प्रयोग गरी HIV-1 DNA को छिटो र प्रत्यक्ष रूपमा RPA (चित्र 4c) को प्रयोग गरेर पत्ता लगाउन।पहिरन योग्य RPA परखले 24 मिनेट भित्र लक्ष्य अनुक्रमको 100 प्रति/mL पत्ता लगाउँछ, संसाधन-सीमित सेटिङहरूमा HIV-1-संक्रमित शिशुहरूको द्रुत निदानको लागि ठूलो सम्भावना प्रदर्शन गर्दछ।
बिन्दु-अफ-केयर परीक्षण (POCT) मा आइसोथर्मल प्रवर्धन।विकास र स्पिन र प्रतिक्रिया SlipChip को उत्पादन।प्लाज्मा वेल्डिङ पछि, माथिल्लो र तल्लो चिपहरू नटहरूको सेटको साथ जम्मा गरी अन्तिम चिप बनाइयो ([76] बाट अनुकूलित)।b COVID-19 पत्ता लगाउनको लागि MI-IF-RPA प्रणालीको योजनाबद्ध ([85] बाट अनुकूलित)।सी एचआईभी-१ डीएनएको द्रुत पत्ता लगाउनको लागि पहिरन योग्य आरपीए परीक्षणको योजनाबद्ध ([86] बाट अनुकूलित)।SE साल्मोनेला एन्टरिका, 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 dio-flimerage-Mi-combinase-Mi-Combinase-Ricombinase-LED लाइट उत्सर्जक डायोड-फ्लुवियस प्रवर्धन
माइक्रोफ्लुइडिक-आधारित RPA द्रुत रूपमा विकास भइरहेको छ, यद्यपि, चिप निर्माण र प्रतिक्रिया खपतको लागत धेरै उच्च छ र यो प्रविधिको उपलब्धता बढाउन कम गर्नुपर्छ।थप रूपमा, RPA को उच्च संवेदनशीलताले गैर-विशिष्ट उत्पादनहरूको प्रवर्धनलाई असर गर्न सक्छ, विशेष गरी प्रदूषणको उपस्थितिमा।यी सीमितताहरूले माइक्रोफ्लुइडिक प्रणालीहरूमा आरपीएको आवेदनलाई असर गर्न सक्छ र थप अनुकूलन योग्यता।POCT मा RPA-आधारित माइक्रोफ्लुइडिक रणनीतिहरूको सम्भाव्यता सुधार गर्न विभिन्न लक्ष्यहरूको लागि राम्रोसँग डिजाइन गरिएको प्राइमरहरू र प्रोबहरू पनि आवश्यक छन्।
Cas13 र Cas12a सँग अनियमित रूपमा न्यूक्लिक एसिडहरू क्लीभ गर्ने क्षमता छ र यसैले पत्ता लगाउने र निदान उपकरणको रूपमा विकास गर्न सकिन्छ।Cas13 र Cas12a क्रमशः DNA वा RNA लाई लक्षित गर्न बाध्य भएपछि सक्रिय हुन्छन्।एक पटक सक्रिय भएपछि, प्रोटिनले नजिकैका अन्य न्यूक्लिक एसिडहरू क्लीभ गर्न थाल्छ, त्यसपछि पथोजेन-विशेष न्यूक्लिक एसिडहरूलाई लक्षित गर्ने RNAs ले निभेको फ्लोरोसेन्ट प्रोबहरू क्लीभ गर्न र प्रतिदीप्ति जारी गर्न सक्छ।यस सिद्धान्तको आधारमा, Kellner et al।[८७] Cas13-आधारित विधि [विशिष्ट उच्च-संवेदनशीलता इन्जाइम्याटिक रिपोर्टर अनलकिङ (शेर्लक)], र ब्रोटन एट अल।[८८] Cas12a [CRISPR Trans Reporter Targeting DNA endonuclease (DTECR)] मा आधारित अर्को दृष्टिकोण विकसित गर्यो।
हालैका वर्षहरूमा, CRISPR मा आधारित न्यूक्लिक एसिड पत्ता लगाउनका लागि विभिन्न विधिहरू देखा परेका छन् [89, 90]।परम्परागत CRISPR आधारित विधिहरू न्यूक्लिक एसिड निकासी, एम्प्लीफिकेशन र CRISPR पत्ता लगाउने जस्ता धेरै प्रक्रियाहरूको कारणले गर्दा प्राय: समय खपत र श्रम गहन हुन्छन्।हावामा तरल पदार्थको एक्सपोजरले गलत सकारात्मक परिणामहरूको सम्भावना बढाउन सक्छ।माथिको कुरालाई ध्यानमा राख्दै, CRISPR-आधारित प्रणालीहरूलाई अप्टिमाइजेसनको कडा आवश्यकता छ।
एक वायवीय रूपमा नियन्त्रण गरिएको माइक्रोफ्लुइडिक प्लेटफर्म जसले समानान्तरमा 24 विश्लेषणहरू प्रदर्शन गर्न सक्छ CRISPR-Cas12a र CRISPR-Cas13a पत्ता लगाउने अनुप्रयोगहरू [91] को लागि विकसित गरिएको छ।प्रणाली फ्लोरोसेन्स पत्ता लगाउने उपकरणसँग सुसज्जित छ जसले न्यूक्लिक एसिड प्रवर्धनलाई बाइपास गर्दछ र स्वचालित रूपमा फेमटोमोलर डीएनए र आरएनए नमूनाहरू पत्ता लगाउँदछ।चेन एट अल।[९२] केन्द्रापसारक माइक्रोफ्लुइडिक्स (चित्र 5a) मा CRISPR-Cas12a प्रणालीको साथ एकीकृत पुन: संयोजक प्रवर्धन।यो कामले यी दुई प्रक्रियाहरूलाई एकीकृत गर्ने कठिनाईलाई पार गर्दछ किनभने Cas12a ले मेसेन्जर डीएनए पचाउन सक्छ र प्रवर्धन प्रक्रियालाई रोक्छ।थप रूपमा, चेन एट अल।[९२] थप रूपमा प्रतिक्रिया अभिकर्मकहरूलाई पूर्व-भण्डारित सेन्ट्रीफ्यूगल माइक्रोफ्लुइडिक नियन्त्रणमा स्वचालित रूपमा सम्पूर्ण प्रक्रिया पूरा गर्न।अर्को काममा, सिल्भा एट अल।[९३] CRISPR/Cas12a एम्प्लीफिकेशन बिना नै निदान विधि र SARS-CoV-2 (चित्र 5b) पत्ता लगाउन स्मार्टफोनको विकास गर्‍यो।यो परख, सेल फोन-आधारित एम्प्लीफिकेशन-मुक्त प्रणालीको रूपमा चिनिन्छ, एक CRISPR/Cas-निर्भर इन्जाइम समावेश गर्दछ जुन माइक्रोफ्लुइडिक च्यानलहरूमा catalase-उत्पन्न बबल संकेतहरूको स्मार्टफोन दृश्यमा आधारित छ।पूर्व-प्रवर्द्धन बिना न्यूक्लिक एसिडको ५० प्रति/µl भन्दा कमको संवेदनशील पत्ता लगाउन, नमूना इन्जेक्सनदेखि सिग्नल पढ्ने सम्पूर्ण प्रक्रिया मात्र ७१ मिनेट लाग्छ।
