बातम्या

संसर्गजन्य रोग शोधण्यासाठी पारंपारिक निदान धोरणांमध्ये पॉइंट-ऑफ-केअर टेस्टिंग (POCT) साठी योग्य नसलेल्या बेंचटॉप उपकरणांचा वापर आवश्यक आहे.उदयोन्मुख मायक्रोफ्लुइडिक्स हे अत्यंत सूक्ष्म, स्वयंचलित आणि एकात्मिक तंत्रज्ञान आहे जे जलद, कमी किमतीच्या, अचूक ऑन-साइट निदानासाठी पारंपारिक पद्धतींना संभाव्य पर्याय आहे.रोगजनक शोधण्यासाठी सर्वात प्रभावी पद्धती म्हणून मायक्रोफ्लुइडिक उपकरणांमध्ये आण्विक निदान पद्धती मोठ्या प्रमाणावर वापरल्या जातात.हे पुनरावलोकन शैक्षणिक आणि औद्योगिक दोन्ही दृष्टीकोनातून संसर्गजन्य रोगांच्या मायक्रोफ्लुइडिक-आधारित आण्विक निदानातील अलीकडील प्रगती सारांशित करते.प्रथम, आम्ही नमुना प्रीट्रीटमेंट, अॅम्प्लीफिकेशन आणि सिग्नल रीडिंगसह न्यूक्लिक अॅसिडच्या विशिष्ट ऑन-चिप प्रक्रियेचे वर्णन करतो.त्यानंतर चार प्रकारच्या मायक्रोफ्लुइडिक प्लॅटफॉर्मची वैशिष्ट्ये, फायदे आणि तोटे यांची तुलना केली जाते.पुढे, आम्ही न्यूक्लिक अॅसिडच्या परिपूर्ण परिमाणासाठी डिजिटल अॅसेच्या वापरावर चर्चा करू.बाजाराच्या सद्यस्थितीचा पुरावा म्हणून शास्त्रीय आणि अलीकडील व्यावसायिक मायक्रोफ्लुइडिक-आधारित आण्विक निदान उपकरणांचा सारांश दिला जातो.शेवटी, आम्ही संसर्गजन्य रोगांच्या मायक्रोफ्लुइडिक निदानासाठी भविष्यातील दिशानिर्देश प्रस्तावित करतो.
संसर्गजन्य रोग जीवाणू, विषाणू आणि परजीवी यांसह रोगजनकांमुळे होतात, जे संपूर्ण जगात वितरीत केले जातात.इतर रोगांप्रमाणेच, रोगजनक त्वरीत संक्रमित होतात आणि लसीकरण, हवा आणि पाण्याच्या माध्यमाद्वारे मानव आणि यजमान प्राण्यांमध्ये पसरतात [१].संसर्गजन्य रोग प्रतिबंध सार्वजनिक आरोग्य उपाय म्हणून गंभीर आहे.संसर्गजन्य रोगांचा सामना करण्यासाठी तीन मुख्य धोरणे: (1) संसर्गाच्या स्त्रोतावर नियंत्रण;(2) प्रेषण मार्गात व्यत्यय;(3) संवेदनाक्षम लोकसंख्येचे संरक्षण.मुख्य रणनीतींपैकी, त्याच्या सोयी आणि कमी खर्चामुळे संक्रमणाच्या स्त्रोतावर नियंत्रण ठेवणे ही सर्वात महत्वाची रणनीती मानली जाते.संक्रमित व्यक्तींचे जलद निदान, अलगाव आणि उपचार गंभीर आहेत, त्यासाठी जलद, संवेदनशील आणि अचूक निदान धोरणे आवश्यक आहेत [२].संसर्गजन्य रोगांचे सध्याचे निदान सहसा चिन्हे आणि लक्षणे आणि प्रयोगशाळेतील अभ्यास जसे की सेल कल्चर आणि आण्विक डायग्नोस्टिक्सवर आधारित क्लिनिकल तपासणी एकत्र करते, ज्यासाठी प्रशिक्षित कर्मचारी, श्रम-केंद्रित प्रक्रिया आणि महाग चाचणी उपकरणे आवश्यक असतात [3, 4].संसर्गजन्य रोगाचा प्रादुर्भाव रोखण्यासाठी जलद, स्वस्त आणि अचूक स्थानिक निदान आवश्यक आहे, विशेषत: संसाधन-मर्यादित भागात जेथे संसर्गजन्य रोग सामान्य आणि गंभीर आहेत [५], तसेच वाळवंटात किंवा रणांगणावर उपचार, जेथे आपत्कालीन परिस्थिती अप्रत्याशित आहे..वैद्यकीय सेवा मर्यादित आहे [६].या संदर्भात, मायक्रोफ्लुइडिक्स हे एक तंत्रज्ञान आहे जे सूक्ष्म इलेक्ट्रोमेकॅनिकल सिस्टीम तंत्रज्ञान, नॅनोटेक्नॉलॉजी किंवा अचूक द्रव हाताळणी [7,8,9,10] साठी सामग्री विज्ञान एकत्र करते, पॉइंट-ऑफ-केअर डिटेक्शन (POCT) साठी नवीन शक्यता प्रदान करते.) रुग्णालये आणि प्रयोगशाळांच्या बाहेर संसर्गजन्य एजंट.पारंपारिक वेळ घेणार्‍या निदानाच्या तुलनेत, मायक्रोफ्लुइडिक तंत्रज्ञान रोगाच्या उद्रेकादरम्यान आण्विक निदानासाठी नमुना आणि खर्च बचत देते.कोरोनाव्हायरस रोग 2019 (COVID-19) चा जागतिक प्रसार गंभीर तीव्र श्वसन सिंड्रोम कोरोनाव्हायरस 2 (SARS-CoV-2) मुळे होतो, त्यामुळे साथीच्या रोगाचा वेळेवर प्रतिबंध आणि नियंत्रणासाठी मायक्रोफ्लुइडिक्सच्या महत्त्वावर पुन्हा जोर देण्यात आला आहे [११, १२. , 13].पारंपारिक डायग्नोस्टिक्सच्या विपरीत, मायक्रोफ्लुइडिक पीओसीटी सॅम्पलिंग पॉईंट [१४] जवळ चाचणी करण्यासाठी बेंचटॉप विश्लेषकांपासून लहान साइडस्ट्रीम चाचणी पट्ट्यांपर्यंतची लहान पोर्टेबल उपकरणे वापरते.या चाचण्यांमध्ये साधेपणाने किंवा कोणतेही नमुना तयार करणे, वेगवान सिग्नल प्रवर्धन आणि संवेदनशील सिग्नल रीडिंगची वैशिष्ट्ये आहेत ज्यामुळे कमी कालावधी आणि काही मिनिटांत अचूक परिणाम मिळतात.मायक्रोफ्लुइडिक-आधारित हेल्थकेअर साधनांची उपलब्धता आणि मोठ्या प्रमाणावर उत्पादनामुळे त्यांच्या किफायतशीर आणि थेट डायग्नोस्टिक ऍप्लिकेशन्स हॉस्पिटलच्या बाहेर, रूग्णाच्या जवळ आणि घरातही वाढले आहेत.
संसर्गजन्य रोगांचे निदान करण्यासाठी विद्यमान धोरणांपैकी, आण्विक निदान हे सर्वात संवेदनशील आहे [15, 16].याव्यतिरिक्त, कोविड-19 चा सतत शोध घेण्यासाठी आण्विक डायग्नोस्टिक्सचा वापर अनेकदा सुवर्ण मानक म्हणून केला जातो, ज्यामुळे रोगप्रतिकारक प्रतिसाद सुरू होण्यापूर्वी आरएनए किंवा डीएनएच्या विषाणू-विशिष्ट क्षेत्रांचा थेट शोध घेता येतो [१७, १८].सध्याच्या पुनरावलोकनात, आम्ही शैक्षणिक दृष्टीकोनातून भविष्यातील औद्योगिक दृष्टीकोनातून (चित्र 1) संसर्गजन्य रोगांसाठी मायक्रोफ्लुइडिक्स-आधारित आण्विक निदान प्रक्रियांमध्ये नवीनतम प्रगती सादर करतो.आम्ही न्यूक्लिक अॅसिड शोधण्याच्या तीन महत्त्वाच्या पायऱ्यांसह सुरुवात करू: ऑन-चिप नमुना प्रीट्रीटमेंट, न्यूक्लिक अॅसिड अॅम्प्लिफिकेशन आणि सिग्नल रीडिंग.त्यानंतर आम्ही विविध प्रकारच्या मायक्रोफ्लुइडिक प्लॅटफॉर्मची त्यांच्या रचना आणि कार्याशी तुलना केली, अनन्य वैशिष्ट्ये (शक्ती आणि कमकुवतता) दर्शविते.डिजिटल न्यूक्लिक अॅसिड शोधण्यावर पुढे चर्चा केली जाते आणि संसर्गजन्य रोगजनक रेणूंच्या अचूक प्रमाणासाठी तिसऱ्या पिढीच्या तंत्रज्ञानाचे उदाहरण म्हणून दिले जाते.याव्यतिरिक्त, आण्विक निदानासाठी मायक्रोफ्लुइडिक पीओसीटी मार्केटची सद्य स्थिती प्रदर्शित करण्यासाठी अनेक विशिष्ट आणि नवीनतम व्यावसायिक POCT उपकरणे सादर केली जातील.आम्ही भविष्यातील अनुप्रयोगांसाठी आमची दृष्टी देखील चर्चा करू आणि स्पष्ट करू.
न्यूक्लिक अॅसिड शोधण्यासाठी मायक्रोफ्लुइडिक चिप्सचे मॉड्यूल त्यांच्या कार्यांनुसार तीन श्रेणींमध्ये विभागले जाऊ शकतात (नमुने, ओळख आणि सिग्नलिंग) [१९].या मॉड्यूल्समध्ये, सॅम्पलिंग मॉड्युलमध्ये प्रामुख्याने सॅम्पल लिसिस आणि न्यूक्लिक अॅसिड एक्सट्रॅक्शन लक्षात येते.सेन्सर मॉड्यूल मुख्यत्वे न्यूक्लिक अॅसिड सिग्नलचे रूपांतरण आणि प्रवर्धन नियंत्रित करते.सिग्नलिंग मॉड्यूल सेन्सिंग मॉड्यूलद्वारे रूपांतरित आणि प्रक्रिया केलेले सिग्नल शोधते.चिपवर न्यूक्लिक अॅसिड शोधण्याच्या प्रक्रियेवर आधारित, आम्ही "इनपुट आणि आउटपुट" फंक्शन ओळखू शकणार्‍या विविध चिप्सचा सारांश देऊ.
न्यूक्लिक अॅसिड शोधण्याची पहिली पायरी म्हणजे न्यूक्लिक अॅसिड काढणे, म्हणजे मूळ नमुन्यापासून लक्ष्य न्यूक्लिक अॅसिड वेगळे करणे.न्यूक्लिक अॅसिड काढणे इतर आण्विक दूषित घटकांपासून न्यूक्लिक अॅसिड शुद्ध करण्यासाठी, न्यूक्लिक अॅसिड रेणूंच्या प्राथमिक संरचनेची अखंडता सुनिश्चित करण्यासाठी आणि परिणाम ऑप्टिमाइझ करण्यासाठी केले जाते.न्यूक्लिक अॅसिड काढण्यासाठी आवश्यक नमुना लिसिस आणि न्यूक्लिक अॅसिड कॅप्चर आवश्यक आहे, ज्याची गुणवत्ता आणि कार्यक्षमतेचा संशोधन आणि निदान परिणामांवर मोठा प्रभाव पडतो.निष्कर्षण दरम्यान कोणतेही सूक्ष्म दुष्परिणाम पुढील शोध मर्यादित करू शकतात.उदाहरणार्थ, पॉलिमरेझ चेन रिएक्शन (पीसीआर) आणि लूप आयसोथर्मल अॅम्प्लीफिकेशन (एलएएमपी) पद्धती न्यूक्लिक अॅसिड अलगाव अभिकर्मकांमध्ये इथेनॉल आणि आयसोप्रोपॅनॉल सारख्या काही अवशिष्ट सेंद्रिय सॉल्व्हेंट्सद्वारे प्रतिबंधित आहेत [२०].लिक्विड-लिक्विड एक्स्ट्रॅक्शन आणि सॉलिड-फेज एक्सट्रॅक्शन या न्यूक्लिक अॅसिड वेगळे करण्यासाठी सर्वात लोकप्रिय पद्धती आहेत [२१], तथापि, चिपवर द्रव-द्रव काढणे अत्यंत मर्यादित आहे, कारण द्रव-द्रव निष्कर्षणात वापरल्या जाणार्‍या अभिकर्मकांमुळे बहुतेक मायक्रोफ्लुइडिक चिप्स गंजतात. .येथे, आम्ही मायक्रोएरे-आधारित सॉलिड फेज एक्सट्रॅक्शन पद्धती हायलाइट करतो आणि त्यांचे फायदे आणि तोटे यांची तुलना करतो.
