Микрофлюидика

Военно-медицинские исследования, том 9, Номер статьи: 11 (2022) Цитировать эту статью

10 тысяч доступов

13 цитат

4 Альтметрика

Подробности о метриках

Традиционные диагностические стратегии выявления инфекционных заболеваний требуют настольных инструментов, которые не подходят для тестирования на месте оказания медицинской помощи (POCT). Новая микрофлюидика, высокоминиатюрная, автоматическая и интегрированная технология, является потенциальной заменой традиционным методам в проведении быстрой, недорогой, точной диагностики на месте. Молекулярная диагностика широко используется в микрофлюидных устройствах как наиболее эффективный подход к обнаружению патогенов. В этом обзоре суммированы последние достижения в области молекулярной диагностики инфекционных заболеваний на основе микрофлюидики с академической и промышленной точки зрения. Во-первых, мы представляем типичные процессы нуклеиновых кислот на чипе, включая предварительную обработку образцов, амплификацию и считывание сигнала. Затем четыре категории микрофлюидных платформ сравниваются по характеристикам, достоинствам и недостаткам. Далее мы обсудим применение цифрового анализа для абсолютного количественного определения нуклеиновых кислот. Как классические, так и новейшие коммерческие устройства молекулярной диагностики на основе микрофлюидики обобщены как доказательство текущего статуса рынка. Наконец, мы предлагаем будущие направления диагностики инфекционных заболеваний на основе микрофлюидики.

Инфекционные заболевания возникают из-за патогенов, включая бактерии, вирусы и паразиты, имеющие глобальное распространение. В отличие от других заболеваний возбудители быстро заражаются и передаются между человеком и животными-носителями через инокуляцию, воздушную и водную среду [1]. Важное значение имеет профилактика инфекционных заболеваний как мера общественного здравоохранения. Существует три фундаментальные стратегии борьбы с инфекционными заболеваниями: (1) контроль источника инфекции; (2) блокирование путей передачи; и (3) защита уязвимых групп населения. Среди фундаментальных стратегий контроль источника инфекции считается наиболее важной стратегией из-за удобства и низкой стоимости. Крайне важны своевременная диагностика, изоляция и лечение инфицированных лиц, что требует быстрых, чувствительных и точных диагностических стратегий [2]. Современная диагностика инфекционных заболеваний обычно сочетает в себе клинические обследования, основанные на признаках и симптомах, и лабораторные исследования, такие как культура клеток и молекулярная диагностика, которые требуют хорошо обученного персонала, трудоемких процедур и дорогостоящего испытательного оборудования [3, 4]. Предотвращение вспышек инфекционных заболеваний требует быстрой, недорогой, точной диагностики на месте, особенно в районах с ограниченными ресурсами, где инфекционные заболевания обычно широко распространены и являются тяжелыми [5], равно как и лечение в дикой местности или на поле боя, где чрезвычайные ситуации непредсказуемы. случаются, но медицинская помощь ограничена [6]. В таких случаях микрофлюидика, технология, сочетающая в себе технологию микроэлектромеханических систем, нанотехнологии или материаловедение для точных манипуляций с жидкостями [7,8,9,10], предлагает новую возможность для тестирования на месте оказания медицинской помощи (POCT). ) инфекционных возбудителей за пределами больниц и лабораторий. Микрофлюидная технология позволяет сэкономить образцы и затраты на молекулярную диагностику во время вспышек заболеваний по сравнению с традиционной трудоемкой диагностикой. Распространение коронирусной болезни 2019 года (COVID-19) по всему миру было вызвано тяжелым острым респираторным синдромом коронавируса 2 (SARS-CoV-2); в результате вновь была подчеркнута важность микрофлюидики для своевременной профилактики и борьбы с пандемией [11,12,13]. По сравнению с традиционной диагностикой, микрофлюидная ПОКТ использует миниатюрные и портативные устройства, начиная от настольных анализаторов и заканчивая небольшими полосками с боковым потоком, которые проводят тесты вблизи мест отбора проб [14]. Эти тесты усовершенствованы для упрощения или отсутствия подготовки проб, быстрого усиления сигнала и чувствительного считывания сигнала, что приводит к короткой продолжительности и точным результатам в течение нескольких минут. Доступность и массовое производство инструментов на основе микрофлюидики расширили возможности их применения для экономичной и простой диагностики за пределами больницы, рядом с пациентом или даже дома.