CRISPR मा आधारित न्यूक्लिक एसिड पत्ता लगाउने विधिहरू।CRISPR मा आधारित एकीकृत आणविक निदानका लागि केन्द्रापसारक POCT ([92] बाट अनुकूलित)।b SARS-CoV-2 को स्मार्टफोन-आधारित विश्लेषणको लागि CASCADE परीक्षणको विकास ([93] बाट अनुकूलित)।RAA रिकोम्बिनेज प्रवर्धन, PAM नजिकैको प्रोटोस्पेसर मोटिफ, CRISPR क्लस्टर गरिएको छोटो पालिन्ड्रोमिक नियमित अन्तरालहरूमा दोहोरिने, CRISPR/CAS-निर्भर इन्जाइमहरू सहित सेल फोन एम्प्लीफिकेशन बिना CASCADE प्रणाली, 1-ethyl-3- [3-dimethylaminopropyl] carbodiideimide EDC
न्यूक्लिक एसिड पत्ता लगाउने अन्तिम चरणको रूपमा, संकेत पत्ता लगाउने प्रत्यक्ष रूपमा निदान परिणामहरू प्रतिबिम्बित गर्दछ र एक कुशल, संवेदनशील, र सही POCT को विकासमा एक महत्वपूर्ण कारक हो।संकेतहरू फ्लोरोसेन्ट, इलेक्ट्रोकेमिकल, कलरमेट्रिक र चुम्बकीय रणनीतिहरू जस्ता विभिन्न विधिहरू प्रयोग गरेर पढ्न सकिन्छ।यस खण्डमा, हामी प्रत्येक दृष्टिकोणको लागि तर्क वर्णन गर्छौं र माइक्रोफ्लुइडिक्समा संक्रामक रोगहरूको आणविक निदान तुलना गर्छौं।
प्रतिदीप्ति-आधारित रणनीतिहरू उत्कृष्ट संवेदनशीलता, कम लागत, सञ्चालनको सहजता, र बिन्दु-अफ-केयर विश्लेषण [९४, ९५] को उल्लेखनीय फाइदाहरूको कारण संक्रामक रोगहरूको POCT निदानको लागि व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ।यी रणनीतिहरूले पत्ता लगाउन सकिने संकेत (फ्लोरोसेन्स वृद्धि वा शमन) सिर्जना गर्न फ्लोरोसेन्ट रङहरू र न्यानोमेटेरियलहरू जस्ता लेबल गरिएको फ्लोरोफोरहरू प्रयोग गर्छन्।यस खोजले सुझाव दिन्छ कि फ्लोरोसेन्स-आधारित रणनीतिहरूलाई प्रत्यक्ष फ्लोरोसेन्ट लेबलिङ, सिग्नल-अन, र सिग्नल-अफ फ्लोरोसेन्ट पत्ता लगाउने [96] मा विभाजन गर्न सकिन्छ।प्रत्यक्ष फ्लोरोसेन्ट लेबल पत्ता लगाउनेले विशेष फ्लोरोसेन्ट लेबलहरू प्रयोग गर्दछ विशिष्ट लिगान्डहरू लेबल गर्न जुन एक निश्चित मात्रामा प्रतिदीप्ति उत्पन्न गर्दछ जब चयन रूपमा लक्ष्यमा बाँधिन्छ।संकेत-आधारित फ्लोरोसेन्स पत्ता लगाउनको लागि, फ्लोरोसेन्ट संकेतको गुणस्तर सकारात्मक रूपमा रुचिको परिमाणसँग सम्बन्धित छ।प्रतिदीप्ति तीव्रता लक्ष्यको अनुपस्थितिमा नगण्य छ र लक्ष्यको पर्याप्त मात्रामा उपस्थित हुँदा पत्ता लगाउन सकिन्छ।यसको विपरित रूपमा, "सिग्नल-अफ" प्रतिदीप्ति द्वारा पत्ता लगाइएको प्रतिदीप्तिको तीव्रता लक्ष्यको मात्राको विपरीत समानुपातिक हुन्छ, सुरुमा अधिकतम मानमा पुग्छ र बिस्तारै बिस्तारै घट्दै जान्छ।उदाहरणका लागि, CRISPR-Cas13a लक्ष्य-निर्भर ट्रान्स-क्लीभेज मेकानिजम प्रयोग गर्दै, Tian et al।[९७] रिभर्स ट्रान्सक्रिप्सनलाई सीधै बाइपास गर्ने RNAs पत्ता लगाउन एउटा उपन्यास पहिचान रणनीति विकास गरियो (चित्र 6a)।पूरक लक्ष्य RNAs लाई बन्धन गर्दा, CRISPR-Cas13-RNA कम्प्लेक्स सक्रिय गर्न सकिन्छ, गैर-विशिष्ट रिपोर्टर RNAs द्वारा ट्रान्सकोलेटरल क्लीभेज ट्रिगर गर्दै।फ्लोरोसेन्ट रूपमा लेबल गरिएको रिपोर्टर [फ्लोरोफोर (एफ)] क्वेन्चर (क्यू) अक्षुण्ण र फ्लोरोसेस द्वारा निभाइन्छ जब सक्रिय कम्प्लेक्स द्वारा क्लीभ हुन्छ।
इलेक्ट्रोकेमिकल पत्ता लगाउने फाइदा उच्च पत्ता लगाउने गति, सजिलो उत्पादन, कम लागत, बोक्न सजिलो र स्वचालित नियन्त्रण हो।यो POCT अनुप्रयोगहरूको लागि एक शक्तिशाली विश्लेषणात्मक विधि हो।ग्राफिन फिल्ड-इफेक्ट ट्रान्जिस्टरहरूमा आधारित गाओ एट अल।[९८] 2 pg/mL (चित्र 6b) को पहिचान सीमाको साथ Borrelia burgdorferi ब्याक्टेरियाबाट लाइम रोग एन्टिजेन्सको मल्टिप्लेक्स पत्ता लगाउनको लागि एक नानोबायोसेन्सर विकसित गरियो।
Colorimetric assays POCT अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग गरिएको छ, पोर्टेबिलिटी, कम लागत, तयारीको सहजता, र दृश्य पठनका फाइदाहरूबाट फाइदा उठाउँदै।Colorimetric पत्ता लगाउने peroxidase वा peroxidase-like nanomaterials को अक्सिडेशन, nanomaterials को एकत्रीकरण, र सूचक रंग को थप को उपयोग गर्न को लागी लक्ष्य न्यूक्लिक एसिड को उपस्थिति को बारे मा जानकारी को रंग परिवर्तन मा रूपान्तरण गर्न को लागी प्रयोग गर्न सक्छ [99, 100, 101]।उल्लेखनीय रूपमा, सुनको न्यानो कणहरू कोलोरिमेट्रिक रणनीतिहरूको विकासमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ, र तिनीहरूको द्रुत र महत्त्वपूर्ण रंग परिवर्तनहरू प्रेरित गर्ने क्षमताको कारण, त्यहाँ संक्रामक रोगहरूको सिटु निदानको लागि POCT कोलोरिमेट्रिक प्लेटफर्महरूको विकासमा बढ्दो चासो छ [102]।एक एकीकृत केन्द्रापसारक माइक्रोफ्लुइडिक यन्त्र [१०३] मार्फत, दूषित दूधको नमूनाहरूमा खाद्यजन्य रोगजनकहरू १० ब्याक्टेरियल कोशिकाहरूको स्तरमा स्वतः पत्ता लगाउन सकिन्छ, र परिणामहरू 65 मिनेट भित्र दृश्यात्मक रूपमा पढ्न सकिन्छ (चित्र 6c)।