सिलिकॉन ही बायोकॉम्पॅटिबिलिटी, स्थिरता आणि सुधारणेच्या सुलभतेमुळे न्यूक्लिक अॅसिडशी सुसंगत सब्सट्रेट सामग्री आहे [२२].महत्त्वाचे म्हणजे, जेव्हा सिलिका किंवा इतर सामग्रीसह सुधारित केले जाते, तेव्हा हे संमिश्र उच्च pH, कमी मीठ द्रावणांसह कमी पीएच, उच्च मीठ स्थितीत नकारात्मक चार्ज केलेले न्यूक्लिक अॅसिड शोषण्याचे गुणधर्म प्रदर्शित करते.या घटनेच्या आधारे, न्यूक्लिक अॅसिड शुद्ध करणे शक्य आहे.
सिलिका-आधारित सामग्रीचे विविध प्रकार मायक्रोफ्लुइडिक्समध्ये न्यूक्लिक अॅसिड काढण्यासाठी वापरले गेले आहेत, जसे की सिलिका मणी, पावडर, मायक्रोफायबर फिल्टर आणि सिलिका झिल्ली [२३, २४, २५, २६].सामग्रीच्या गुणधर्मांवर अवलंबून, सिलिकॉन-आधारित सामग्री मायक्रोक्रिकेटमध्ये वेगवेगळ्या प्रकारे वापरली जाऊ शकते.उदाहरणार्थ, सिलिका ग्रॅन्युल्स, पावडर आणि व्यावसायिक नॅनोफिल्टर्स हे मायक्रोफ्लुइडिक चिप्सच्या छिद्रांमध्ये किंवा मायक्रोचॅनेलमध्ये सहजपणे ठेवता येतात आणि नमुन्यांमधून न्यूक्लिक अॅसिड काढण्यास मदत करतात [27, 28, 29].पृष्ठभाग-सुधारित सिलिका झिल्ली देखील कमी खर्चात रोगजनकांपासून डीएनए जलद शुद्ध करण्यासाठी वापरली जाऊ शकते.उदाहरणार्थ, वांग एट अल.[३०] काइटोसन ऑलिगोसॅकराइडसह लेपित सिलिका मेम्ब्रेनसह व्हेसिकल-मध्यस्थ साखळी एक्सचेंजसह विकृत प्रवर्धन प्रतिक्रिया एकत्रित करून, एक बहुमुखी पोर्टेबल प्रणाली सादर केली गेली ज्याने 102-108 वसाहती तयार करणारी एकके यशस्वीरित्या शोधली.(CFU)/ml Vibrio parahaemolyticus., आणि व्हायरसची उपस्थिती सहज दिसत होती.पॉवेल आणि इतर.[३१] सिलिकॉन-आधारित मायक्रोएरे नंतर हिपॅटायटीस सी व्हायरस (HCV), मानवी इम्युनोडेफिशियन्सी व्हायरस (HIV), झिका व्हायरस आणि मानवी पॅपिलोमाव्हायरस आणि स्वयंचलित प्रसार शोधण्यासाठी वापरण्यात आले, ज्यामध्ये RNA विषाणू कॅप्चर करण्यासाठी 1.3 μl टॉर्टुअस मायक्रोरेक्टर विकसित केले गेले.आणि सिटू अॅम्प्लीफिकेशन करा.या पद्धतींव्यतिरिक्त, पृष्ठभाग-सुधारित सिलिका मायक्रोकॉलम्स देखील न्यूक्लिक अॅसिड काढण्यात महत्त्वाची भूमिका बजावतात, कारण बदलणाऱ्या सामग्रीची भूमिती आणि गुणधर्म निष्कर्षण कार्यक्षमता मोठ्या प्रमाणात वाढवतात.चेन आणि इतर.[३२] एमिनो-लेपित सिलिकॉन मायक्रोकॉलम्सवर आधारित कमी-सांद्रता असलेल्या आरएनएच्या पृथक्करणासाठी मायक्रोफ्लुइडिक प्लॅटफॉर्म प्रस्तावित केले.हे मायक्रोफ्लुइडिक उपकरण सिलिकॉन सब्सट्रेटवर 0.25 सेमी 2 मायक्रोपिलरच्या अॅरेला एकत्रित करते ज्यामुळे उच्च पृष्ठभागाच्या क्षेत्रफळ ते व्हॉल्यूम गुणोत्तर डिझाइनद्वारे उच्च निष्कर्षण कार्यक्षमता प्राप्त होते.या डिझाइनचा फायदा असा आहे की मायक्रोफ्लुइडिक उपकरण 95% पर्यंत न्यूक्लिक अॅसिड काढण्याची कार्यक्षमता प्राप्त करू शकते.या सिलिकॉन-आधारित रणनीती कमी खर्चात वेगाने न्यूक्लिक अॅसिड वेगळे करण्याचे मूल्य प्रदर्शित करतात.मायक्रोफ्लुइडिक चिप्सच्या संयोजनात, सिलिकॉन-आधारित निष्कर्षण धोरणे केवळ न्यूक्लिक अॅसिड शोधण्याची कार्यक्षमता वाढवू शकत नाहीत, परंतु विश्लेषणात्मक उपकरणांचे सूक्ष्मीकरण आणि एकत्रीकरण देखील सुलभ करतात [२०].
चुंबकीय पृथक्करण पद्धती बाह्य चुंबकीय क्षेत्राच्या उपस्थितीत न्यूक्लिक अॅसिड वेगळे करण्यासाठी चुंबकीय कण वापरतात.सामान्यतः वापरल्या जाणार्‍या चुंबकीय कणांमध्ये Fe3O4 किंवा γ-Fe2O3 चुंबकीय कण सिलिका, एमिनो आणि कार्बोक्सिल [३३,३४,३५,३६] सह लेपित असतात.सिलिकॉन-आधारित SPE पद्धतींच्या तुलनेत चुंबकीय कणांचे वेगळे वैशिष्ट्य म्हणजे बाह्य चुंबकांद्वारे हाताळणी आणि नियंत्रण सुलभ करणे.
न्यूक्लिक अॅसिड आणि सिलिका यांच्यातील इलेक्ट्रोस्टॅटिक परस्परसंवादाचा वापर करून, उच्च मीठ आणि कमी पीएचच्या परिस्थितीत, न्यूक्लिक अॅसिड सिलिका-लेपित चुंबकीय कणांच्या पृष्ठभागावर शोषले जातात, तर कमी मीठ आणि उच्च पीएचच्या परिस्थितीत, रेणू धुतले जाऊ शकतात. पुन्हा.सिलिका-लेपित चुंबकीय मणी चुंबकीय नियंत्रित गती [३७] वापरून मोठ्या आकारमानाच्या नमुन्यांमधून (४०० μL) DNA काढणे शक्य करतात.प्रात्यक्षिक म्हणून, रॉड्रिग्ज-मॅटोस आणि इतर.[३८] चुंबकीय मण्यांच्या वेगवेगळ्या चेंबर्समध्ये हस्तांतरण नियंत्रित करण्यासाठी ट्यून करण्यायोग्य चुंबकांचा वापर केला.सिलिका-कोटेड चुंबकीय कणांवर आधारित, LAMP रिव्हर्स ट्रान्सक्रिप्शन डिटेक्शन (RT-LAMP) साठी सांडपाण्याच्या नमुन्यांमधून SARS-CoV-2 जीनोमिक RNA च्या 470 प्रती/mL काढता येतात आणि प्रतिसाद 1 तासाच्या आत वाचता येतो.उघड्या डोळा (Fig. 2a).
चुंबकीय आणि सच्छिद्र सामग्रीवर आधारित उपकरणे.SARS-CoV-2 RNA डिटेक्शनसाठी IFAST RT-LAMP मायक्रोफ्लुइडिक उपकरणाचा संकल्पनात्मक आकृती ([38] वरून रुपांतरित).b बुकल स्वॅब न्यूक्लिक अॅसिडच्या dSPE साठी केंद्रापसारक सूक्ष्म उपकरण ([39] पासून रुपांतरित).c FTA® कार्ड ([50] वरून रुपांतरित) वापरून अंगभूत स्वयं-संचालित नमुना केंद्रक.d फ्यूजन 5 फिल्टर पेपर chitosan सह सुधारित ([51] पासून रुपांतरित).SARS-CoV-2 गंभीर तीव्र श्वसन सिंड्रोम कोरोनाव्हायरस 2, RT-LAMP रिव्हर्स ट्रान्सक्रिप्शन लूप मेडिएटेड आइसोथर्मल अॅम्प्लिफिकेशन, FTA फाइंडर्स तंत्रज्ञान भागीदार, NA न्यूक्लिक अॅसिड
न्यूक्लिक अॅसिडच्या फॉस्फेट पाठीचा कणा जोडण्यासाठी सकारात्मक चार्ज केलेले चुंबकीय कण आदर्श आहेत.विशिष्ट मीठ एकाग्रतेवर, न्यूक्लिक अॅसिडचे नकारात्मक चार्ज केलेले फॉस्फेट गट चुंबकीय संमिश्र कणांच्या पृष्ठभागावर सकारात्मक चार्ज केले जाऊ शकतात.म्हणून, न्यूक्लिक अॅसिड्स काढण्यासाठी खडबडीत पृष्ठभाग आणि अमीनो गटांची उच्च घनता असलेले चुंबकीय नॅनोकण विकसित केले गेले.चुंबकीय पृथक्करण आणि अवरोधित केल्यानंतर, चुंबकीय नॅनोपार्टिकल्स आणि डीएनए कॉम्प्लेक्स थेट पीसीआरमध्ये वापरले जाऊ शकतात, जे जटिल आणि वेळ घेणारे शुद्धीकरण आणि उत्सर्जन ऑपरेशन्स [३५] ची गरज दूर करते.नकारात्मक कार्बोक्झिल गटांसह लेपित चुंबकीय नॅनोकणांचा वापर उच्च एकाग्रता पॉलिथिलीन ग्लायकोल आणि सोडियम क्लोराईड द्रावण [३६] मध्ये पृष्ठभागांवर शोषलेल्या न्यूक्लिक अॅसिड वेगळे करण्यासाठी देखील केला गेला आहे.या पृष्ठभाग-सुधारित चुंबकीय मण्यांसह, डीएनए निष्कर्षण त्यानंतरच्या प्रवर्धनाशी सुसंगत आहे.डिग्नान आणि इतर.[३९] न्यूक्लिक अॅसिड प्रीट्रीटमेंटसाठी स्वयंचलित आणि पोर्टेबल सेंट्रीफ्यूगल मायक्रोफ्लुइडिक प्लॅटफॉर्मचे वर्णन केले आहे, जे गैर-तांत्रिक कर्मचार्‍यांना साइटवर वापरण्याची परवानगी देते.याव्यतिरिक्त, LAMP सह पृथक DNA ची सुसंगतता, पॉइंट-ऑफ-केअर न्यूक्लिक अॅसिड विश्लेषणासाठी योग्य असलेली पद्धत, पुढे किमान उपकरणे आवश्यकता आणि कलरमेट्रिक अॅसेससाठी उपयुक्तता दर्शवते (चित्र 2b).
