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  結(jié)核病(TB)是由結(jié)核分枝桿菌(MTBC)是主要的世界性傳染病，也是致死亡率最高的單傳染病原體之一。常規(guī)結(jié)核病的篩查診斷主要是在設(shè)備齊全的三級醫(yī)院，基于商業(yè)化的核酸檢測儀器，價(jià)格昂貴，對專業(yè)人員和實(shí)驗(yàn)室的要求較高，限制了其在偏遠(yuǎn)地區(qū)的應(yīng)用。

  針對這一需求，北京航空航天大學(xué)常凌乾教授課題組在《Biosensors ＆ Bioelectrnics》（IF: 10.7）期刊上發(fā)表了 “A finger-driven disposable micro-platform based on isothermal amplification for the application of multiplexed and point-of-care diagnosis of tuberculosis” 的研究文章。設(shè)計(jì)了一種低成本、便攜的手指驅(qū)動式微流控芯片(Fd-MC)，結(jié)合重組酶聚合酶核酸等溫?cái)U(kuò)增技術(shù)(RPA)，集核酸提取、擴(kuò)增、檢測于一體，對痰液樣本中的結(jié)核桿菌實(shí)現(xiàn)了便攜現(xiàn)場快速檢測。該芯片基底采用PMMA進(jìn)行激光刻蝕，并在緩沖液儲存室的上表面覆蓋彈性膜，當(dāng)按壓彈性膜時，可直接驅(qū)動液體在微流道中流動，擺脫了對電力、外部泵的依賴。在37-42℃，實(shí)現(xiàn)20分鐘內(nèi)核酸等溫?cái)U(kuò)增。通過37個臨床樣本的驗(yàn)證，與商業(yè)化實(shí)時RPA相比，該平臺具有100%的特異性和95.2%的靈敏度。同時，該芯片被設(shè)計(jì)用于多重檢測，采用基于FAM探針的原位熒光顯色，通過手持紫外燈可用肉眼讀出檢測結(jié)果，消除了交叉污染的風(fēng)險(xiǎn)（圖1）。該研究工作中提出了一種手指驅(qū)動式微流控芯片，成本小于8美元，為在資源有限的環(huán)境中進(jìn)行快速、現(xiàn)場、大規(guī)模的傳染性病原體篩查提供了希望。

圖1. 基于核酸等溫?cái)U(kuò)增的手指驅(qū)動式微流控芯片(Fd-MC)快速檢測結(jié)核桿菌的原理示意圖。

  作者在芯片上設(shè)計(jì)了多個平行檢測腔室，并針對人型結(jié)核分枝桿菌(Mycobacterium Tuberculosis, MTB)，結(jié)核分枝桿菌復(fù)合群(Mycobacterium Tuberculosis Complex, MTBC)，分枝桿菌(Mycobacterium, MB)分別設(shè)計(jì)RPA特異性引物。結(jié)果顯示，隨著DNA模板濃度的降低，芯片內(nèi)檢測區(qū)的綠色熒光的亮度明顯降低，最后可檢測到10³ copies/mL的DNA模板，表明不僅能識別結(jié)核/非結(jié)核感染，還能高靈敏區(qū)分人結(jié)核分枝桿菌/牛結(jié)核分枝桿菌（圖2）。

圖2. Fd-MC對臨床結(jié)核病樣本診斷的驗(yàn)證。

  該研究工作通訊作者北航常凌乾教授。第一作者是博士研究生王之瑩。華西醫(yī)院檢驗(yàn)科主任應(yīng)斌武教授為共同通訊作者。文章第一單位為北航生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院和生物醫(yī)學(xué)工程高精尖創(chuàng)新中心。

  文章鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0956566321007004