चुम्बकीय सेन्सिङ प्रविधिहरूले चुम्बकीय सामग्रीहरू प्रयोग गरेर विश्लेषकहरूलाई सही रूपमा पत्ता लगाउन सक्छ, र हालैका दशकहरूमा POCT अनुप्रयोगहरूमा महत्त्वपूर्ण चासो रहेको छ।चुम्बकीय संवेदन प्रविधिहरू महँगो अप्टिकल कम्पोनेन्टहरू भन्दा कम लागत चुम्बकीय सामग्रीहरू जस्ता केही अद्वितीय फाइदाहरू छन्।यद्यपि, चुम्बकीय क्षेत्रको प्रयोगले पत्ता लगाउने दक्षता सुधार गर्दछ र नमूना तयारी समय कम गर्दछ [104]।थप रूपमा, चुम्बकीय जाँचका नतिजाहरूले जैविक नमूनाहरूको नगण्य चुम्बकीय पृष्ठभूमि संकेतको कारण उच्च विशिष्टता, संवेदनशीलता, र उच्च संकेत-देखि-शोर अनुपात प्रदर्शन गर्दछ [105]।शर्मा आदि।पोर्टेबल माइक्रोचिप प्लेटफर्ममा एक चुम्बकीय टनेल जंक्शन आधारित बायोसेन्सर एकीकृत।[१०६] रोगजनकहरूको मल्टिप्लेक्स पत्ता लगाउनका लागि (चित्र 6d)।बायोसेन्सरहरूले संवेदनशील रूपमा रोगजनकहरूबाट अलग गरिएको सबनानोमोलर न्यूक्लिक एसिडहरू पत्ता लगाउँछन्।
सामान्य संकेत पत्ता लगाउने विधि।Cas13a को हाइपरलोकलाइज्ड पत्ता लगाउने अवधारणा ([97] बाट अनुकूलित)।b Graphene nanobiosensor FET Lyme GroES scFv को संयोजनमा ([98] बाट अनुकूलित)।c सेन्ट्रीफ्यूगल माइक्रोफ्लुइडिक चिपमा खाद्यजनित रोगजनकहरूको मल्टिप्लेक्स पत्ता लगाउनको लागि रंगमिति संकेतहरू: लक्ष्य रोगजनकहरू सहित नम्बर 1 र नम्बर 3 नमूनाहरू, र लक्ष्य रोगजनकहरू बिना नम्बर 2, नम्बर 4 र नम्बर 5 नमूनाहरू ([103] बाट अनुकूलित) ।d बायोसेन्सर एक चुम्बकीय टनेल जंक्शनमा आधारित, प्लेटफर्म, एक निर्मित ब्लकिङ एम्पलीफायर, एक नियन्त्रण इकाई, र संकेत उत्पादन / अधिग्रहणको लागि एक पावर आपूर्ति सहित ([106] बाट अनुकूलित)।GFET Graphene FET, Escherichia coli, Escherichia coli, Salmonella typhimurium, Vibrio parahaemolyticus, Vibrio parahaemolyticus, Listeria monocytogenes, PC PC, PDMS Dimethicone, PMMA पोलिमिथाइल मेथाक्रिलेट
माथिको पत्ता लगाउने विधिहरूको उत्कृष्ट विशेषताहरूको बावजुद, तिनीहरूसँग अझै पनि बेफाइदाहरू छन्।यी विधिहरू तुलना गरिएका छन् (तालिका 1), विवरणहरू सहितका केही अनुप्रयोगहरू (लाभ र विपक्ष) सहित।
माइक्रोफ्लुइडिक्स, माइक्रोइलेक्ट्रोमेकानिकल प्रणाली, न्यानो टेक्नोलोजी र सामग्री विज्ञानको विकासको साथ, संक्रामक रोगहरू पत्ता लगाउन माइक्रोफ्लुइडिक चिप्सको प्रयोग निरन्तर रूपमा अगाडि बढिरहेको छ [55,96,107,108]।लघु उपकरण र तरल पदार्थको सटीक हेरफेरले निदान शुद्धता र लागत-प्रभावकारितामा योगदान दिन्छ।तसर्थ, थप विकासको लागि, विभिन्न संरचना र प्रकार्यहरू सहित विभिन्न माइक्रोफ्लुइडिक चिप्सको परिणाम स्वरूप चिपहरूलाई अनुकूलन र अपग्रेड गर्न प्रयासहरू गरिएका छन्।यहाँ हामी छोटकरीमा धेरै सामान्य प्रकारका माइक्रोफ्लुइडिक प्लेटफर्महरू परिचय गर्छौं र तिनीहरूका विशेषताहरू (लाभ र विपक्ष) तुलना गर्छौं।थप रूपमा, तल सूचीबद्ध गरिएका धेरैजसो उदाहरणहरू मुख्य रूपमा SARS-CoV-2 सँग लड्नमा केन्द्रित छन्।
LOCC हरू सबैभन्दा सामान्य लघुकृत जटिल विश्लेषणात्मक प्रणालीहरू हुन् र तिनीहरूका कार्यहरू अत्यधिक लघु, एकीकृत, स्वचालित र नमूना इंजेक्शन र तयारी, प्रवाह नियन्त्रण र तरल पत्ता लगाउनबाट समानान्तर हुन्छन् [109, 110]।तरल पदार्थहरू सावधानीपूर्वक डिजाइन गरिएको ज्यामिति र धेरै भौतिक प्रभावहरूको अन्तरक्रिया जस्तै दबाव ढाँचा, केशिका कार्य, इलेक्ट्रोडायनामिक्स, चुम्बकीय क्षेत्रहरू र ध्वनिक तरंगहरू [१११] मार्फत हेरफेर गरिन्छ।LOCC ले उच्च-थ्रुपुट स्क्रिनिङ र धेरै पत्ता लगाउने उत्कृष्ट फाइदाहरू देखाउँछ, छिटो विश्लेषण गति, सानो नमूना आकार, कम पावर खपत, र उच्च व्यवस्थापन र सञ्चालन दक्षता;यद्यपि, LOCC उपकरणहरू धेरै नाजुक छन्, र निर्माण, प्याकेजिङ, र इन्टरफेसिङ।यद्यपि, मल्टिप्लेक्सिङ र पुन: प्रयोगले ठूलो कठिनाइहरूको सामना गर्दछ [96]।अन्य प्लेटफर्महरूको तुलनामा, LOCC सँग अधिकतम अनुप्रयोग विविधता र उत्कृष्ट प्रविधि अनुकूलताको सन्दर्भमा अद्वितीय फाइदाहरू छन्, तर यसको बेफाइदाहरू पनि स्पष्ट छन्, अर्थात् उच्च जटिलता र कमजोर पुनरावृत्ति।बाह्य पम्पहरूमा निर्भरता, जुन प्रायः भारी र महँगो हुन्छ, POCT मा तिनीहरूको प्रयोगलाई थप सीमित गर्दछ।