चुंबकीय मणी पद्धती स्वयंचलित निष्कर्षणाची शक्यता देतात, त्यापैकी काही व्यावसायिक स्वयंचलित न्यूक्लिक अॅसिड एक्स्ट्रॅक्टर्समध्ये अस्तित्वात आहेत [किंगफिशर;थर्मोफिशर (वॉल्थम, एमए, यूएसए), QIAcube® HT;CapitalBio (बीजिंग, चीन) आणि Biomek®;बेकमन (मियामी, यूएसए).), फ्लोरिडा, यूएसए)].चुंबकीय मणी मायक्रोफ्लुइडिक्ससह एकत्रित करण्याचे फायदे न्यूक्लिक अॅसिडच्या कार्यक्षम स्वयंचलित निष्कर्षणासाठी वापरले जाऊ शकतात, जे संभाव्यत: आण्विक निदान विकसित करू शकतात;तथापि, चुंबकीय मण्यांच्या चुंबकीय मण्यांच्या अचूक फेरफारासाठी चुंबकीय मण्यांचे संयोजन अजूनही जटिल नियंत्रण प्रणालींवर अवलंबून आहे, जे व्यावसायिक उत्पादनांची लोकप्रियता अवजड आणि महाग असल्याचे स्पष्ट करते, जे POCT मध्ये चुंबकीय मण्यांच्या पुढील वापरास मर्यादित करते.
सुधारित नायट्रोसेल्युलोज फिल्टर्स, फाइंडर्स टेक्नॉलॉजी असोसिएट्स (FTA) कार्ड्स, पॉलिएथरसल्फोन-आधारित फिल्टर पेपर्स आणि ग्लाइकन-कोटेड मटेरियल यांसारख्या अनेक सच्छिद्र सामग्रीचा देखील न्यूक्लिक अॅसिड शोधण्यासाठी वापर केला गेला आहे [40, 41, 42, 43, 44].सच्छिद्र तंतुमय पदार्थ जसे की तंतुमय कागदाचा वापर प्रथम डीएनए विलग करण्यासाठी दीर्घ-अडकलेल्या डीएनए रेणूंना तंतूंसह शारीरिकरित्या अडकवून वापरण्यात आला.लहान छिद्रांमुळे डीएनए रेणूंचे मजबूत शारीरिक प्रतिबंध होतात, जे डीएनए निष्कर्षणावर सकारात्मक परिणाम करतात.तंतुमय कागदाच्या वेगवेगळ्या छिद्र आकारांमुळे, निष्कर्षण कार्यक्षमता डीएनए प्रवर्धन [45, 46] च्या गरजा पूर्ण करू शकत नाही.FTA कार्ड हे फॉरेन्सिक औषधाच्या क्षेत्रात वापरले जाणारे व्यावसायिक फिल्टर पेपर आहे आणि आण्विक निदानाच्या इतर क्षेत्रांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते.सेल्युलोज फिल्टर पेपरचा वापर करून नमुन्यातील सेल झिल्ली लाइझ करण्यासाठी विविध रसायने वापरून, सोडलेला DNA 2 वर्षांपर्यंत खराब होण्यापासून संरक्षित केला जातो.अगदी अलीकडे, SARS-CoV-2, लेशमॅनियासिस आणि मलेरिया [47,48,49] यासह विविध रोगजनकांच्या आण्विक शोधासाठी गर्भवती सेल्युलोज पेपर विकसित केला गेला आहे.पृथक प्लाझ्मामधील एचआयव्ही थेट लायज्ड केले जाते, आणि विषाणूचे न्यूक्लिक अॅसिड कंसेंट्रेटरमध्ये तयार केलेल्या FTA® फ्लो मेम्ब्रेनमध्ये समृद्ध होते, ज्यामुळे न्यूक्लिक अॅसिड [५०] (चित्र 2c) चे कार्यक्षम उत्पादन होऊ शकते.एफटीए कार्ड वापरून न्यूक्लिक अॅसिड शोधण्यात मुख्य समस्या ही आहे की ग्वानिडाइन आणि आयसोप्रोपॅनॉल सारखी रसायने त्यानंतरच्या प्रवर्धन प्रतिक्रियांना प्रतिबंधित करतात.या समस्येचे निराकरण करण्यासाठी, आम्ही Fusion 5 chitosan-सुधारित फिल्टर पेपर विकसित केला आहे, जो अत्यंत कार्यक्षम न्यूक्लिक अॅसिड काढण्यासाठी DNA रेणू आणि तंतुमय फिल्टर पेपर आणि chitosan-सुधारित संयुगांवर DNA चे इलेक्ट्रोस्टॅटिक शोषण या दोन्हीचे फायदे एकत्र करतो. ..फिल्टर तंतू [५१] (चित्र २d).त्याचप्रमाणे, झु et al.[५२] झिका विषाणू आरएनएचे जलद अलगाव आणि शोध घेण्यासाठी इन सिटू केशिका मायक्रोफ्लुइडिक प्रणालीवर आधारित चिटोसन-सुधारित पीसीआर पद्धतीचे प्रात्यक्षिक केले.chitosan च्या चालू/बंद स्विच गुणधर्मावर आधारित, अनुक्रमे मिश्रित लाइसेट/पीसीआर माध्यमात न्यूक्लिक अॅसिड्स शोषले/शोषले जाऊ शकतात.चालू आणि बंद", pH ला प्रतिसाद देणारा.
वर नमूद केल्याप्रमाणे, या रणनीती विविध घन फेज सामग्रीचे फायदे एकत्र करतात आणि मायक्रोफ्लुइडिक्समध्ये न्यूक्लिक अॅसिड काढण्याची कार्यक्षमता वाढवतात.व्यावहारिक अनुप्रयोगांमध्ये, या सामग्रीचा मोठ्या प्रमाणात वापर करणे किफायतशीर आहे आणि या सामग्रीसह सामान्य सामग्रीचे योग्य पृष्ठभाग उपचार किंवा पृष्ठभाग सुधारणे देखील त्यांचे कार्य टिकवून ठेवू शकतात.म्हणूनच, असे मानले जाते की प्रायोगिक अभ्यासानंतर या धोरणांच्या अंमलबजावणीमुळे खर्च कमी होऊ शकतो.
मायक्रोफ्लुइडिक प्लॅटफॉर्मवरील न्यूक्लिक अॅसिड चाचणी अनेकदा लहान नमुना व्हॉल्यूम (< 100 μl) वापरते, म्हणून डाउनस्ट्रीम डिटेक्शनसाठी (ऑप्टिकल, इलेक्ट्रिकल आणि चुंबकीय) सोयीस्कर सिग्नलमध्ये रूपांतर करण्यासाठी विशिष्ट प्रोबसह लक्ष्य न्यूक्लिक अॅसिडचे विस्तार आवश्यक आहे [५३, 54]. मायक्रोफ्लुइडिक प्लॅटफॉर्मवरील न्यूक्लिक अॅसिड चाचणी अनेकदा लहान नमुना व्हॉल्यूम (< 100 μl) वापरते, म्हणून डाउनस्ट्रीम डिटेक्शनसाठी (ऑप्टिकल, इलेक्ट्रिकल आणि चुंबकीय) सोयीस्कर सिग्नलमध्ये रूपांतर करण्यासाठी विशिष्ट प्रोबसह लक्ष्य न्यूक्लिक अॅसिडचे विस्तार आवश्यक आहे [५३, 54]. При тестировании нуклеиновых кислот на микрожидкостных платформах часто используются небольшие объемы образцов (< 100 мкл), поэтому требуется амплификация целевых нуклеиновых кислот с помощью специальных зондов для преобразования в сигнал, удобный для последующего обнаружения (оптического, электрического и магнитного) [53, 54]. मायक्रोफ्लुइडिक प्लॅटफॉर्मवर न्यूक्लिक अॅसिडची चाचणी करताना, लहान नमुना व्हॉल्यूम (<100 µL) अनेकदा वापरले जातात, त्यामुळे पुढील शोध (ऑप्टिकल, इलेक्ट्रिकल आणि चुंबकीय) साठी सोयीस्कर सिग्नलमध्ये रूपांतरित करण्यासाठी विशेष प्रोबसह लक्ष्य न्यूक्लिक अॅसिडचे प्रवर्धन आवश्यक आहे. [५३, ५४].. ].微流控 平台 平台 上 核酸 检测 使用 （（（<100 µL） ， 因此 因此 需要 特定 探针 目标 ， ， 以 为 下游 （（（（） 的 信号 信号]. Обнаружение нуклеиновых кислот на микрожидкостных платформах обычно использует небольшие объемы образцов (<100 мкл), что требует амплификации целевых нуклеиновых кислот с помощью специальных зондов для преобразования в сигналы для последующего обнаружения (оптического, электрического и магнитного) [53, 54]]. मायक्रोफ्लुइडिक प्लॅटफॉर्मवर न्यूक्लिक अॅसिड शोधण्यासाठी सामान्यत: लहान सॅम्पल व्हॉल्यूम (<100 μl) वापरतात, ज्यासाठी विशेष प्रोबसह लक्ष्य न्यूक्लिक अॅसिडचे विस्तारीकरण आवश्यक असते आणि त्यानंतरच्या शोधासाठी सिग्नलमध्ये रूपांतरित करण्यासाठी (ऑप्टिकल, इलेक्ट्रिकल आणि चुंबकीय) [53, 54]] .मायक्रोफ्लुइडिक्समधील न्यूक्लिक अॅसिड प्रवर्धन देखील प्रतिक्रियांना गती देऊ शकते, शोध मर्यादा ऑप्टिमाइझ करू शकते, नमुना आवश्यकता कमी करू शकते आणि शोध अचूकता सुधारू शकते [55, 56].अलिकडच्या वर्षांत, वेगवान आणि अचूक शोध लागल्यामुळे, पीसीआर आणि काही समतापीय प्रवर्धन प्रतिक्रियांसह मायक्रोफ्लुइडिक्समध्ये विविध न्यूक्लिक अॅसिड अॅम्प्लिफिकेशन पद्धती लागू केल्या गेल्या आहेत.हा विभाग मायक्रोफ्लुइडिक प्रणालीवर आधारित न्यूक्लिक अॅसिड शोधण्याच्या पद्धतींचा सारांश देईल.
पीसीआर हे जीवाच्या डीएनए प्रतिकृती प्रक्रियेचे अनुकरण आहे, ज्याच्या सिद्धांताचे इतरत्र तपशीलवार वर्णन केले आहे आणि येथे चर्चा केली जाणार नाही.PCR घातांक दराने लक्ष्यित DNA/RNA ची फारच कमी प्रमाणात वाढ करू शकते, ज्यामुळे PCR हे न्यूक्लिक ऍसिडचे जलद शोधण्याचे एक शक्तिशाली साधन बनते.अलिकडच्या दशकांमध्ये, पॉइंट-ऑफ-केअर डायग्नोस्टिक्स [५७, ५८] च्या गरजा पूर्ण करण्यासाठी पीसीआर थर्मल सायकलिंग सिस्टमसह सुसज्ज अनेक पोर्टेबल मायक्रोफ्लुइडिक उपकरणे विकसित केली गेली आहेत.वेगवेगळ्या तापमान नियंत्रण पद्धतींनुसार ऑन-चिप पीसीआरला चार प्रकारांमध्ये (पारंपारिक, सतत प्रवाह, अवकाशीय स्विच आणि संवहनी पीसीआर) विभागले जाऊ शकते [५९].उदाहरणार्थ, Gee et al.[६०] SARS-CoV-2, इन्फ्लूएंझा A आणि B विषाणूंच्या मल्टिप्लेक्स तपासणीसाठी त्यांच्या स्वत:च्या मायक्रोफ्लुइडिक प्लॅटफॉर्मवर डायरेक्ट रिव्हर्स ट्रान्सक्रिप्शन क्वांटिटेटिव्ह PCR (RT-qPCR) पद्धत विकसित केली आहे (चित्र 3a).पार्क आणि इतर.[६१] पातळ फिल्म पीसीआर, इलेक्ट्रोड्स आणि बोटांनी चालवलेले पॉलीडिमेथिलसिलॉक्सेन-आधारित मायक्रोफ्लुइडिक मॉड्यूल एकत्रित करून एक साधी रोगजनक विश्लेषण चिप तयार केली.तथापि, दोन्ही कामांमध्ये पारंपारिक पीसीआरच्या सामान्य कमतरता आहेत.पीसीआरला थर्मल सायकलिंगची आवश्यकता असते, जे पुढील उपकरणांचे सूक्ष्मीकरण मर्यादित करते आणि चाचणी वेळ कमी करते.
