这款便携式多病种即时检测芯片让疾病检测不再受限于实验室
在当今全球化的时代，疾病的快速传播已成为一个不容忽视的世界性挑战。新冠疫情给我们上了一堂深刻的课，它让我们认识到快速、准确的疾病诊断对于控制传染病传播具有决定性作用。然而，传统的诊断方法往往面临着诸多限制：PCR检测虽然准确度高，但需要专业的实验室和训练有素的人员；快速检测虽然方便，但灵敏度和特异性往往不尽如人意；而且在偏远地区，由于医疗资源匮乏，许多人无法及时获得准确的诊断。如何开发一种既能保证检测质量，又便于操作的诊断工具，成为全球科研工作者努力的方向。近期，一项融合了光学、化学和生物学的创新成果引起了广泛关注，这项突破性的技术或将改变现有的疾病诊断模式，为全球公共卫生事业带来新的希望。
在偏远或资源有限的地区，快速准确地诊断疾病一直是一个巨大的挑战。传统的诊断方法要么需要复杂的设备和专业人员，要么准确度不够理想。现在，科学家们成功研制出便携式多疾病核酸检测设备——超灵敏光热RT-LAMP芯片(简称SPRC)，该研究将助力30分钟内实现疾病的现场精准快速诊断。这项创新成果为疾病诊断带来了新的希望。
开发具有即时诊断功能的便携式疾病检测系统在公共卫生、临床诊断、突发传染病应对以及资源匮乏地区的健康保障等方面具有重要意义。然而，如何实现上述系统兼具高灵敏度与特异性、操作简便、稳定性高以及成本低廉等优势，仍是一项重要技术挑战。
针对这一问题，研究团队成功研制出一种紧凑型高灵敏度光热等温扩增芯片，可同时检测多类型样本中的多种疾病。芯片上的核酸扩增通过LED照明或阳光聚焦驱动的等温扩增实现，在样品添加过程中自主富集核酸，检测限低至每微升0.2拷贝数。该研究通过120份血清及鼻咽拭子临床样本，实现了乙肝、丙肝、新冠、甲流、腺病毒以及艾滋病快速诊断，检测准确率为95%，特异性为97.5%。该设备可在医疗机构、检疫站和疾病监测站等场所广泛应用，助力快速精准检测。
这款芯片有什么特别之处？
- 便携易用
- 体积小巧，无需复杂的操作步骤
- 只需LED灯或阳光就能工作，不依赖昂贵的设备
- 检测成本低，每次检测仅需约1.62美元
- 检测速度快，30分钟内即可得到结果
- 高灵敏度设计
- 采用创新的双层过滤系统：
- 上层使用PES膜过滤杂质
- 下层使用经过特殊改性的Fusion5滤纸，能高效捕获核酸
- 可以将样本中的核酸浓缩约350倍
- 检测灵敏度高达0.2拷贝/微升
- 准确率达95%，特异性超过97.5%
- 多病种同时检测
- 一片芯片可同时检测多种疾病
- 已成功应用于乙肝、丙肝、流感和艾滋病毒的检测
- 能处理多种类型的样本，如血清和鼻咽拭子等
工作原理：巧妙运用光热转换
这款芯片的核心技术在于其独特的光热转换系统。科学家们在芯片上涂覆了一层精心设计的金膜，当光照射到金膜上时，会激发表面等离子体共振现象，产生热量。这个过程非常快速，仅需几飞秒（1飞秒=百万亿分之一秒）就能完成。产生的热量会均匀分布在金膜表面，为核酸扩增反应提供适宜的温度环境。
创新的样本处理方案
- 智能分流系统
- 设计了特殊的分流层，确保样本能均匀分配到各个反应室
- 使用改性后的壳聚糖寡糖提高核酸捕获效率
- 独特的双层过滤设计既能去除杂质又能富集目标物质
- 优化的反应体系
- 使用低熔点琼脂糖预凝胶化反应系统
- 延长试剂保存时间
- 提高检测的稳定性和可靠性
实际应用价值
这项技术的意义重大，尤其适合以下场景：
- 偏远地区的疾病筛查
- 突发公共卫生事件的快速响应
- 基层医疗机构的日常检测
- 大规模人群筛查
SPRC芯片的成功开发标志着即时检测技术迈入了新阶段。它不仅解决了传统检测方法存在的诸多问题，还为未来便携式诊断设备的发展提供了新思路。这项技术有望在全球范围内推广，让更多人能够获得便捷、准确的疾病诊断服务。
这项创新将检测技术、光学原理、化学反应和生物学完美结合，展现了科技创新的魅力。它不仅是一个技术突破，更是造福人类健康的重要进展。相信随着技术的进一步完善，这种便携式检测设备将在疾病防控中发挥越来越重要的作用。