COVID-19 प्रकोपको समयमा, LOCC ले धेरै ध्यान प्राप्त गर्यो।एकै समयमा, त्यहाँ धेरै नयाँ चिपहरू छन् जुन धेरै प्रविधिहरू संयोजन गर्दछ।उदाहरणका लागि, स्मार्टफोनहरू अब पोर्टेबल एनालिटिक्स उपकरणहरूको रूपमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ र LOCC एकीकरणको लागि ठूलो सम्भावना छ।सूर्य आदि।[२१] ले एउटा माइक्रोफ्लुइडिक चिप बनायो जसले SARS-CoV-2 सहित पाँचवटा रोगजनकहरूको मल्टिप्लेक्सिङ विशिष्ट न्यूक्लिक एसिड अनुक्रमहरूलाई LAMP प्रयोग गरेर र प्रतिक्रिया समाप्त भएको १ घण्टा भित्रमा स्मार्टफोन प्रयोग गरेर विश्लेषण गर्न अनुमति दिन्छ।अर्को उदाहरणको रूपमा, Sundah et al।[११२] स्मार्टफोनहरू प्रयोग गरेर SARS-CoV-2 RNA लक्ष्यहरूको प्रत्यक्ष र संवेदनशील पत्ता लगाउनको लागि एक आणविक स्विच [आणविक ट्रान्जिसन स्टेट स्विच (CATCH) द्वारा उत्प्रेरक प्रवर्धन] सिर्जना गरियो। CATCH पोर्टेबल LOCC सँग मिल्दो छ र उच्च प्रदर्शन प्राप्त गर्दछ (लगभग 8 RNA प्रतिलिपिहरू/μl; कोठाको तापमानमा <1 h) [११२]। CATCH पोर्टेबल LOCC सँग मिल्दो छ र उच्च प्रदर्शन प्राप्त गर्दछ (लगभग 8 RNA प्रतिलिपिहरू/μl; कोठाको तापमानमा <1 h) [११२]। समात्नुहोस् CATCH पोर्टेबल LOCC सँग उपयुक्त छ र उत्कृष्ट थ्रुपुट प्रदान गर्दछ (लगभग 8 RNA प्रतिलिपिहरू/µl; कोठाको तापमानमा <1 h) [११२]। 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）। 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）। समात्नुहोस् CATCH पोर्टेबल LOCC सँग मिल्दो छ र उत्कृष्ट प्रदर्शन छ (लगभग 8 RNA प्रतिलिपिहरू/µl; कोठाको तापक्रममा <1 घण्टा) [११२]।थप रूपमा, आणविक निदानका लागि LOCC यन्त्रहरूले केही ड्राइभिङ फोर्सहरू जस्तै भ्याकुम, स्ट्रेच र इलेक्ट्रिक फिल्डहरू पनि प्रयोग गर्दछ।काङ र अन्य।[११३] भ्याकुम प्लाज्मोनिक लिक्विड PCR चिप प्रयोग गरी क्षेत्रमा COVID-19 को द्रुत र मात्रात्मक निदानको लागि वास्तविक-समय, अल्ट्रा-फास्ट न्यानोप्लाज्मा-अन-ए-चिप पीसीआर प्रदर्शन गरियो।लि एट अल।[११४] पछि स्ट्रेच-संचालित माइक्रोफ्लुइडिक चिप विकसित गरियो जसले COVID-19 को निदानलाई सक्षम बनायो।प्लेटफर्मले RT-LAMP प्रवर्द्धन प्रणाली प्रयोग गर्दछ यदि नमूना गुणात्मक रूपमा सकारात्मक वा नकारात्मक हो भनेर निर्धारण गर्न।त्यसपछि, रामचन्द्रन आदि।[११५] आइसोटाचोफोरेसिस (आईटीपी) को प्रयोग गरेर उपयुक्त विद्युतीय क्षेत्र ढाँचाहरू हासिल गरे, माइक्रोफ्लुइडिक्समा लागू गरिएको एक चयनात्मक आयन फोकस गर्ने प्रविधि।ITP को साथ, कच्चा nasopharyngeal स्वाब नमूनाहरूबाट लक्षित आरएनए स्वचालित रूपमा शुद्ध गर्न सकिन्छ।त्यसपछि रामचन्द्रन आदि।[११५] यो ITP शुद्धिकरणलाई ITP-एन्हान्स्ड LAMP र CRISPR assays सँग संयोजन गर्दा लगभग 35 मिनेटमा मानव नासोफरिन्जियल स्वाब र क्लिनिकल नमूनाहरूमा SARS-CoV-2 पत्ता लाग्यो।साथै, नयाँ विचारहरू निरन्तर उभरिरहेका छन्।जाधव आदि।[११६] ठाडो उन्मुख सुन/चाँदी-कोटेड कार्बन नानोट्यूब वा डिस्पोजेबल इलेक्ट्रोस्पन माइक्रो/नैनोट्यूबहरू भएको माइक्रोफ्लुइडिक उपकरणको संयोजनमा सतह-बढाइएको रमन स्पेक्ट्रोस्कोपीमा आधारित निदान योजना प्रस्तावित।झिल्ली-कार्यात्मक निर्मित फिल्टर माइक्रोच्यानलहरू डिस्पोजेबल छन्।यन्त्रले विभिन्न शरीरका तरल पदार्थ/स्रावहरू जस्तै लार, नासोफरिन्क्स र आँसुबाट भाइरसहरू सोस्छ।यसरी, भाइरस टाइटर प्रचुर मात्रामा छ र रमन हस्ताक्षर द्वारा भाइरस सही रूपमा पहिचान गर्न सकिन्छ।