या समस्येचे निराकरण करण्यासाठी सतत प्रवाह आधारित मायक्रोफ्लुइडिक आणि स्पेस-स्विच पीसीआरचा विकास महत्त्वपूर्ण आहे.लांब सर्प वाहिनी किंवा लहान सरळ वाहिनी वापरून, सतत प्रवाही PCR ऑफ-चिप पंपसह तीन प्रीहीट झोनमध्ये सक्रियपणे अभिकर्मक प्रसारित करून जलद प्रवर्धन प्रदान करू शकते.हे ऑपरेशन यशस्वीरित्या वेगवेगळ्या प्रतिक्रिया तापमानांमधील संक्रमण टप्पा टाळते आणि अशा प्रकारे चाचणी वेळ लक्षणीयरीत्या कमी करते [६२] (चित्र 3b).जंग एट अलच्या दुसर्या अभ्यासात.[६३] एक नवीन रोटरी पीसीआर अनुवांशिक विश्लेषक प्रस्तावित केले जे अल्ट्राफास्ट आणि मल्टीप्लेक्स रिव्हर्स ट्रान्सक्रिप्शन पीसीआर (चित्र 3c) साठी निश्चित आणि प्रवाह पीसीआरची वैशिष्ट्ये एकत्र करते.न्यूक्लिक अॅसिड अॅम्प्लिफिकेशनसाठी, पीसीआर मायक्रोचिप वेगवेगळ्या तापमानात तीन हीटिंग ब्लॉक्समधून फिरवली जाईल: 1. डिनेच्युरेशन ब्लॉक 94°C, 2. एनीलिंग ब्लॉक 58°C वर, 3. विस्तार ब्लॉक 72°C वर.
मायक्रोफ्लुइडिक्समध्ये पीसीआरचा वापर.मायक्रोफ्लुइडिक प्लॅटफॉर्मवर dirRT-qPCR चे योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व ([60] पासून रुपांतरित).b सर्पेन्टाइन चॅनेलवर आधारित सतत प्रवाह पीसीआर मायक्रोएरेचे योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व ([62] पासून रुपांतरित).c रोटरी पीसीआर अनुवांशिक विश्लेषकाचे योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व, ज्यामध्ये मायक्रोचिप, तीन हीटिंग ब्लॉक्स आणि स्टेपर मोटर ([63] पासून रुपांतरित) असते.d सेंट्रीफ्यूगेशन आणि सेटअपसह थर्मोकन्व्हेक्शन पीसीआरचा आकृती ([64] पासून रुपांतरित).DirRT-qPCR, डायरेक्ट क्वांटिटेटिव्ह रिव्हर्स ट्रान्सक्रिप्शन पॉलिमरेझ चेन रिअॅक्शन
केशिका आणि लूप किंवा अगदी पातळ प्लेट्सचा वापर करून, कन्व्हेक्शन पीसीआर बाह्य पंप न वापरता नैसर्गिक मुक्त थर्मल कन्व्हेक्शनद्वारे न्यूक्लिक अॅसिड्स वेगाने वाढवू शकते.उदाहरणार्थ, एक चक्रीय ओलेफिन पॉलिमर मायक्रोफ्लुइडिक प्लॅटफॉर्म फॅब्रिकेटेड रोटेटिंग हीटिंग स्टेजवर विकसित केले गेले जे पीसीआर लूप मायक्रोचॅनेल [६४] (चित्र 3d) मध्ये सेंट्रीफ्यूगेशनसह थर्मल सायकलिंग वापरते.प्रतिक्रिया समाधान थर्मल संवहनाद्वारे चालविले जाते, जे सतत कंकणाकृती संरचनेसह मायक्रोचॅनेलमध्ये उच्च आणि निम्न तापमानाची देवाणघेवाण करते.संपूर्ण प्रवर्धन प्रक्रिया 70.5 pg/चॅनेलच्या शोध मर्यादेसह 10 मिनिटांत पूर्ण केली जाऊ शकते.
अपेक्षेप्रमाणे, रॅपिड पीसीआर हे संपूर्णपणे एकत्रित नमुना-प्रतिसाद आण्विक निदान आणि मल्टिप्लेक्स विश्लेषण प्रणालींसाठी एक शक्तिशाली साधन आहे.रॅपिड पीसीआरमुळे SARS-CoV-2 शोधण्यासाठी लागणारा वेळ लक्षणीयरीत्या कमी होतो, जो कोविड-19 साथीच्या रोगाच्या प्रभावी नियंत्रणात योगदान देतो.
PCR ला एक जटिल थर्मल सायकलर आवश्यक आहे जो POCT साठी योग्य नाही.अगदी अलीकडे, आयसोथर्मल अॅम्प्लीफिकेशन तंत्र मायक्रोफ्लुइडिक्सवर लागू केले गेले आहेत, ज्यामध्ये एलएएमपी, रीकॉम्बिनेस पॉलिमरेझ अॅम्प्लीफिकेशन (आरपीए) आणि न्यूक्लिक अॅसिड सीक्वेन्स [65,66,67,68] वर आधारित अॅम्प्लीफिकेशनचा समावेश आहे परंतु इतकेच मर्यादित नाही.या तंत्रांसह, न्यूक्लिक अॅसिड्स स्थिर तापमानात वाढवले ​​जातात, ज्यामुळे आण्विक निदानासाठी कमी किमतीची, अत्यंत संवेदनशील पोर्टेबल POCT उपकरणे तयार करणे सुलभ होते.
हाय-थ्रूपुट मायक्रोफ्लुइडिक्स-आधारित LAMP अॅसेस संसर्गजन्य रोगांचे एकाधिक शोध घेण्यास परवानगी देतात [42, 69, 70, 71].सेंट्रीफ्यूगल मायक्रोफ्लुइडिक प्रणालीच्या संयोगाने, LAMP न्यूक्लिक अॅसिड शोधण्याचे ऑटोमेशन आणखी सुलभ करू शकते [६९, ७२, ७३, ७४, ७५].LAMP [76] (Fig. 4a) वापरून अनेक समांतर जीवाणूंच्या व्हिज्युअल डिटेक्शनसाठी स्पिन-अँड-रिअॅक्ट स्लिपचिप विकसित केली गेली.परखमध्ये ऑप्टिमाइझ केलेले LAMP वापरताना, फ्लूरोसेन्स सिग्नल-टू-आवाज गुणोत्तर अंदाजे 5-पट होते आणि शोध मर्यादा जीनोमिक DNA च्या 7.2 प्रती/μl पर्यंत पोहोचली. शिवाय, बॅसिलस सेरेयस, एस्चेरिचिया कोली, साल्मोनेला एन्टरिका, व्हिब्रिओ फ्लुव्हियालिस आणि व्हिब्रिओ पॅराहेमोलिटिकससह पाच सामान्य पाचक जिवाणू रोगजनकांचे अस्तित्व < 60 मिनिटांच्या पद्धतीवर आधारित होते. शिवाय, बॅसिलस सेरेयस, एस्चेरिचिया कोली, साल्मोनेला एन्टरिका, व्हिब्रिओ फ्लुव्हियालिस आणि व्हिब्रिओ पॅराहेमोलिटिकससह पाच सामान्य पाचक जिवाणू रोगजनकांचे अस्तित्व < 60 मिनिटांच्या पद्धतीवर आधारित होते.शिवाय, बॅसिलस सेरेयस, एस्चेरिचिया कोली, साल्मोनेला एन्टरिका, व्हिब्रिओ फ्लुव्हियालिस आणि व्हिब्रिओ पॅराहेमोलिटिकस या पाच सामान्य जिवाणू रोगजनकांची उपस्थिती ही पद्धत वापरून ६० मिनिटांपेक्षा कमी वेळात दिसून आली.此外 ， 基于 该 该 方法 <60 分钟 分钟 内 可 视化 了 五 种 消化道 消化道 细菌病 的 存在 ， ， 包括 蜡状 、 大 肠杆菌 肠 沙门 菌 、 河流 弧菌 弧菌 弧菌 和 弧菌。。此外 ， 基于 该 该 方法 <60 分钟 内 内 视化 了 五 种 常见 消化道 细菌病 的 存在 ， 包括 包括 芽孢杆菌 、 大 肠杆菌 肠 氏 菌 、 和 性 。。。 。。。 弧菌 弧菌 弧菌弧菌 弧菌 弧菌 弧菌 弧菌 弧菌 弧菌 HIPयाशिवाय, बॅसिलस सेरेयस, एस्चेरिचिया कोली, साल्मोनेला एन्टरिका, व्हिब्रिओ फ्लुवियस आणि व्हिब्रिओ पॅराहेमोलिटिकस यासह पाच सामान्य जिवाणू गॅस्ट्रोइंटेस्टाइनल रोगजनकांची उपस्थिती 60 मिनिटांपेक्षा कमी वेळेत ही पद्धत वापरून दृश्यमान झाली.
मायक्रोफ्लुइडिक्समधील LAMP च्या फायद्यांमध्ये, इतरांसह, जलद प्रतिसाद आणि सूक्ष्मता शोधणे समाविष्ट आहे.तथापि, प्रतिक्रिया तापमानामुळे (सुमारे 70 डिग्री सेल्सिअस), LAMP दरम्यान एरोसोल अपरिहार्यपणे व्युत्पन्न होतात, परिणामी उच्च चुकीचा सकारात्मक दर असतो.परख विशिष्टता, प्राइमर डिझाइन आणि तापमान नियंत्रण देखील LAMP साठी ऑप्टिमाइझ करणे आवश्यक आहे.याव्यतिरिक्त, एकाच चिपवर एकाधिक लक्ष्य शोध लागू करणार्‍या चिप डिझाइन्स खूप मूल्यवान आहेत आणि विकसित केल्या पाहिजेत.याव्यतिरिक्त, LAMP एका चिपमध्ये एकत्रित केलेल्या बहुउद्देशीय शोधासाठी योग्य आहे, जे खूप महत्वाचे आहे, परंतु अद्याप विकासासाठी भरपूर जागा आहे.
LAMP चा उच्च खोटा सकारात्मक दर RPA सह अंशतः कमी केला जाऊ शकतो, कारण तुलनेने कमी प्रतिक्रिया तापमान (~37 °C) तुलनेने कमी बाष्पीभवन समस्या [७७] मध्ये परिणाम करते.आरपीए सिस्टीममध्ये, दोन विरुद्ध प्राइमर डीएनए संश्लेषणास रीकॉम्बिनेस बांधून सुरुवात करतात आणि प्रवर्धन 10 मिनिटांत पूर्ण केले जाऊ शकते [78,79,80,81].म्हणून, संपूर्ण RPA प्रक्रिया PCR किंवा LAMP पेक्षा खूप वेगवान आहे.अलिकडच्या वर्षांत, मायक्रोफ्लुइडिक तंत्रज्ञान RPA [82,83,84] ची गती आणि अचूकता आणखी सुधारण्यासाठी दर्शविले गेले आहे.उदाहरणार्थ, लिऊ आणि इतर.[८५] रिव्हर्स ट्रान्सक्रिप्शन आरपीए (आरटी-आरपीए) आणि युनिव्हर्सल लॅटरल फ्लो टेस्ट स्ट्रिप डिटेक्शन सिस्टम एकत्रित करून SARS-CoV-2 च्या जलद आणि संवेदनशील शोधासाठी मायक्रोफ्लुइडिक इंटिग्रेटेड लॅटरल फ्लो पॉलिमरेज रीकॉम्बिनेज अॅम्प्लीफिकेशन परख विकसित केली आहे.एकाच मायक्रोफ्लुइडिक प्रणालीमध्ये.आकृती 4b).शोधण्याची मर्यादा 1 प्रत/µl किंवा 30 प्रती/नमुना आहे आणि शोध सुमारे 30 मिनिटांत पूर्ण केला जाऊ शकतो.काँग वगैरे.घालण्यायोग्य मायक्रोफ्लुइडिक उपकरण विकसित केले आहे.[८६] RPA (आकृती 4c) वापरून HIV-1 DNA जलद आणि थेट शोधण्यासाठी शरीराचे तापमान आणि मोबाईल फोन-आधारित फ्लूरोसेन्स डिटेक्शन सिस्टम वापरले.परिधान करण्यायोग्य RPA परख 24 मिनिटांत लक्ष्य क्रमाच्या 100 प्रती/mL शोधते, संसाधन-मर्यादित सेटिंग्जमध्ये HIV-1-संक्रमित अर्भकांचे जलद निदान करण्याची मोठी क्षमता दर्शवते.
