Mikrofluidische Tests werden durch iPODs (The Integrated Portable Droplets System) für eine schnellere und tragbarere Zukunft transformiert. Das Integrated Portable Droplet System (iPODs)-Gerät bietet ein mobiles, erschwingliches und benutzerfreundliches Tröpfchenanalysesystem für schnelle Ergebnistests mit hoher Genauigkeit bei der Identifizierung und Quantifizierung von Bakterienarten.
Die Bedeutung von schnelllebigen Tests hat in unserer schnelllebigen Gesellschaft zugenommen. Point-of-Care-Tests (POCT) können mit Tröpfchenmikrofluidik schneller durchgeführt werden, sind jedoch nicht immer schlüssig und erfordern derzeit einige externe Arbeiten für eine optimale Nutzung.
Das Integrated Portable Droplets System oder iPODs wurde von Forschern des Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology (QIBEBT) Single Cell Center der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) entwickelt. Es basiert auf einem automatisierten, durchflussgesteuerten Tröpfchen-Reinjektions-Chip, der keine externen Pumpen oder eine präzise Flüssigkeitssteuerung erfordert, was Portabilität, niedrigere Kosten und eine benutzerfreundliche Tröpfchenanalysemethode bietet. Die Studie wurde kürzlich in der Zeitschrift Analytical Chemistry veröffentlicht.
Den Erkenntnissen der Forscher zufolge reduziert die automatische Bewegung der Tröpfchen durch das Gerät den Bedarf an manueller Handhabung, wodurch das Risiko von Fehlern, Kreuzkontamination und Probenverlust verringert wird.
Sie entdeckten auch, dass Proben mit R101-Werten zwischen 104 und 2 Bakterienkopien pro Mikroliter eine hohe Linearität aufwiesen. Die Fähigkeit der Linie, visuell anzuzeigen, wie gut das iPODs-Gerät (unabhängige Variable) die in der Probe vorhandenen Bakterienarten (die abhängige Variable) identifizieren und zählen kann, hängt davon ab, wie nahe der R2-Wert bei 1 liegt.
Zudem sind der Preis des Gerätes und die Folgekosten pro Einsatz in großem Umfang sparsam. Ein weiteres herausragendes und wichtiges Merkmal des Geräts ist seine Tragbarkeit, die es ermöglicht, es in einer Vielzahl von Situationen zu verwenden, beispielsweise in Außenumgebungen oder dezentralen Labors.
Laut LIU Fengyi, Doktorand und Erstautor der Studie, nimmt die Tragbarkeit des Geräts ab und, was noch wichtiger ist, die Entwicklung tröpfchenbasierter Nukleinsäure-Amplifikationstests für POCT wird eingeschränkt. „In früheren Berichten erfordert die Reinjektion von Tröpfchen zweifellos eine präzise Fluidkontrolle“, fügte er hinzu. Hier zeigen wir, wie die niedrigen Gerätekosten und der geringe Reagenzienverbrauch des Tröpfchen-Reinjektionschips den Versuchsaufbau und die Arbeitsweise erheblich vereinfachen.
Tröpfchen-Mikrofluidik-Tests umfassen die Gewinnung einer kleinen Flüssigkeitsmenge für die Analyse, was häufig die Zellmanipulation sowie die Einzelzell- oder Einzelmolekülanalyse umfasst. Schleifenvermittelte isothermale Amplifikation (LAMP) mit sehr geringen Mengen an quantitativer Detektion, die, wenn sie in Chargen durchgeführt werden, zu „Alles oder Nichts“ führen, ist ein Problem, das iPODs lösen.
Das Tröpfchen mit iPODs ist dank der digitalen LAMP extrem empfindlich und präzise bei der Bestimmung der Menge an Nukleinsäuren in der Probe. Der Nachteil ist, dass es ein präzises Flüssigkeitsmanagement und externe Pumpen erfordert, die beide die Tragbarkeit einschränken und die Kosten erhöhen. Laut Co-Autor und Co-Forscher GE Anle „präsentieren wir eine Tröpfchen-Reinjektionsmethode, die eine präzise Flüssigkeitssteuerung und Tröpfchenabgabe ohne externe Pumpen ermöglicht, bei der Tröpfchen passiv ausgerichtet und in Intervallen einzeln erfasst werden können.“
Bei iPODs sind der Tröpfchengenerator, das Heizgerät und der Fluoreszenzsignalleser in einer kleinen, einziehbaren Einheit integriert, wodurch eine zusätzliche Pumpe und ein präzises Flüssigkeitsmanagement überflüssig werden.
Damit diese Technologie ihr volles Potenzial ausschöpfen kann, sind zukünftige Änderungen erforderlich, darunter eine erhöhte Systemstabilität und die Aufnahme von Thermocycling-Modulen für die Tröpfchen-Digital-PCR (ddPCR). Das System wird benutzerfreundlicher, wenn weitere kostengünstige Chip-Materialien für die großtechnische, standardisierte Produktion und die Einführung von vollautomatischen Betriebsabläufen hinzugefügt werden.
Vom Single Cell Center, Prof. MA Bo ist der Hauptautor der Studie. „Sobald das Gerät vollständig entwickelt ist, hoffen wir, dass die Technologie in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt wird, von biochemischen Point-of-Care-Tests bis hin zu einem eher auf klinischen Studien basierenden Umfeld“, sagte er.
Quelle: scitechdaily
Günceleme: 07/05/2023 17:34