LOAD एक सेन्ट्रीफ्यूगल माइक्रोफ्लुइडिक प्लेटफर्म हो जसमा सबै प्रक्रियाहरू फ्रिक्वेन्सी प्रोटोकलद्वारा नियन्त्रित हुन्छन् जसले माइक्रोस्ट्रक्चर्ड सब्सट्रेट घुमाउँछ [110]।LOAD यन्त्रलाई केन्द्रापसारक बललाई महत्त्वपूर्ण ड्राइभिङ फोर्सको रूपमा प्रयोग गरेर विशेषता दिइएको छ।तरल पदार्थ पनि केशिका, यूलर र कोरिओलिस बलहरूको अधीनमा छन्।सेन्ट्रीफ्यूज यन्त्रको प्रयोग गरेर, विश्लेषणहरू रेडियल भित्रीबाट बाहिरी स्थितिमा निरन्तर तरल सञ्चालनमा गरिन्छ, अतिरिक्त बाह्य ट्युबिङ, पम्पहरू, एक्युएटरहरू, र सक्रिय भल्भहरूको आवश्यकतालाई हटाएर।छोटकरीमा, एकल नियन्त्रण विधिले सञ्चालनलाई सरल बनाउँछ।लोड सेन्टरबाट एउटै दूरीमा एउटै माइक्रोफ्लुइडिक च्यानलमा तरलमा काम गर्ने बलहरू बराबर छन्, जसले च्यानल संरचना दोहोर्याउन सम्भव बनाउँछ।यसरी, LOAD उपकरणहरू पारंपरिक LOCC उपकरणहरू भन्दा डिजाइन र निर्माण गर्न सरल र अधिक किफायती छ, जबकि प्रतिक्रियाहरू धेरै हदसम्म स्वतन्त्र र समानान्तर हुन्छन्;यद्यपि, केन्द्रापसारक उपकरणको उच्च मेकानिकल बलको कारण, उपलब्ध चिप सामग्री सीमित छ र सानो मात्रा गाह्रो छ।कार को लागी।एकै समयमा, धेरैजसो LOAD यन्त्रहरू एकल प्रयोगको लागि मात्र डिजाइन गरिएका छन्, जुन ठूलो मात्रामा पत्ता लगाउनको लागि महँगो छ [96, 117, 118, 119]।
हालैका दशकहरूमा, LOAD, सबैभन्दा आशाजनक माइक्रोफ्लुइडिक उपकरणहरू मध्ये एक मानिन्छ, अनुसन्धानकर्ताहरू र निर्माताहरूबाट पर्याप्त ध्यान प्राप्त भएको छ।यसरी, LOAD ले व्यापक स्वीकृति प्राप्त गरेको छ र विशेष गरी COVID-19 प्रकोपको समयमा संक्रामक रोगजनक [120, 121, 122, 123, 124] को आणविक निदानको लागि प्रयोग गरिएको छ।उदाहरण को लागी, 2020 को अन्त मा, Ji et al।[६०] SARS-CoV-2 र घाँटी स्वाब नमूनाहरूमा इन्फ्लुएन्जा A र B संक्रमणहरूको द्रुत र स्वचालित समानान्तर पत्ता लगाउनको लागि प्रत्यक्ष RT-qPCR परख प्रदर्शन गरियो।त्यसपछि Xiong et al।[७४] ले ४० मिनेट भित्र SARS-CoV-2 सहित सातवटा मानव श्वासप्रश्वासको कोरोनाभाइरसको द्रुत, सटीक, र एकसाथ पत्ता लगाउनको लागि LAMP-एकीकृत डिस्कोइड माइक्रोफ्लुइडिक प्लेटफर्म प्रस्तुत गर्‍यो।२०२१ को सुरुमा, डे ओलिभेरा एट अल।[७३] COVID-19 को RT-LAMP आणविक निदानको लागि, औंलाको छेउमा घुमाउने यन्त्रद्वारा म्यानुअल रूपमा सञ्चालित, polystyrene टोनर सेन्ट्रीफ्यूगल माइक्रोफ्लुइडिक चिप प्रदर्शन गरियो।पछि, Dignan et al।[३९] SARS-CoV-2 RNA को शुद्धिकरणको लागि सिधै बकल स्वाब खण्डहरूबाट एक स्वचालित पोर्टेबल सेन्ट्रीफ्यूज माइक्रोडिवाइस प्रस्तुत गरियो।Medved et al।[५३] 10 प्रति/μL को पहिचान सीमा र 15 मिनेटको न्यूनतम चक्र थ्रेसहोल्डको साथ सानो भोल्युम घुमाउने माइक्रोफ्लुइडिक फ्लोरोसेन्ट चिपको साथ इनलाइन SARS-CoV-2 एरोसोल नमूना प्रणाली प्रस्ताव गरियो।सुआरेज र अन्य।[७५] भर्खरै LAMP प्रयोग गरी गर्मी-निष्क्रिय नासोफरिन्जियल स्वाब नमूनाहरूमा SARS-CoV-2 RNA को प्रत्यक्ष पत्ता लगाउनको लागि एकीकृत मोड्युलर सेन्ट्रीफ्यूगल माइक्रोफ्लुइडिक प्लेटफर्मको विकासको रिपोर्ट गरियो।यी उदाहरणहरूले COVID-19 को आणविक निदानमा LOAD को ठूलो फाइदा र प्रतिज्ञा देखाउँछन्।
1945 मा Muller र Clegg [125] पहिलो पटक फिल्टर पेपर र प्याराफिन प्रयोग गरेर कागज मा microfluidic च्यानल प्रस्तुत।2007 मा, व्हाइटसाइड समूह [126] ले प्रोटीन र ग्लुकोज परीक्षणको लागि पहिलो कार्यात्मक पेपर प्लेटफर्म सिर्जना गर्यो।कागज microfluidics को लागी एक आदर्श सब्सट्रेट भएको छ।कागजमा हाइड्रोफिलिसिटी र छिद्रपूर्ण संरचना, उत्कृष्ट बायोकम्प्याटिबिलिटी, हल्का तौल, लचिलोपन, फोल्डेबिलिटी, कम लागत, प्रयोगमा सहजता र सुविधा जस्ता अन्तर्निहित गुणहरू छन्।शास्त्रीय µPADs कागजको सब्सट्रेटहरूमा निर्मित हाइड्रोफिलिक/हाइड्रोफोबिक संरचनाहरू समावेश गर्दछ।त्रि-आयामी संरचनाको आधारमा, μPAD हरूलाई दुई-आयामी (2D) र त्रि-आयामी (3D) μPAD मा विभाजन गर्न सकिन्छ।2D µPAD हरू माइक्रोफ्लुइडिक च्यानलहरू बनाउन हाइड्रोफोबिक सीमाहरू बनाएर उत्पादन गरिन्छ, जबकि 3D µPADहरू सामान्यतया 2D माइक्रोफ्लुइडिक कागजको तहहरूको स्ट्याकबाट बनाइन्छ, कहिलेकाहीँ पेपर फोल्डिंग, स्लिप प्रविधि, खुला च्यानलहरू, र 3D मुद्रण [96] द्वारा।μPAD मा जलीय वा जैविक तरल पदार्थहरू मुख्यतया बाह्य शक्ति स्रोत बिना केशिका बलद्वारा नियन्त्रण गरिन्छ, अभिकर्मकहरूको पूर्व भण्डारण, नमूना ह्यान्डलिङ, र मल्टिप्लेक्स पत्ता लगाउने सुविधा।यद्यपि, सटीक प्रवाह नियन्त्रण र मल्टिप्लेक्स पत्ता लगाउन अपर्याप्त पत्ता लगाउने गति, संवेदनशीलता, र पुन: प्रयोज्यता [96, 127, 128, 129, 130] द्वारा बाधित हुन्छ।