पॉइंट-ऑफ-केअर टेस्टिंग (POCT) मध्ये समतापीय प्रवर्धन.फिरकी आणि प्रतिक्रिया SlipChip विकास आणि उत्पादन.प्लाझ्मा वेल्डिंगनंतर, वरच्या आणि खालच्या चिप्स नटांच्या संचाने एकत्र केल्या गेल्या आणि अंतिम चिप तयार केली ([76] पासून रुपांतरित).b COVID-19 शोधण्यासाठी MI-IF-RPA प्रणालीची योजनाबद्ध ([85] पासून रुपांतरित).c HIV-1 DNA च्या जलद शोधासाठी परिधान करण्यायोग्य RPA चाचणीची योजनाबद्ध ([86] पासून रुपांतरित).SE साल्मोनेला एन्टरिका, व्हीएफ व्हिब्रिओ फ्लुवियस, व्हीपी व्हिब्रिओ पॅराहेमोलिटिकस, बीसी बॅसिलस सेरेयस, ईसी एशेरिचिया कोली, एफएएम कार्बोक्सीफ्लोरेसीन, मानवी इम्युनोडेफिशियन्सी विषाणू एचआयव्ही, आरपीए रीकॉम्बिनेस पॉलिमरेज प्रवर्धन, एलईडी लाइट एमिटिंग डायओ-एमआयएफ-एमआयएफ-एमआयएफ-एमआयएफ-एलईडी-एमआयएफ-एमआयएफ-एमआय-एलईडी-एम. प्रवर्धन
मायक्रोफ्लुइडिक-आधारित RPA वेगाने विकसित होत आहे, तथापि, चिप फॅब्रिकेशन आणि प्रतिक्रिया वापरण्याची किंमत खूप जास्त आहे आणि या तंत्रज्ञानाची उपलब्धता वाढवण्यासाठी कमी करणे आवश्यक आहे.याव्यतिरिक्त, आरपीएची उच्च संवेदनशीलता गैर-विशिष्ट उत्पादनांच्या प्रवर्धनावर परिणाम करू शकते, विशेषत: दूषिततेच्या उपस्थितीत.या मर्यादा मायक्रोफ्लुइडिक सिस्टीममध्ये RPA च्या अनुप्रयोगावर परिणाम करू शकतात आणि पुढील ऑप्टिमायझेशन योग्य आहेत.POCT मधील RPA-आधारित मायक्रोफ्लुइडिक रणनीतींची व्यवहार्यता सुधारण्यासाठी विविध लक्ष्यांसाठी सु-डिझाइन केलेले प्राइमर्स आणि प्रोब देखील आवश्यक आहेत.
Cas13 आणि Cas12a मध्ये यादृच्छिकपणे न्यूक्लिक अॅसिड्स क्लीव्ह करण्याची क्षमता आहे आणि त्यामुळे ते शोध आणि निदान साधने म्हणून विकसित केले जाऊ शकतात.Cas13 आणि Cas12a अनुक्रमे DNA किंवा RNA ला लक्ष्यित केल्यावर सक्रिय केले जातात.एकदा सक्रिय झाल्यावर, प्रथिने इतर जवळील न्यूक्लिक अॅसिड्स क्लीव्ह करू लागतात, त्यानंतर पॅथोजेन-विशिष्ट न्यूक्लिक अॅसिड्स लक्ष्यित करणारे मार्गदर्शक RNA, क्वेंच्ड फ्लोरोसेंट प्रोब्स क्लीव्ह करू शकतात आणि फ्लूरोसेन्स सोडू शकतात.या सिद्धांतावर आधारित, Kellner et al.[८७] ने Cas13-आधारित पद्धत विकसित केली [विशिष्ट उच्च-संवेदनशीलता एन्झाईमॅटिक रिपोर्टर अनलॉकिंग (शेरलॉक)], आणि ब्रॉटन एट अल.[८८] Cas12a [CRISPR Trans Reporter Targeting DNA endonuclease (DTECR)] वर आधारित दुसरा दृष्टिकोन विकसित केला.
अलिकडच्या वर्षांत, CRISPR वर आधारित न्यूक्लिक अॅसिड शोधण्याच्या विविध पद्धती दिसून आल्या आहेत [८९, ९०].पारंपारिक CRISPR आधारित पद्धती बहुधा वेळखाऊ असतात आणि न्यूक्लिक अॅसिड काढणे, प्रवर्धन आणि CRISPR शोधणे यासह अनेक प्रक्रियांमुळे श्रमिक असतात.द्रवपदार्थ हवेच्या संपर्कात आल्याने खोट्या सकारात्मक परिणामांची शक्यता वाढू शकते.वरील बाबी लक्षात घेता, CRISPR-आधारित प्रणालींना ऑप्टिमायझेशनची नितांत गरज आहे.
CRISPR-Cas12a आणि CRISPR-Cas13a डिटेक्शन ऍप्लिकेशन्स [९१] साठी वायवीय नियंत्रित मायक्रोफ्लूइडिक प्लॅटफॉर्म जो समांतरपणे २४ विश्लेषणे करू शकतो.सिस्टम फ्लोरोसेन्स डिटेक्शन डिव्हाईससह सुसज्ज आहे जे न्यूक्लिक अॅसिड अॅम्प्लिफिकेशनला बायपास करते आणि स्वयंचलितपणे फेमटोमोलर डीएनए आणि आरएनए नमुने शोधते.चेन आणि इतर.[९२] सेंट्रीफ्यूगल मायक्रोफ्लुइडिक्स (चित्र 5a) मध्ये CRISPR-Cas12a प्रणालीसह एकत्रित रीकॉम्बिनेज प्रवर्धन.हे कार्य या दोन प्रक्रिया एकत्रित करण्याच्या अडचणीवर मात करते कारण Cas12a मेसेंजर डीएनए पचवू शकतो आणि प्रवर्धन प्रक्रियेस प्रतिबंध करू शकतो.याव्यतिरिक्त, चेन एट अल.[९२] याव्यतिरिक्त संपूर्ण प्रक्रिया स्वयंचलितपणे पूर्ण करण्यासाठी केंद्रापसारक मायक्रोफ्लुइडिक नियंत्रणामध्ये प्रतिक्रिया अभिकर्मक पूर्व-संचयित केले.दुसर्या कामात, सिल्वा एट अल.[९३] CRISPR/Cas12a अॅम्प्लीफिकेशनशिवाय निदान पद्धत विकसित केली आणि SARS-CoV-2 (Fig. 5b) शोधण्यासाठी स्मार्टफोन.सेल फोन-आधारित अॅम्प्लिफिकेशन-फ्री सिस्टम म्हणून ओळखल्या जाणार्‍या या परीक्षणामध्ये CRISPR/Cas-आश्रित एंजाइम समाविष्ट आहे जे मायक्रोफ्लुइडिक चॅनेलमधील कॅटालेस-व्युत्पन्न बबल सिग्नलच्या स्मार्टफोन व्हिज्युअलायझेशनवर आधारित आहे.पूर्व-प्रवर्धनाशिवाय न्यूक्लिक अॅसिडच्या 50 प्रती/µl पेक्षा कमी संवेदना शोधणे, सॅम्पल इंजेक्शनपासून सिग्नल रीडिंगपर्यंतच्या संपूर्ण प्रक्रियेला फक्त 71 मिनिटे लागतात.
CRISPR वर आधारित न्यूक्लिक अॅसिड शोधण्याच्या पद्धती.CRISPR वर आधारित एकात्मिक आण्विक निदानासाठी केंद्रापसारक POCT ([92] पासून रुपांतरित).b SARS-CoV-2 च्या स्मार्टफोन-आधारित विश्लेषणासाठी CASCADE चाचणीचा विकास ([93] पासून रुपांतरित).आरएए रीकॉम्बिनेस अॅम्प्लीफिकेशन, पीएएम समीप प्रोटोस्पेसर मोटिफ, नियमित अंतराने सीआरआयएसपीआर क्लस्टर केलेले लहान पॅलिंड्रोमिक रिपीट, सीआरआयएसपीआर/सीएएस-आश्रित एन्झाइम्ससह सेल फोन अॅम्प्लीफिकेशनशिवाय कॅस्केड सिस्टम, 1-एथिल-3-[3-डायमेथिलामिनोप्रोपाइल]कार्बोडाइमाइड ईडीसी
न्यूक्लिक अॅसिड शोधण्याची शेवटची पायरी म्हणून, सिग्नल डिटेक्शन डायग्नोस्टिक परिणाम थेट प्रतिबिंबित करते आणि कार्यक्षम, संवेदनशील आणि अचूक पीओसीटीच्या विकासासाठी एक महत्त्वपूर्ण घटक आहे.फ्लोरोसेंट, इलेक्ट्रोकेमिकल, कलरमेट्रिक आणि चुंबकीय रणनीती अशा विविध पद्धती वापरून सिग्नल वाचले जाऊ शकतात.या विभागात, आम्ही प्रत्येक दृष्टिकोनाचे तर्क वर्णन करतो आणि मायक्रोफ्लुइडिक्समधील संसर्गजन्य रोगांच्या आण्विक निदानाची तुलना करतो.
उत्कृष्ट संवेदनशीलता, कमी खर्च, ऑपरेशनची सुलभता आणि पॉइंट-ऑफ-केअर विश्लेषण [९४, ९५] यांच्या उल्लेखनीय फायद्यांमुळे संसर्गजन्य रोगांच्या पीओसीटी निदानासाठी फ्लोरोसेन्स-आधारित रणनीती मोठ्या प्रमाणावर वापरल्या जातात.या धोरणांमध्ये फ्लोरोसेंट डाईज आणि नॅनोमटेरियल्स सारख्या लेबल केलेल्या फ्लोरोफोर्सचा वापर करून शोधण्यायोग्य सिग्नल (फ्लोरोसेन्स एन्हांसमेंट किंवा क्वेंचिंग) तयार केला जातो.हा शोध सूचित करतो की फ्लोरोसेन्स-आधारित रणनीती थेट फ्लोरोसेंट लेबलिंग, सिग्नल-ऑन आणि सिग्नल-ऑफ फ्लोरोसेंट शोध [96] मध्ये विभागली जाऊ शकतात.डायरेक्ट फ्लोरोसेंट लेबल डिटेक्शन विशिष्ट लिगँड्सना लेबल करण्यासाठी विशेष फ्लोरोसेंट लेबले वापरते जे लक्ष्याशी निवडकपणे बांधलेले असताना विशिष्ट प्रमाणात फ्लोरोसेन्स निर्माण करतात.सिग्नल-आधारित फ्लोरोसेन्स शोधण्यासाठी, फ्लोरोसेंट सिग्नलची गुणवत्ता स्वारस्याच्या विशालतेशी सकारात्मकपणे संबंधित आहे.लक्ष्याच्या अनुपस्थितीत फ्लोरोसेन्सची तीव्रता नगण्य असते आणि जेव्हा लक्ष्याची पुरेशी मात्रा असते तेव्हा ती शोधता येते.याउलट, "सिग्नल-ऑफ" फ्लूरोसेन्सद्वारे आढळलेल्या प्रतिदीप्तिची तीव्रता लक्ष्याच्या प्रमाणाच्या व्यस्त प्रमाणात असते, सुरुवातीला कमाल मूल्यापर्यंत पोहोचते आणि लक्ष्य मोठे झाल्यावर हळूहळू कमी होते.उदाहरणार्थ, CRISPR-Cas13a टार्गेट-डिपेंडेंट ट्रान्स-क्लीवेज मेकॅनिझम वापरून, Tian et al.[९७] रिव्हर्स ट्रान्सक्रिप्शनला थेट बायपास करणार्‍या RNA शोधण्यासाठी एक नवीन ओळखण्याचे धोरण विकसित केले (चित्र 6a).पूरक लक्ष्य RNAs ला बंधनकारक केल्यावर, CRISPR-Cas13-RNA कॉम्प्लेक्स सक्रिय केले जाऊ शकते, जे गैर-विशिष्ट रिपोर्टर RNAs द्वारे ट्रान्सकोलॅटरल क्लीव्हेज ट्रिगर करते.फ्लोरोसेंटली लेबल केलेले रिपोर्टर [फ्लोरोफोर (एफ)] क्वेन्चर (क्यू) अखंड आणि सक्रिय कॉम्प्लेक्सद्वारे क्लीव्ह केल्यावर फ्लूरोसेसद्वारे शमन केले जाते.
