手持设备提供实验室质量的诊断测试

　　

　　

　　由于其高准确性，基于实验室的聚合酶链反应(PCR)检测是传染病诊断的金标准。然而，聚合酶链反应技术需要训练有素的工作人员和昂贵的设备，这阻碍了其可用性，特别是在资源匮乏的环境中。新的研究表明，一种不同的测试可以在不牺牲性能的情况下更简化。

　　康涅狄格大学(University of Connecticut)的研究人员开发的一种平台技术使用了与PCR测试类似的技术，但使用的是手持设备，而不是几台台式机器。

　　在发表在《高级科学》杂志上的一项研究中，作者发现，该工具可以检测两种病毒，即HIV和SARS-CoV-2，其性能水平与PCR测试相似。与传统方法相比，这项新技术具有成本、速度和便携性的优势，可以为传染病提供更广泛的有力诊断。

　　美国国家生物医学成像和生物工程研究所卫生信息技术部项目主任Tiffani Lash博士说:“正如我们在大流行期间了解到的那样，可靠和方便的诊断对于抗击传染病的传播至关重要。”

　　“像这样的创新将额外的高度敏感和准确的测试带到护理点，可能成为快速诊断一系列传染病的宝贵工具。”

　　一些最常见的传染病检测要么检测被称为抗原的病毒物质，要么检测免疫系统对感染反应产生的被称为抗体的蛋白质。尽管这些检测(包括现在流行的COVID-19快速抗原检测)具有可靠性、速度和广泛可用性，但PCR检测在准确性方面仍然具有优势，可以达到近100%。

　　PCR技术作为一种诊断工具的优势在于它能够直接检测病原体的遗传物质，如RNA。这种方法提供了更大的特异性，这意味着它不太可能将非致病性颗粒误认为目标并产生假阳性结果。PCR检测还可以放大它正在寻找的目标，使其对更少量的致病物质敏感，这意味着即使是低水平的感染也可以检测到。

　　目前，患者和医疗保健提供者通常需要在易于访问和使用的技术和高性能技术之间做出选择。康涅狄格大学生物医学工程教授刘长春博士及其同事旨在打破这种二分法。

　　该团队提出的解决方案是实验室磁流管(LIAMT)，这是一种由1.5毫升的管组成的设备，其中包含一个3d打印的插入物和一个无线手持处理器。PCR检测需要使用几台台式机器，而LIAMT是一种执行类似过程的便携式一站式商店。

　　刘解释说，主要的区别在于大大减少了硬件和简化了用户培训。一个主要的区别是LIAMT如何从生物样本中分离遗传物质。

　　LIAMT装置利用磁珠将核酸通过其五个区进行转移，便于对目标核酸进行分离、扩增和信号检测。来源:李子悦从

　　先进的科学(2024)。DOI: 10.1002 / advs.202310066

　　传统技术依靠快速旋转的离心机将较轻的核酸从样本中分离出来，而LIAMT则依靠磁力。

　　管内的微小磁珠通过分子上的电荷吸引，粘在样本中的病毒RNA上。然后，当使用者将试管放入手持处理器后，设备内部的磁铁会将rna结合的小珠子拉入试管，通过几个洗涤步骤，过滤掉不需要的物质。

　　一旦遗传物质被分离出来，聚合酶链反应技术就会将病毒遗传密码中的特定片段复制数百万到数十亿倍，以便更容易地检测到病毒。这一步需要许多加热和冷却循环，以促进成对核酸链的分离及其随后的复制，这需要专门的热循环设备。

　　LIAMT采用了最近的一种PCR替代方法，该方法使用了能够在低温和恒温下分裂和扩增核酸链的特殊蛋白质。

　　放大后，无线LIAMT设备将样品加热几度，融化管中的蜡质屏障，释放出CRISPR酶溶液，在它们与目标结合后产生荧光信号。

　　如果初始样本中存在足够的病毒RNA，那么可以通过LIAMT设备的小窗口查看该信号，表明检测结果为阳性。

　　没有离心机和热循环器的负担，便携式LIAMT可以在诊所或家庭中使用。该诊断工具还可以在大约一个小时内产生结果，这比PCR检测通常需要的时间要快得多，因为测试地点通常没有必要的设备(这意味着样本需要运离现场进行分析)。

　　然而，开发一种可访问的设备只是成功的一半。它还需要在与PCR技术的对抗中站稳脚跟。

　　为了测试他们的诊断工具，研究人员从接受SARS-CoV-2检测的患者身上获得了32份拭子样本，从接受HIV检测的患者身上获得了41份血浆样本。他们使用LIAMT和传统PCR检测在样本中搜索病毒RNA，并比较了结果。

　　该研究的作者发现，LIAMT对这两种病毒的敏感性和特异性都很有希望。与PCR方法相比，LIAMT对32个拭子样本中的29个样本和41个血浆样本中的40个样本的阳性或阴性指示一致。

　　受到这些结果的鼓舞，Liu寻求继续开发LIAMT平台，微调其性能和可用性。他尤其受到改善艾滋病毒感染者护理的可能性的鼓舞，这些人通常需要接受常规检测才能接受治疗，其中包括去医院、抽血和等待结果的几天。

　　“有了我们的设备，我们可以利用手指刺痛的体积来快速产生准确的艾滋病毒检测结果。患者可以在当地的护理中心或家中进行这些测试，从而更快地获得所需的药物。”

　　更多信息:Ziyue Li等，手掌大小Lab - In - A -磁流体管平台快速灵敏的病毒检测，Advanced Science(2024)。DOI: 10.1002 / advs.202310066期刊信息:由美国国立卫生研究院提供的高级科学引文:手持设备提供实验室质量的诊断测试(2024,7月23日)检索自2024年7月24日https://medicalxpress.com/news/2024-07-handheld-device-lab-quality-diagnostic.html。除为私人学习或研究目的而进行的任何公平交易外，未经书面许可，不得转载任何部分。内容仅供参考之用。