एक असामान्य माइक्रोफ्लुइडिक प्लेटफर्मको रूपमा, μPAD लाई HCV, HIV, र SARS-CoV-2 [१३१, १३२] जस्ता संक्रामक रोगहरूको आणविक निदानको लागि व्यापक रूपमा प्रवर्द्धन र विकास गरिएको छ।HCV को चयनात्मक र संवेदनशील पत्ता लगाउनको लागि, Tengam et al।[१३३] फ्लोरोसेन्ट पेपरमा आधारित एक उपन्यास बायोसेन्सरको विकास गर्‍यो जुन पाइरोलिडिनिल पेप्टाइडमा आधारित अत्यधिक विशिष्ट न्यूक्लिक एसिड प्रोब प्रयोग गरेर।न्यूक्लिक एसिडहरू एमिनो समूह र एल्डिहाइड समूहहरू बीच रिडक्टिभ एल्किलेसनद्वारा आंशिक रूपमा अक्सिडाइज्ड सेल्युलोज पेपरमा सहसंयोजक रूपमा स्थिर हुन्छन्, र पत्ता लगाउने फ्लोरोसेन्समा आधारित हुन्छ।यी संकेतहरू सेल फोनको क्यामेरासँग संयोजनमा पोर्टेबल फ्लोरोसेन्ट क्यामेराको साथ विशेष रूपमा बनाइएको ग्याजेटद्वारा पढ्न सकिन्छ।पछि, लु एट अल।[१३४] डिएनए रेडक्स सूचकको रूपमा मेथिलीन नीलो प्रयोग गरेर डीएनए हाइब्रिडाइजेशनद्वारा एचआईभी लक्ष्य पत्ता लगाउनको लागि निकल/गोल्ड न्यानोपार्टिकल्स/कार्बन नानोट्यूब/पोलिविनाइल अल्कोहल अर्गानोमेटलिक फ्रेमवर्क कम्पोजिटहरूमा आधारित कागज-आधारित लचिलो इलेक्ट्रोड डिजाइन गरियो।हालसालै, चौधरी et al।[१३५] पोइन्ट-अफ-केयर µPAD परीक्षणको लागि LAMP र COVID-19 विश्लेषक पत्ता लगाउन पोर्टेबल इमेजिङ टेक्नोलोजीको संयोजनमा कच्चा बिरामीको लार प्रयोग गरेर काल्पनिक प्लेटफर्म डिजाइन प्रस्तुत गरियो।
पार्श्व प्रवाह परीक्षणहरूले केशिका बलहरूद्वारा तरल पदार्थहरूलाई मार्गनिर्देशन गर्दछ र तरल पदार्थको चाललाई ओसिलोपन र छिद्रयुक्त वा माइक्रोस्ट्रक्चर्ड सब्सट्रेटहरूको विशेषताहरूद्वारा नियन्त्रण गर्दछ।पार्श्व प्रवाह यन्त्रहरूमा नमूना, कन्जुगेट, इन्क्यूबेटर र पत्ता लगाउने, र शोषक प्याडहरू हुन्छन्।LFA मा न्यूक्लिक एसिड अणुहरूले विशेष बाइन्डरहरू पहिचान गर्दछ जुन बाइन्डिङ साइटमा पूर्व-भण्डार गरिएको छ र कम्प्लेक्सको रूपमा बाँधिएको छ।तरल पदार्थ इन्क्युबेशन र पत्ता लगाउने प्लेटहरू मार्फत जाँदा, कम्प्लेक्सहरू परीक्षण र नियन्त्रण रेखाहरूमा अवस्थित क्याप्चर अणुहरू द्वारा कब्जा गरिन्छ, नतिजाहरू देखाउँदछ जुन सीधा नाङ्गो आँखामा पढ्न सकिन्छ।सामान्यतया, LFA 2-15 मिनेटमा पूरा गर्न सकिन्छ, जुन परम्परागत खोज भन्दा छिटो छ।विशेष संयन्त्रको कारणले, LFA लाई केहि अपरेशनहरू चाहिन्छ र थप उपकरणहरू आवश्यक पर्दैन, जसले यसलाई धेरै प्रयोगकर्ता-अनुकूल बनाउँछ।यो निर्माण गर्न र लघुकरण गर्न सजिलो छ, र कागजमा आधारित सब्सट्रेटहरूको लागत कम छ।यद्यपि, यो केवल गुणात्मक विश्लेषणको लागि प्रयोग गरिन्छ, र मात्रात्मक पत्ता लगाउन धेरै गाह्रो छ, र मल्टिप्लेक्सिङ क्षमता र थ्रुपुट धेरै सीमित छन्, र केवल एक पर्याप्त न्यूक्लिक एसिड एक समयमा पत्ता लगाउन सकिन्छ [96,110,127]।
यद्यपि LFA को धेरै अनुप्रयोगहरू immunoassays मा केन्द्रित छन्, माइक्रोफ्लुइडिक चिप्स मा आणविक निदान को लागी LFA को प्रयोग पनि प्रभावकारी र लोकप्रिय छ [136]।हेपाटाइटिस बी भाइरस, HIV र SARS-CoV-2 LFA Gong et al को अवस्थामा।[१३७] एक अप-रूपान्तरण न्यानोपार्टिकल LFA प्लेटफर्मको प्रस्ताव राख्यो र HBV न्यूक्लिक एसिड जस्ता धेरै लक्ष्यहरूको संवेदनशील र मात्रात्मक पत्ता लगाउने माध्यमबाट यस लघु र पोर्टेबल प्लेटफर्मको बहुमुखी प्रतिभा प्रदर्शन गर्‍यो।साथै, Fu et al।[१३८] कम सांद्रतामा एचआईभी-१ डीएनएको मात्रात्मक विश्लेषणको लागि सतह-बढाइएको रमन स्पेक्ट्रोस्कोपीमा आधारित उपन्यास LFA प्रदर्शन गरियो।SARS-CoV-2 को द्रुत र संवेदनशील पत्ता लगाउनको लागि, Liu et al।[८५] एकल माइक्रोफ्लुइडिक प्रणालीमा RT-RPA र विश्वव्यापी पार्श्व प्रवाह पत्ता लगाउने प्रणालीलाई संयोजन गरेर माइक्रोफ्लुइडिक-एकीकृत RPA पार्श्व प्रवाह विश्लेषणको विकास गर्‍यो।
विभिन्न माइक्रोफ्लुइडिक प्लेटफर्महरूको अनुप्रयोग विशिष्ट अध्ययनहरूमा निर्भर गर्दछ, प्लेटफर्महरूको क्षमता र फाइदाहरूको पूर्ण फाइदा लिँदै।किफायती भल्भहरू, पम्पहरू र नलिकाहरूसँग, LOCC विकासको लागि सबैभन्दा ठूलो कोठाको साथ अनुप्रयोग विविधता र अन्तरसञ्चालनका लागि सबैभन्दा व्यापक प्लेटफर्म हो।तसर्थ, हामी आशा गर्छौं र सिफारिस गर्छौं कि नयाँ अध्ययनहरू पहिलो प्रयासको रूपमा LOCC मा गरिन्छ र सर्तहरूलाई अनुकूलित गरिनेछ।थप रूपमा, प्रणालीमा थप प्रभावकारी र सही विधिहरू पत्ता लगाइने र प्रयोग हुने अपेक्षा गरिएको छ।LOAD अवस्थित LOCC यन्त्रहरूबाट तरल पदार्थहरूको सटीक नियन्त्रणमा उत्कृष्ट हुन्छ र बाह्य ड्राइभहरूको आवश्यकता बिना केन्द्रापसारक बलद्वारा एकल ड्राइभहरूमा अद्वितीय फाइदाहरू प्रदर्शन गर्दछ, जबकि समानान्तर प्रतिक्रियाहरू अलग र सिङ्क्रोनाइज गर्न सकिन्छ।