इलेक्ट्रोकेमिकल डिटेक्शनचा फायदा म्हणजे उच्च शोध गती, सुलभ उत्पादन, कमी खर्च, वाहून नेण्यास सोपे आणि स्वयंचलित नियंत्रण.POCT अनुप्रयोगांसाठी ही एक शक्तिशाली विश्लेषणात्मक पद्धत आहे.ग्राफीन फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरवर आधारित Gao et al.[९८] 2 pg/mL (Fig. 6b) च्या शोध मर्यादेसह बोरेलिया बर्गडोर्फेरी बॅक्टेरियापासून लाइम रोग प्रतिजनांच्या मल्टिप्लेक्स शोधण्यासाठी नॅनोबायोसेन्सर विकसित केले.
पोर्टेबिलिटी, कमी खर्च, तयारीची सुलभता आणि व्हिज्युअल रीडिंगच्या फायद्यांचा फायदा घेऊन POCT ऍप्लिकेशन्समध्ये कलरमेट्रिक अॅसेचा वापर केला गेला आहे.कोलोरिमेट्रिक डिटेक्शनमध्ये पेरोक्सिडेस किंवा पेरोक्सिडेज सारख्या नॅनोमटेरियल्सचे ऑक्सिडेशन, नॅनोमटेरियल्सचे एकत्रीकरण आणि लक्ष्य न्यूक्लिक अॅसिडच्या उपस्थितीबद्दलची माहिती दृश्यमान रंग बदलांमध्ये रूपांतरित करण्यासाठी निर्देशक रंगांचा वापर केला जाऊ शकतो [99, 100, 101].विशेष म्हणजे, सोन्याचे नॅनोकण हे कलरमेट्रिक रणनीतींच्या विकासामध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात आणि जलद आणि लक्षणीय रंग बदल घडवून आणण्याच्या त्यांच्या क्षमतेमुळे, संसर्गजन्य रोगांच्या स्थितीत निदानासाठी पीओसीटी कलरमेट्रिक प्लॅटफॉर्मच्या विकासामध्ये रस वाढत आहे [१०२].एकात्मिक सेंट्रीफ्यूगल मायक्रोफ्लुइडिक यंत्र [१०३] सह, दूषित दुधाच्या नमुन्यांमधील अन्नजनित रोगजनक 10 जिवाणू पेशींच्या पातळीवर आपोआप शोधले जाऊ शकतात आणि परिणाम 65 मिनिटांत (चित्र 6c) दृष्यदृष्ट्या वाचले जाऊ शकतात.
चुंबकीय संवेदन तंत्र चुंबकीय सामग्री वापरून विश्लेषक अचूकपणे शोधू शकतात आणि अलीकडील दशकांमध्ये POCT अनुप्रयोगांमध्ये लक्षणीय स्वारस्य आहे.चुंबकीय संवेदन तंत्राचे काही अद्वितीय फायदे आहेत जसे की महाग ऑप्टिकल घटकांऐवजी कमी किमतीचे चुंबकीय साहित्य.तथापि, चुंबकीय क्षेत्राचा वापर शोध कार्यक्षमता सुधारतो आणि नमुना तयार करण्याची वेळ कमी करतो [१०४].याव्यतिरिक्त, चुंबकीय तपासणीचे परिणाम जैविक नमुन्यांच्या क्षुल्लक चुंबकीय पार्श्वभूमी सिग्नलमुळे उच्च विशिष्टता, संवेदनशीलता आणि उच्च सिग्नल-टू-आवाज गुणोत्तर दर्शवतात [105].शर्मा वगैरे.पोर्टेबल मायक्रोचिप प्लॅटफॉर्ममध्ये चुंबकीय टनेल जंक्शन आधारित बायोसेन्सर एकत्रित केले.रोगजनकांच्या मल्टिप्लेक्स शोधण्यासाठी [१०६] (चित्र 6d).बायोसेन्सर संवेदनशीलपणे रोगजनकांपासून वेगळे केलेले सबनानोमोलर न्यूक्लिक अॅसिड शोधतात.
ठराविक सिग्नल शोध पद्धत.Cas13a च्या हायपरलोकलाइज्ड डिटेक्शनची संकल्पना ([97] पासून रुपांतरित).b Graphene nanobiosensor FET लाइम GroES scFv सह संयोजनात ([98] पासून रुपांतरित).c सेंट्रीफ्यूगल मायक्रोफ्लुइडिक चिपमध्ये अन्नजन्य रोगजनकांच्या मल्टिप्लेक्स शोधण्यासाठी कलरमेट्रिक संकेत: लक्ष्य रोगजनकांसह क्रमांक 1 आणि क्रमांक 3 नमुने आणि लक्ष्य रोगजनकांशिवाय क्रमांक 2, क्रमांक 4 आणि क्रमांक 5 नमुने ([103] पासून रुपांतरित) .d प्लॅटफॉर्म, बिल्ट-इन ब्लॉकिंग अॅम्प्लिफायर, कंट्रोल युनिट आणि सिग्नल जनरेशन/अ‍ॅक्विझिशनसाठी पॉवर सप्लाय ([106] पासून रुपांतरित) यासह चुंबकीय बोगद्याच्या जंक्शनवर आधारित बायोसेन्सर.GFET Graphene FET, Escherichia coli, Escherichia coli, Salmonella typhimurium, Vibrio parahaemolyticus, Vibrio parahaemolyticus, Listeria monocytogenes, PC PC, PDMS Dimethicone, PMMA पॉलिमिथाइल मेथॅक्रिलेट
वरील शोध पद्धतींची उत्कृष्ट वैशिष्ट्ये असूनही, त्यांचे अजूनही तोटे आहेत.या पद्धतींची तुलना (तक्ता 1), तपशीलांसह काही अनुप्रयोगांसह (साधक आणि बाधक) केली जाते.
मायक्रोफ्लुइडिक्स, मायक्रोइलेक्ट्रोमेकॅनिकल सिस्टीम, नॅनोटेक्नॉलॉजी आणि मटेरियल सायन्सच्या विकासासह, संसर्गजन्य रोगांच्या शोधासाठी मायक्रोफ्लुइडिक चिप्सचा वापर सतत प्रगती करत आहे [55,96,107,108].सूक्ष्म उपकरणे आणि द्रवपदार्थांचे अचूक हेरफेर निदान अचूकता आणि खर्च-प्रभावीतेमध्ये योगदान देते.म्हणून, पुढील विकासासाठी, चिप्सचे अनुकूलन आणि अपग्रेड करण्यासाठी प्रयत्न केले गेले आहेत, परिणामी विविध संरचना आणि कार्यांसह विविध मायक्रोफ्लुइडिक चिप्स आहेत.येथे आम्ही मायक्रोफ्लुइडिक प्लॅटफॉर्मच्या अनेक सामान्य प्रकारांची थोडक्यात ओळख करून देतो आणि त्यांच्या वैशिष्ट्यांची (साधक आणि बाधक) तुलना करतो.याव्यतिरिक्त, खाली सूचीबद्ध केलेली बहुतेक उदाहरणे प्रामुख्याने SARS-CoV-2 चा सामना करण्यावर लक्ष केंद्रित करतात.
LOCCs सर्वात सामान्य सूक्ष्मीकृत जटिल विश्लेषणात्मक प्रणाली आहेत आणि त्यांचे ऑपरेशन्स नमुना इंजेक्शन आणि तयारी, प्रवाह नियंत्रण आणि द्रव शोध [109, 110] पासून अत्यंत सूक्ष्म, एकात्मिक, स्वयंचलित आणि समांतर आहेत.काळजीपूर्वक डिझाइन केलेल्या भूमिती आणि दबाव ग्रेडियंट्स, केशिका क्रिया, इलेक्ट्रोडायनामिक्स, चुंबकीय क्षेत्र आणि ध्वनिक लहरी [१११] यासारख्या अनेक भौतिक प्रभावांच्या परस्परसंवादाद्वारे द्रव हाताळले जातात.जलद विश्लेषण गती, लहान नमुना आकार, कमी उर्जा वापर आणि उच्च व्यवस्थापन आणि ऑपरेशन कार्यक्षमतेसह LOCC उच्च-थ्रूपुट स्क्रीनिंग आणि एकाधिक शोध मध्ये उत्कृष्ट फायदे दर्शविते;तथापि, LOCC साधने अतिशय नाजूक आहेत, आणि उत्पादन, पॅकेजिंग आणि इंटरफेसिंग.तथापि, मल्टिप्लेक्सिंग आणि पुनर्वापरात प्रचंड अडचणी येतात [९६].इतर प्लॅटफॉर्मच्या तुलनेत, LOCC चे कमाल ऍप्लिकेशन विविधता आणि सर्वोत्तम तंत्रज्ञान सुसंगततेच्या दृष्टीने अद्वितीय फायदे आहेत, परंतु त्याचे तोटे देखील स्पष्ट आहेत, म्हणजे उच्च जटिलता आणि खराब पुनरावृत्तीक्षमता.बाह्य पंपांवरील अवलंबित्व, जे बहुधा अवजड आणि महाग असतात, POCT मध्ये त्यांचा वापर मर्यादित करते.
COVID-19 च्या उद्रेकादरम्यान, LOCC कडे खूप लक्ष वेधले गेले.त्याच वेळी, अनेक नवीन चिप्स आहेत ज्या अनेक तंत्रज्ञान एकत्र करतात.उदाहरणार्थ, स्मार्टफोन आता मोठ्या प्रमाणावर पोर्टेबल अॅनालिटिक्स डिव्हाइसेस म्हणून वापरले जातात आणि LOCC एकत्रीकरणाची मोठी क्षमता आहे.सूर्य आणि इतर.[२१] LAMP वापरून, SARS-CoV-2 सह पाच रोगजनकांच्या विशिष्ट न्यूक्लिक अॅसिड अनुक्रमांचे मल्टीप्लेक्सिंग करण्याची परवानगी देणारी मायक्रोफ्लुइडिक चिप तयार केली आणि प्रतिक्रिया संपल्यानंतर 1 तासाच्या आत स्मार्टफोन वापरून त्यांचे विश्लेषण केले.दुसरे उदाहरण म्हणून, Sundah et al.[११२] स्मार्टफोन वापरून SARS-CoV-2 RNA लक्ष्यांचा थेट आणि संवेदनशील शोध घेण्यासाठी आण्विक स्विच [कॅटॅलिटिक अॅम्प्लीफिकेशन बाय मॉलिक्युलर ट्रान्झिशन स्टेट स्विच (CATCH)] तयार केले. CATCH हे पोर्टेबल LOCC शी सुसंगत आहे आणि उत्कृष्ट कार्यप्रदर्शन प्राप्त करते (अंदाजे 8 RNA प्रती/μl; खोलीच्या तपमानावर < 1 ता) [११२]. CATCH हे पोर्टेबल LOCC शी सुसंगत आहे आणि उत्कृष्ट कार्यप्रदर्शन प्राप्त करते (अंदाजे 8 RNA प्रती/μl; खोलीच्या तपमानावर < 1 ता) [११२]. कॅच совместим с портативным LOCC и обеспечивает превосходную производительность (उदा. CATCH हे पोर्टेबल LOCC शी सुसंगत आहे आणि उत्कृष्ट थ्रूपुट प्रदान करते (अंदाजे 8 RNA प्रती/µl; खोलीच्या तपमानावर < 1 तास) [112]. 与便携式LOCC 兼容并具有卓越的性能（大约8 RNA 拷贝/μl；室温下< 1 小时）[112]. 与便携式LOCC 兼容并具有卓越的性能（大约8 RNA 拷贝/μl；室温下< 1 小时）[112]. पकडा CATCH पोर्टेबल LOCC सह सुसंगत आहे आणि उत्कृष्ट कार्यप्रदर्शन आहे (अंदाजे 8 RNA प्रती/µl; खोलीच्या तपमानावर < 1 तास) [112].याव्यतिरिक्त, आण्विक निदानासाठी LOCC उपकरणे काही प्रेरक शक्तींचा वापर करतात जसे की व्हॅक्यूम, स्ट्रेच आणि इलेक्ट्रिक फील्ड.कांग वगैरे.[११३] व्हॅक्यूम प्लाज्मोनिक लिक्विड पीसीआर चिप वापरून शेतात कोविड-19 चे जलद आणि परिमाणात्मक निदान करण्यासाठी रिअल-टाइम, अल्ट्रा-फास्ट नॅनोप्लाझ्मा-ऑन-ए-चिप पीसीआरचे प्रात्यक्षिक केले.ली आणि इतर.[११४] त्यानंतर स्ट्रेच-चालित मायक्रोफ्लुइडिक चिप विकसित केली ज्यामुळे COVID-19 चे निदान करता आले.नमुना गुणात्मकरीत्या सकारात्मक किंवा नकारात्मक आहे हे निर्धारित करण्यासाठी प्लॅटफॉर्म RT-LAMP प्रवर्धन प्रणाली वापरते.त्यानंतर रामचंद्रन इ.[११५] आयसोटाकोफोरेसीस (ITP) वापरून योग्य इलेक्ट्रिक फील्ड ग्रेडियंट्स प्राप्त केले, एक निवडक आयन फोकसिंग तंत्र मायक्रोफ्लुइडिक्समध्ये लागू केले.ITP सह, कच्च्या नासोफरींजियल स्वॅब नमुन्यांमधून लक्ष्यित आरएनए स्वयंचलितपणे शुद्ध केले जाऊ शकते.त्यानंतर रामचंद्रन वगैरे.[११५] हे ITP शुध्दीकरण ITP-वर्धित LAMP आणि CRISPR assays सह एकत्रित केल्याने सुमारे 35 मिनिटांत मानवी नॅसोफरींजियल स्वॅब आणि क्लिनिकल नमुन्यांमध्ये SARS-CoV-2 आढळले.शिवाय, सतत नवनवीन कल्पना उदयास येत आहेत.जाधव वगैरे.[११६] पृष्ठभाग-वर्धित रमन स्पेक्ट्रोस्कोपीवर आधारित एक डायग्नोस्टिक योजना प्रस्तावित केली आहे ज्यामध्ये मायक्रोफ्लुइडिक उपकरण आहे ज्यामध्ये अनुलंब ओरिएंटेड गोल्ड/सिल्व्हर-लेपित कार्बन नॅनोट्यूब किंवा डिस्पोजेबल इलेक्ट्रोस्पन मायक्रो/नॅनोट्यूब आहेत.झिल्ली-कार्यक्षम अंगभूत फिल्टर मायक्रोचॅनेल डिस्पोजेबल आहेत.हे उपकरण शरीरातील विविध द्रवपदार्थ/उत्सारण ​​जसे की लाळ, नासोफरीनक्स आणि अश्रूंमधून विषाणू शोषून घेते.अशाप्रकारे, व्हायरस टायटर मुबलक प्रमाणात आहे आणि रमन स्वाक्षरीद्वारे व्हायरस अचूकपणे ओळखला जाऊ शकतो.
