【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，安光所光電子技術研究中心生物醫(yī)學光學研究室成功開發(fā)了一種集成全封閉微流控芯片和恒壓流體驅(qū)動技術的便攜式微流控核酸提取系統(tǒng)，能夠快速提取食源性和血液感染性病原體的核酸。
 

　　核酸提取是分子診斷、基因工程和DNA測序的基礎，對疾病檢測和遺傳研究至關重要。集成化微流控技術不僅提高了核酸提取的效率和準確性，還簡化了操作流程，為臨床應用和研究提供了更強大的支持。在各類微流控芯片中，集成試劑切換閥和試劑存儲腔的“微流控卡盒芯片”(以下簡稱“卡盒”)在試劑存儲、運輸保存、液流傳遞和多靶并檢等多個方面均優(yōu)勢明顯。傳統(tǒng)卡盒執(zhí)行片上試劑流傳輸時，通常依靠蠕動泵、注射器、液壓重力等作為動力源，穩(wěn)定性和可靠性相對欠佳，難以實現(xiàn)快速液流轉(zhuǎn)移與注射。此外，在核酸提取結(jié)束后，基于卡盒配置用于多靶并檢的等體積擴增反應體系同樣至關重要。實現(xiàn)上述目標需要精確控制卡盒中的流體傳遞過程。
 

　　研究團隊設計了一種新型卡盒，同步研發(fā)了恒壓流體驅(qū)動技術，整合組成了一種高效的便攜式微流控核酸提取系統(tǒng)。卡盒集成了試劑切換閥和多個試劑存儲腔，通過旋轉(zhuǎn)試劑切換閥可以連通不同的試劑腔室，解決了試劑順序驅(qū)動和竄擾等關鍵技術問題。恒壓流體驅(qū)動模塊則為卡盒內(nèi)部試劑流提供了穩(wěn)定的動力源。與傳統(tǒng)的蠕動泵、注射器和重力驅(qū)動模式相比，恒壓流體驅(qū)動可實現(xiàn)連續(xù)“無脈動”流體輸送，保證了試劑在卡盒微通道中傳輸時的穩(wěn)定性和可靠性，確保了提純核酸的質(zhì)量。此外，基于卡盒配置用于多靶并檢的等體積擴增反應體系，簡化了繁瑣的體系配置操作并確保了不同點位檢測結(jié)果的一致性。該系統(tǒng)已成功用于從牛奶、橙汁和血清中提取大腸桿菌(濃度為50 CFU/mL)的核酸。系統(tǒng)也被驗證可以從感染血清中提取乙型肝炎病毒、丙型肝炎病毒和人類免疫缺陷病毒的核酸(濃度為200 copies/mL)?？傊撓到y(tǒng)能夠為多種下游應用提供高純度的核酸。與可視化等溫擴增(如LAMP)檢測方法結(jié)合，可實現(xiàn)病原體的現(xiàn)場快速檢測。
 

　　研究成果發(fā)表在微流控領域知名期刊《分析化學雜志》(Analytica Chimica Acta)。安光所光電子技術研究中心與安徽醫(yī)科大學生物醫(yī)學工程學院聯(lián)合培養(yǎng)的碩士生周久建為第一作者，朱靈研究員和楊柯副研究員為共同通訊作者。
 

　　本研究得到了國家重點研發(fā)計劃(No. 2022YFC2302702700, No. 2022YFC2302703)，中國科學院青年創(chuàng)新促進會(No. 2021442)，醫(yī)工融合醫(yī)療裝備創(chuàng)新研究院培育項目(No. HFGJKXZX-YGRH-1-005)等支持。
 

不同壓力和時間條件下試劑轉(zhuǎn)移的特性及穩(wěn)定性