यसरी, भविष्यमा, LOAD कम म्यानुअल अपरेशनहरू र अधिक परिपक्व र स्वचालित प्रविधिहरूको साथ मुख्य माइक्रोफ्लुइडिक प्लेटफर्म बन्नेछ।µPAD प्लेटफर्मले कम लागत, एकल प्रयोग निदानका लागि LOCC र कागजमा आधारित सामग्रीका फाइदाहरू संयोजन गर्दछ।तसर्थ, भविष्यको विकासले सुविधाजनक र राम्रोसँग स्थापित प्रविधिहरूमा ध्यान केन्द्रित गर्नुपर्छ।थप रूपमा, LFA नग्न आँखा पत्ता लगाउनको लागि राम्रोसँग उपयुक्त छ, नमूना खपत कम गर्ने र पत्ता लगाउने गति बढाउने वादा गर्दै।विस्तृत प्लेटफर्म तुलना तालिका २ मा देखाइएको छ।
डिजिटल विश्लेषणहरूले नमूनालाई धेरै माइक्रोरिएक्टरहरूमा विभाजन गर्दछ, जसमध्ये प्रत्येकमा लक्षित अणुहरूको एक अलग संख्या हुन्छ [139, 140]।डिजिटल एसेसहरूले निरन्तर चरणको सट्टा माइक्रोन स्केल कम्पार्टमेन्टहरूमा हजारौं समानान्तर बायोकेमिकल प्रयोगहरू एकसाथ र व्यक्तिगत रूपमा प्रदर्शन गरेर निरपेक्ष मात्रा प्रदर्शन गर्न महत्त्वपूर्ण फाइदाहरू प्रदान गर्दछ।परम्परागत माइक्रोफ्लुइडिक्सको तुलनामा, कम्पार्टमेन्ट प्रतिक्रियाहरूले नमूनाको मात्रा घटाउन सक्छ, प्रतिक्रिया दक्षता बढाउन सक्छ, र च्यानलहरू, पम्पहरू, भल्भहरू, र कम्प्याक्ट डिजाइनहरू [१४१, १४२, १४३, १४४, १४५, १४६, आवश्यकता बिना नै अन्य विश्लेषणात्मक विधिहरूसँग सजिलैसँग एकीकृत हुन सक्छ। 147]।निम्न दुई विधिहरू समाधानहरूको एकसमान र सही पृथकीकरण प्राप्त गर्न डिजिटल एसेसहरूमा प्रयोग गरिन्छ, अभिकर्मकहरू र नमूनाहरू जस्तै कोशिकाहरू, न्यूक्लिक एसिडहरू, र अन्य कणहरू वा अणुहरू सहित: (1) तरल इन्टरफेस अस्थिरताको शोषण ड्रप इमल्सनहरू;(२) सरणी विभाजन उपकरणको ज्यामितीय अवरोधहरूद्वारा गरिन्छ।पहिलो विधिमा, सूक्ष्म च्यानलहरूमा अभिकर्मकहरू र नमूनाहरू समावेश गरिएका थोपाहरू निष्क्रिय विधिहरू जस्तै सह-वर्तमान, क्रसफ्लो, प्रवाह फोकस, चरणबद्ध इमल्सिफिकेशन, माइक्रोच्यानल इमल्सिफिकेशन, र झिल्लीहरू चिपचिपा कतरण बलहरू र च्यानल परिवर्तनको साथ इमल्सिफिकेशन मार्फत सिर्जना गर्न सकिन्छ।स्थानीयकरण [143, 145, 146, 148, 149] वा सक्रिय विधिहरू प्रयोग गरेर [150, 151], जसले विद्युतीय, चुम्बकीय, थर्मल र मेकानिकल नियन्त्रण मार्फत अतिरिक्त ऊर्जा परिचय गर्दछ।पछिल्लो दृष्टिकोणमा, माइक्रोफ्लुइडिक चेम्बरहरूमा सबैभन्दा राम्रो तरल पदार्थको मात्रा एकरूपता समान आकारको स्थानिक संरचनाहरू राखेर साझा गरिन्छ, जस्तै माइक्रोपिट्स र सतह एरेहरू [152,153,154]।विशेष रूपमा, ड्रपलेटहरू प्रमुख प्रवाह खण्डहरू हुन् जुन डिजिटल माइक्रोफ्लुइडिक्स (DMF) मा आधारित इलेक्ट्रोड एरेहरूमा पनि उत्पन्न र हेरफेर गर्न सकिन्छ।डाइलेक्ट्रिक्सको इलेक्ट्रोवेटिंग सबैभन्दा राम्रो अध्ययन गरिएको DMF सिद्धान्तहरू मध्ये एक हो, किनभने डाइलेक्ट्रिक्सको इलेक्ट्रोवेटिंगले व्यक्तिगत ड्रपहरूको सटीक हेरफेरलाई अनुमति दिन्छ, तरलको आकार र विभिन्न पक्षहरू मार्फत जाने असममित विद्युतीय संकेतहरू नियन्त्रण गर्दछ [141, 144]।DMF मा ड्रपलेटहरूसँग मुख्य कार्यहरू क्रमबद्ध, विभाजन, र मर्ज समावेश गर्दछ [151, 155, 156], जुन विश्लेषणका विभिन्न क्षेत्रहरूमा लागू गर्न सकिन्छ, विशेष गरी आणविक पत्ता लगाउन [157, 158, 159]।
डिजिटल न्यूक्लिक एसिड पत्ता लगाउने तेस्रो-पुस्ताको आणविक निदान प्रविधि हो जुन परम्परागत PCR र मात्रात्मक वास्तविक-समय PCR (qPCR), उच्च-थ्रुपुट अनुक्रम र तरल बायोप्सीको साथ समानान्तर हो।पछिल्लो दुई दशकहरूमा, डिजिटल न्यूक्लिक एसिडहरू संक्रामक रोगजनकहरूको आणविक निदानको क्षेत्रमा द्रुत रूपमा विकास भएको छ [160, 161, 162]।डिजिटल न्यूक्लिक एसिड पत्ता लगाउने पूर्ण मात्रा प्रत्येक लक्षित अनुक्रम प्रत्येक व्यक्तिगत डिब्बामा प्रवेश गर्ने समान सम्भावना छ भनेर सुनिश्चित गर्न नमूनाहरू र अभिकर्मकहरू अलग-अलग डिब्बामा प्याकिङको साथ सुरु हुन्छ।सैद्धान्तिक रूपमा, प्रत्येक खण्डलाई धेरै लक्ष्य अनुक्रमहरू तोकिएको हुन सक्छ, वा त्यहाँ एक स्वतन्त्र माइक्रोरेक्शन प्रणाली नहुन सक्छ।माथि वर्णन गरिएका विभिन्न सेन्सिङ मेकानिजमहरू मार्फत, एक निश्चित थ्रेसहोल्ड माथि संकेतहरू उत्पन्न गर्ने माइक्रोबियल लक्ष्य अनुक्रमहरू भएका डिब्बाहरूलाई नाङ्गो आँखा वा मेसिनद्वारा देख्न सकिन्छ र सकारात्मक रूपमा लेबल गरिन्छ, जबकि अन्य कम्पार्टमेन्टहरू जसले थ्रेसहोल्ड मुनि संकेतहरू उत्पन्न गर्दछन्। ।