LOAD एक सेंट्रीफ्यूगल मायक्रोफ्लुइडिक प्लॅटफॉर्म आहे ज्यामध्ये सर्व प्रक्रिया फ्रिक्वेंसी प्रोटोकॉलद्वारे नियंत्रित केल्या जातात जे मायक्रोस्ट्रक्चर्ड सब्सट्रेट [110] फिरवते.LOAD यंत्राचे वैशिष्ट्य म्हणजे केंद्रापसारक शक्ती एक महत्त्वाची प्रेरक शक्ती म्हणून वापरली जाते.द्रव देखील केशिका, यूलर आणि कोरिओलिस बलांच्या अधीन असतात.सेंट्रीफ्यूज यंत्राचा वापर करून, विश्लेषणे रेडियल आतील बाजूपासून बाह्य स्थितीपर्यंत सतत द्रव ऑपरेशनमध्ये केली जातात, अतिरिक्त बाह्य ट्यूबिंग, पंप, अॅक्ट्युएटर आणि सक्रिय वाल्वची आवश्यकता दूर करते.थोडक्यात, एकल नियंत्रण पद्धत ऑपरेशन सुलभ करते.लोड सेंटरपासून समान अंतरावर समान मायक्रोफ्लुइडिक चॅनेलमध्ये द्रववर कार्य करणारी शक्ती समान आहेत, ज्यामुळे चॅनेलची रचना पुन्हा करणे शक्य होते.अशा प्रकारे, पारंपारिक LOCC उपकरणांपेक्षा LOAD उपकरणे डिझाइन आणि निर्मितीसाठी अधिक सोपी आणि किफायतशीर आहेत, तर प्रतिक्रिया मोठ्या प्रमाणात स्वतंत्र आणि समांतर असतात;तथापि, केंद्रापसारक उपकरणांच्या उच्च यांत्रिक शक्तीमुळे, उपलब्ध चिप सामग्री मर्यादित आहे आणि लहान आकारमान कठीण आहे.कारला.त्याच वेळी, बहुतेक LOAD डिव्हाइसेस केवळ एकल वापरासाठी डिझाइन केलेले आहेत, जे मोठ्या प्रमाणात शोधण्यासाठी महाग आहेत [96, 117, 118, 119].
अलिकडच्या दशकांमध्ये, LOAD, सर्वात आशाजनक मायक्रोफ्लुइडिक उपकरणांपैकी एक मानले जाते, संशोधक आणि उत्पादकांकडून लक्षणीय लक्ष वेधले गेले आहे.अशाप्रकारे, LOAD ला व्यापक मान्यता मिळाली आहे आणि संसर्गजन्य रोगजनकांच्या [१२०, १२१, १२२, १२३, १२४] आण्विक निदानासाठी वापरला गेला आहे, विशेषत: कोविड-१९ च्या उद्रेकादरम्यान.उदाहरणार्थ, 2020 च्या शेवटी, Ji et al.[६०] SARS-CoV-2 आणि इन्फ्लूएन्झा A आणि B च्या संसर्गाच्या घशातील स्वॅब नमुन्यांमध्ये जलद आणि स्वयंचलित समांतर शोधण्यासाठी थेट RT-qPCR परख प्रदर्शित केली.मग Xiong et al.[७४] ४० मिनिटांत SARS-CoV-2 सह सात मानवी श्वसन कोरोनाव्हायरस जलद, अचूक आणि एकाच वेळी शोधण्यासाठी LAMP-एकात्मिक डिस्कॉइड मायक्रोफ्लुइडिक प्लॅटफॉर्म सादर केले.2021 च्या सुरुवातीस, डी ऑलिव्हिरा आणि इतर.[७३] कोविड-१९ च्या आरटी-एलएएमपी आण्विक निदानासाठी बोटाच्या टोकाच्या रोटेटरने मॅन्युअली ऑपरेट केलेली पॉलीस्टीरिन टोनर सेंट्रीफ्यूगल मायक्रोफ्लुइडिक चिप दाखवली.त्यानंतर, डिग्नन आणि इतर.[३९] SARS-CoV-2 RNA च्या शुद्धीकरणासाठी थेट बुक्कल स्वॅब विभागांमधून स्वयंचलित पोर्टेबल सेंट्रीफ्यूज मायक्रोडिव्हाइस सादर केले.मेदवेद आणि इतर.[५३] एक इनलाइन SARS-CoV-2 एरोसोल सॅम्पलिंग सिस्टीम प्रस्तावित केली आहे ज्यामध्ये 10 प्रती/μL शोध मर्यादा आणि किमान सायकल थ्रेशोल्ड 15 मिनिटे आहे.सुआरेझ आणि इतर.[७५] अलीकडेच LAMP वापरून उष्मा-निष्क्रिय नॅसोफॅरिंजियल स्वॅब नमुन्यांमध्ये SARS-CoV-2 RNA च्या थेट शोधासाठी एकात्मिक मॉड्यूलर सेंट्रीफ्यूगल मायक्रोफ्लुइडिक प्लॅटफॉर्मच्या विकासाचा अहवाल दिला.ही उदाहरणे COVID-19 च्या आण्विक निदानामध्ये LOAD चे मोठे फायदे आणि वचन दर्शवतात.
1945 मध्ये म्युलर आणि क्लेग [१२५] यांनी फिल्टर पेपर आणि पॅराफिन वापरून कागदावर मायक्रोफ्लुइडिक चॅनेल प्रथम सादर केले.2007 मध्ये, व्हाईटसाइड समूहाने [१२६] प्रथिने आणि ग्लुकोज चाचणीसाठी पहिले कार्यात्मक पेपर प्लॅटफॉर्म तयार केले.मायक्रोफ्लुइडिक्ससाठी कागद हा एक आदर्श सब्सट्रेट बनला आहे.कागदामध्ये हायड्रोफिलिसिटी आणि सच्छिद्र रचना, उत्कृष्ट बायोकॉम्पॅटिबिलिटी, हलके वजन, लवचिकता, फोल्डेबिलिटी, कमी किमती, वापरण्यास सुलभता आणि सोयीसारखे गुणधर्म आहेत.शास्त्रीय µPAD मध्ये कागदाच्या सब्सट्रेट्सवर तयार केलेल्या हायड्रोफिलिक/हायड्रोफोबिक रचना असतात.त्रिमितीय संरचनेवर अवलंबून, μPADs द्विमितीय (2D) आणि त्रिमितीय (3D) μPAD मध्ये विभागले जाऊ शकतात.2D µPADs मायक्रोफ्लुइडिक चॅनेल तयार करण्यासाठी हायड्रोफोबिक सीमा तयार करून तयार केले जातात, तर 3D µPAD सहसा 2D मायक्रोफ्लुइडिक पेपरच्या थरांच्या स्टॅकपासून बनवले जातात, कधीकधी पेपर फोल्डिंग, स्लिप तंत्र, ओपन चॅनेल आणि 3D प्रिंटिंग [96].μPAD वरील जलीय किंवा जैविक द्रव प्रामुख्याने बाह्य उर्जा स्त्रोताशिवाय केशिका शक्तीद्वारे नियंत्रित केले जातात, अभिकर्मकांचे पूर्व-संचयन, नमुना हाताळणी आणि मल्टिप्लेक्स शोधणे सुलभ करते.तथापि, अचूक प्रवाह नियंत्रण आणि मल्टिप्लेक्स शोधण्यात अपुरा शोध गती, संवेदनशीलता आणि पुन: उपयोगिता [९६, १२७, १२८, १२९, १३०] अडथळा निर्माण होतो.
एक असामान्य मायक्रोफ्लुइडिक प्लॅटफॉर्म म्हणून, HCV, HIV आणि SARS-CoV-2 [131, 132] सारख्या संसर्गजन्य रोगांच्या आण्विक निदानासाठी μPAD चा मोठ्या प्रमाणावर प्रचार आणि विकास केला गेला आहे.HCV च्या निवडक आणि संवेदनशील तपासणीसाठी, Tengam et al.[१३३] पायरोलिडिनिल पेप्टाइडवर आधारित अत्यंत विशिष्ट न्यूक्लिक अॅसिड प्रोबचा वापर करून फ्लोरोसेंट पेपरवर आधारित नवीन बायोसेन्सर विकसित केले.न्यूक्लिक अॅसिड्स अंशतः ऑक्सिडाइज्ड सेल्युलोज पेपरवर एमिनो ग्रुप्स आणि अॅल्डिहाइड ग्रुप्समधील रिडक्टिव अल्किलेशनद्वारे सहसंयोजीतपणे स्थिर असतात आणि शोध फ्लूरोसेन्सवर आधारित असतो.हे सिग्नल सेल फोन कॅमेऱ्याच्या संयोगाने पोर्टेबल फ्लोरोसेंट कॅमेऱ्यासह खास बनवलेल्या गॅझेटद्वारे वाचता येतात.त्यानंतर, लू एट अल.[१३४] निकेल/गोल्ड नॅनोपार्टिकल्स/कार्बन नॅनोट्यूब्स/पॉलिव्हिनिल अल्कोहोल ऑर्गेनोमेटलिक फ्रेमवर्क कंपोझिटवर आधारित कागदावर आधारित लवचिक इलेक्ट्रोड डिझाइन केले जे डीएनए रेडॉक्स इंडिकेटर म्हणून मिथिलीन ब्लू वापरून डीएनए हायब्रिडायझेशनद्वारे एचआयव्ही लक्ष्य शोधण्यासाठी.अलीकडे, चौधरी इ.[१३५] पॉइंट-ऑफ-केअर µPAD चाचणीसाठी LAMP आणि COVID-19 विश्लेषक शोधासाठी पोर्टेबल इमेजिंग तंत्रज्ञानाच्या संयोजनात कच्च्या रुग्णाची लाळ वापरून एक काल्पनिक प्लॅटफॉर्म डिझाइन सादर केले.