नकारात्मक, जसले प्रत्येक खण्डको लागि बुलियन संकेत बनाउँछ।यसरी, सिर्जना गरिएका डिब्बाहरूको संख्या र प्रतिक्रिया पछि सकारात्मक नतिजाको दर गणना गरेर, परीक्षण नमूनाहरूको मूल प्रतिलिपिहरू मानक वक्रको आवश्यकता बिना पोइसन वितरण सूत्र प्रयोग गरेर मिलाउन सकिन्छ, जुन नियमित मात्रात्मक विश्लेषणहरूको लागि आवश्यक हुन्छ। qPCR को रूपमा।[१६३] परम्परागत आणविक निदान विधिहरूको तुलनामा, डिजिटल न्यूक्लिक एसिड पत्ता लगाउने उच्च डिग्री स्वचालन, उच्च विश्लेषण गति र संवेदनशीलता, कम अभिकर्मक, कम प्रदूषण, र सरल डिजाइन र निर्माण हुन्छ।यी कारणहरूका लागि, SARS-CoV-2 को महत्वपूर्ण प्रकोपको समयमा डिजिटल एसेजको प्रयोग, विशेष गरी ड्रप-आधारित विधिहरू, आणविक निदानका लागि, एम्प्लीफिकेशन र सिग्नल रिडआउट प्रविधिहरू संयोजन गर्ने, राम्रोसँग अध्ययन गरिएको छ।उदाहरणका लागि, यिन एट अल।[१६४] माइक्रोफ्लुइडिक चिपमा SARS-CoV-2 मा ORF1ab, N, र RNase P जीनहरू पत्ता लगाउन ड्रपलेट डिजिटल र छिटो PCR विधिहरू।विशेष रूपमा, प्रणालीले 115 सेकेन्ड भित्र सकारात्मक संकेत पहिचान गर्न सक्षम थियो, जुन परम्परागत पीसीआर भन्दा छिटो छ, यसले पोइन्ट-अफ-केयर पत्ता लगाउने (चित्र 7a) मा यसको प्रभावकारितालाई संकेत गर्दछ।डोङ र अन्य।[१६५], सो एट अल।[१५७], चेन एट अल।[१६६] र अल्टेरी एट अल।[१६७] प्रभावशाली नतिजाका साथ माइक्रोफ्लुइडिक प्रणालीमा SARS-CoV-2 पत्ता लगाउन ड्रपलेट डिजिटल PCR (ddPCR) लागू गरियो।पत्ता लगाउने दरलाई थप सुधार गर्न, शेन एट अल।[१६८] ले ल्याब देखि एप्लिकेसन सम्म ddPCR टेक्नोलोजी प्रक्रियाको गति बढाउँदै, छवि स्टिचिङ प्रविधिको प्रयोग नगरी 15 सेकेन्डमा ddPCR-आधारित चिप इमेजिङ हासिल गर्यो।PCR जस्ता थर्मल एम्प्लीफिकेशन विधिहरू मात्र लागू हुँदैन, तर प्रतिक्रिया अवस्था र द्रुत प्रतिक्रियालाई सरल बनाउन आइसोथर्मल प्रवर्धन विधिहरू पनि प्रयोग गरिन्छ।लु एट अल।[७१] थोपा विश्लेषणको लागि SlipChip विकसित गर्यो, एक चरणमा उच्च घनत्वमा विभिन्न आकारका थोपाहरू उत्पादन गर्न र डिजिटल LAMP (चित्र 7b) को प्रयोग गरेर SARS-CoV-2 न्यूक्लिक एसिडको मात्रा निर्धारण गर्न सक्षम।द्रुत रूपमा विकसित भइरहेको प्रविधिको रूपमा, CRISPR ले अतिरिक्त न्यूक्लिक एसिड दागहरूको आवश्यकता बिना सुविधाजनक कलरमेट्रिक इमेजिङ मार्फत डिजिटल न्यूक्लिक एसिड पत्ता लगाउनमा महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्न सक्छ।Ackerman et al।न्यूक्लिक एसिडको मल्टिप्लेक्स मूल्याङ्कनको लागि एक संयोजन म्याट्रिक्स प्रतिक्रिया विकसित।[१५८] माइक्रोवेल परखमा CRISPR-Cas13-आधारित न्यूक्लिक एसिड पत्ता लगाउने अभिकर्मकहरू भएका थोपाहरूमा SARS-CoV-2 सहित 169 मानव-सम्बद्ध भाइरसहरू पत्ता लगाइयो (चित्र 7c)।साथै, आइसोथर्मल एम्प्लीफिकेशन र CRISPR टेक्नोलोजी एउटै प्रणालीमा दुवैको फाइदाहरू संयोजन गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ।पार्क एट अल।[१६९] एक CRISPR/Cas12a डिजिटल परख एक कमर्शियल माइक्रोफ्लुइडिक चिपमा एकल-स्टेज RT-RPA को आधारमा निकालिएको र तातो-मार्ने SARS-CoV-2 पत्ता लगाउनको लागि विकसित गरिएको थियो। समय अनुपात।, फराकिलो गतिशील दायरा र राम्रो संवेदनशीलता (चित्र 7d)।यी उदाहरणहरूको केही विवरण तालिका ३ मा दिइएको छ।
न्यूक्लिक एसिड पत्ता लगाउनको लागि विशिष्ट डिजिटल प्लेटफर्म।द्रुत डिजिटल पीसीआर कार्यप्रवाहमा चार मुख्य चरणहरू हुन्छन्: नमूना तयारी, प्रतिक्रिया मिश्रणको वितरण, प्रवर्धन प्रक्रिया, र लक्ष्य परिमाणीकरण ([१६४] बाट अनुकूलित)।b उच्च घनत्वमा ड्रपलेट गठनको लागि SlipChip थोपाहरूको विश्लेषण देखाउँदै योजनाबद्ध ([71] बाट अनुकूलित)।c CARMEN-Cas कार्यप्रवाह रेखाचित्र13 ([158] बाट अनुकूलित)।d एक भाँडोमा CRISPR/Cas को साथ उन्नत डिजिटल भाइरस पत्ता लगाउने अवलोकन ([169] बाट अनुकूलित)।W/O वाटर-इन-तेल, polydimethylsiloxane PDMS, PCR पोलिमरेज चेन रिएक्शन, DAQ डाटा संग्रह, PID समानुपातिक अभिन्न डेरिभेटिभ, मल्टिप्लेक्स न्यूक्लिक एसिड मूल्याङ्कनका लागि कार्मेन कम्बिनेटोरियल म्याट्रिक्स प्रतिक्रिया, SARS-CoV-2, गंभीर तीव्र श्वसन सिन्ड्रोम, कोरोनाभाइरस रिभर्स ट्रान्सक्रिप्टेज रिकोम्बिनेज पोलिमरेज-आरपीए, पृष्ठभूमिमा S/B संकेतको RT प्रवर्धन