पार्श्व प्रवाह चाचण्या केशिका शक्तींद्वारे द्रवांचे मार्गदर्शन करतात आणि ओलेपणा आणि छिद्रयुक्त किंवा मायक्रोस्ट्रक्चर्ड सब्सट्रेट्सच्या वैशिष्ट्यांद्वारे द्रव हालचाली नियंत्रित करतात.लॅटरल फ्लो डिव्हाइसेसमध्ये नमुना, संयुग्म, इनक्यूबेटर आणि डिटेक्शन आणि शोषक पॅड असतात.LFA मधील न्यूक्लिक अॅसिड रेणू विशिष्ट बाइंडर्स ओळखतात जे बंधनकारक साइटवर पूर्व-संचयित असतात आणि कॉम्प्लेक्स म्हणून बांधतात.इनक्यूबेशन आणि डिटेक्शन प्लेट्समधून द्रव जात असताना, चाचणी आणि नियंत्रण रेषांवर स्थित कॅप्चर रेणूंद्वारे कॉम्प्लेक्स कॅप्चर केले जातात, जे थेट उघड्या डोळ्यांना वाचता येणारे परिणाम दर्शवितात.सामान्यतः, LFA 2-15 मिनिटांत पूर्ण केले जाऊ शकते, जे पारंपारिक शोधापेक्षा वेगवान आहे.विशेष यंत्रणेमुळे, LFA ला काही ऑपरेशन्सची आवश्यकता असते आणि अतिरिक्त उपकरणांची आवश्यकता नसते, ज्यामुळे ते खूप वापरकर्ता-अनुकूल बनते.हे तयार करणे आणि सूक्ष्म करणे सोपे आहे आणि कागदावर आधारित सब्सट्रेट्सची किंमत कमी आहे.तथापि, हे केवळ गुणात्मक विश्लेषणासाठी वापरले जाते, आणि परिमाणवाचक शोधणे खूप कठीण आहे, आणि मल्टिप्लेक्सिंग क्षमता आणि थ्रूपुट खूप मर्यादित आहेत, आणि एका वेळी फक्त एक पुरेसे न्यूक्लिक अॅसिड शोधले जाऊ शकते [96,110,127].
जरी एलएफएचे बहुतेक ऍप्लिकेशन्स इम्युनोअसेवर केंद्रित आहेत, परंतु मायक्रोफ्लुइडिक चिप्समध्ये आण्विक निदानासाठी एलएफएचा वापर देखील प्रभावी आणि लोकप्रिय आहे [136].हिपॅटायटीस बी व्हायरसच्या बाबतीत, HIV आणि SARS-CoV-2 LFA Gong et al.[१३७] एक अप-रूपांतरण नॅनोपार्टिकल एलएफए प्लॅटफॉर्म प्रस्तावित केले आणि एचबीव्ही न्यूक्लिक अॅसिड सारख्या अनेक लक्ष्यांच्या संवेदनशील आणि परिमाणात्मक शोधाद्वारे या लघु आणि पोर्टेबल प्लॅटफॉर्मची अष्टपैलुता प्रदर्शित केली.याव्यतिरिक्त, फू एट अल.[१३८] कमी सांद्रता असलेल्या HIV-1 DNA च्या परिमाणात्मक विश्लेषणासाठी पृष्ठभाग-वर्धित रमन स्पेक्ट्रोस्कोपीवर आधारित कादंबरी LFA प्रदर्शित केली.SARS-CoV-2 च्या जलद आणि संवेदनशील शोधासाठी, Liu et al.[८५] आरटी-आरपीए आणि युनिव्हर्सल लॅटरल फ्लो डिटेक्शन सिस्टीमला एकाच मायक्रोफ्लुइडिक सिस्टीममध्ये एकत्रित करून मायक्रोफ्लुइडिक-इंटिग्रेटेड आरपीए पार्श्व प्रवाह विश्लेषण विकसित केले.
विविध मायक्रोफ्लुइडिक प्लॅटफॉर्मचा वापर विशिष्ट अभ्यासानुसार, प्लॅटफॉर्मच्या क्षमता आणि फायद्यांचा पूर्ण फायदा घेऊन बदलतो.परवडणारे व्हॉल्व्ह, पंप आणि नलिका असलेले, LOCC हे ऍप्लिकेशन विविधता आणि विकासासाठी सर्वात मोठी खोली असलेले इंटरऑपरेबिलिटीसाठी सर्वात व्यापक व्यासपीठ आहे.म्हणून, आम्‍ही आशा करतो आणि शिफारस करतो की LOCC वर नवीन अभ्यास पहिला प्रयत्न म्हणून केला जावा आणि परिस्थिती अनुकूल केली जावी.याव्यतिरिक्त, प्रणालीमध्ये अधिक कार्यक्षम आणि अचूक पद्धती शोधल्या जाणे आणि वापरणे अपेक्षित आहे.LOAD विद्यमान LOCC डिव्हाइसेसमधील द्रवपदार्थांच्या अचूक नियंत्रणात उत्कृष्ट आहे आणि बाह्य ड्राइव्हची आवश्यकता न ठेवता केंद्रापसारक शक्तीद्वारे सिंगल ड्राइव्हमध्ये अद्वितीय फायदे प्रदर्शित करते, तर समांतर प्रतिसाद वेगळे आणि सिंक्रोनाइझ केले जाऊ शकतात.अशा प्रकारे, भविष्यात, कमी मॅन्युअल ऑपरेशन्स आणि अधिक परिपक्व आणि स्वयंचलित तंत्रज्ञानासह LOAD हे मुख्य मायक्रोफ्लुइडिक प्लॅटफॉर्म बनेल.µPAD प्लॅटफॉर्म कमी किमतीच्या, एकल वापराच्या निदानासाठी LOCC आणि कागदावर आधारित साहित्याचे फायदे एकत्र करतो.म्हणून, भविष्यातील विकासासाठी सोयीस्कर आणि सुस्थापित तंत्रज्ञानावर लक्ष केंद्रित केले पाहिजे.याव्यतिरिक्त, एलएफए उघड्या डोळ्यांच्या तपासणीसाठी योग्य आहे, जे नमुन्याचा वापर कमी करण्याचे आणि तपासाला गती देण्याचे आश्वासन देते.तपशीलवार व्यासपीठ तुलना तक्ता 2 मध्ये दर्शविली आहे.
डिजिटल विश्लेषणे नमुन्याला अनेक मायक्रोरेक्टर्समध्ये विभाजित करतात, ज्यापैकी प्रत्येकामध्ये लक्ष्य रेणूंची स्वतंत्र संख्या असते [139, 140].सतत टप्प्यात न राहता मायक्रॉन स्केल कंपार्टमेंटमध्ये एकाच वेळी आणि वैयक्तिकरित्या हजारो समांतर जैवरासायनिक प्रयोग करून परिपूर्ण परिमाण करण्यासाठी डिजिटल अॅसेस महत्त्वपूर्ण फायदे देतात.पारंपारिक मायक्रोफ्लुइडिक्सच्या तुलनेत, कंपार्टमेंट रिअॅक्शन्स नमुन्याचे प्रमाण कमी करू शकतात, प्रतिक्रिया कार्यक्षमता वाढवू शकतात आणि चॅनेल, पंप, व्हॉल्व्ह आणि कॉम्पॅक्ट डिझाईन्स [१४१, १४२, १४३, १४४, १४५, १४६, शिवाय इतर विश्लेषणात्मक पद्धतींसह सहजपणे एकत्रित होऊ शकतात. 147].सेल, न्यूक्लिक अॅसिड आणि इतर कण किंवा रेणूंसारख्या अभिकर्मक आणि नमुन्यांसह समाधानांचे एकसमान आणि अचूक पृथक्करण साधण्यासाठी खालील दोन पद्धती डिजिटल अॅसेसमध्ये वापरल्या जातात: (1) द्रव इंटरफेस अस्थिरतेचे शोषण करणारे ड्रॉप इमल्शन;(2) अॅरे डिव्हिजन यंत्राच्या भौमितिक मर्यादांद्वारे केले जाते.पहिल्या पद्धतीमध्ये, सूक्ष्म चॅनेलमधील अभिकर्मक आणि नमुने असलेले थेंब निष्क्रिय पद्धती जसे की सह-करंट, क्रॉसफ्लो, फ्लो फोकसिंग, स्टेज्ड इमल्सिफिकेशन, मायक्रोचॅनेल इमल्सिफिकेशन, आणि मेम्ब्रेनद्वारे चिपचिपा कातरणे आणि चॅनेल बदलासह इमल्सिफिकेशन तयार केले जाऊ शकतात.स्थानिकीकरण [143, 145, 146, 148, 149] किंवा सक्रिय पद्धती वापरणे [150, 151], जे विद्युत, चुंबकीय, थर्मल आणि यांत्रिक नियंत्रणाद्वारे अतिरिक्त ऊर्जा सादर करतात.नंतरच्या पध्दतीमध्ये, मायक्रोफ्लुइडिक चेंबर्समधील सर्वोत्कृष्ट द्रव व्हॉल्यूम एकसारखेपणा समान आकाराच्या स्थानिक संरचना, जसे की मायक्रोपिट्स आणि पृष्ठभाग अॅरे [152,153,154] ठेवून सामायिक केले जाते.विशेष म्हणजे, थेंब हे प्रमुख प्रवाह विभाग आहेत जे डिजिटल मायक्रोफ्लुइडिक्स (DMF) वर आधारित इलेक्ट्रोड अॅरेवर तयार आणि हाताळले जाऊ शकतात.डायलेक्ट्रिक्सचे इलेक्ट्रोवेटिंग हे सर्वोत्कृष्ट अभ्यास केलेल्या DMF सिद्धांतांपैकी एक आहे, कारण डायलेक्ट्रिक्सचे इलेक्ट्रोवेटिंग वैयक्तिक थेंबांचे अचूक हेरफेर करण्यास अनुमती देते, वेगवेगळ्या बाजूंनी जाणारे द्रव आणि असममित विद्युत सिग्नलचे आकार नियंत्रित करते [141, 144].DMF मधील थेंबांसह मुख्य ऑपरेशन्समध्ये क्रमवारी लावणे, विभाजित करणे आणि विलीन करणे समाविष्ट आहे [151, 155, 156], जे विश्लेषणाच्या विविध क्षेत्रांमध्ये लागू केले जाऊ शकते, विशेषत: आण्विक शोध [157, 158, 159] मध्ये.
डिजिटल न्यूक्लिक अॅसिड डिटेक्शन हे पारंपारिक पीसीआर आणि क्वांटिटेटिव्ह रिअल-टाइम पीसीआर (क्यूपीसीआर) चे अनुसरण करून उच्च-थ्रूपुट सिक्वेन्सिंग आणि लिक्विड बायोप्सीच्या समांतर तिसऱ्या पिढीचे आण्विक निदान तंत्रज्ञान आहे.गेल्या दोन दशकांमध्ये, संक्रामक रोगजनकांच्या [१६०, १६१, १६२] आण्विक निदानाच्या क्षेत्रात डिजिटल न्यूक्लिक अॅसिडचा वेगाने विकास झाला आहे.डिजिटल न्यूक्लिक अॅसिड डिटेक्शनचे संपूर्ण प्रमाणीकरण नमुने आणि अभिकर्मकांना वैयक्तिक कंपार्टमेंटमध्ये पॅक करण्यापासून सुरू होते हे सुनिश्चित करण्यासाठी की प्रत्येक लक्ष्य अनुक्रम प्रत्येक वैयक्तिक कंपार्टमेंटमध्ये प्रवेश करण्याची समान संभाव्यता आहे.सैद्धांतिकदृष्ट्या, प्रत्येक विभागाला एकाधिक लक्ष्य अनुक्रम नियुक्त केले जाऊ शकतात किंवा स्वतंत्र सूक्ष्म प्रतिक्रिया प्रणाली असू शकत नाही.वर वर्णन केलेल्या विविध संवेदन यंत्रणांद्वारे, विशिष्ट थ्रेशोल्डच्या वर सिग्नल व्युत्पन्न करणारे सूक्ष्मजीव लक्ष्य अनुक्रम असलेले कंपार्टमेंट उघड्या डोळ्यांनी किंवा मशीनद्वारे दृश्यमान केले जाऊ शकतात आणि थ्रेशोल्डच्या खाली सिग्नल निर्माण करणारे इतर कंपार्टमेंट सकारात्मक म्हणून लेबल केले जातात. .नकारात्मक, जे प्रत्येक विभागासाठी एक बुलियन सिग्नल बनवतात.अशा प्रकारे, तयार केलेल्या कंपार्टमेंटची संख्या आणि प्रतिक्रियेनंतर सकारात्मक परिणामांचा दर मोजून, चाचणी नमुन्यांच्या मूळ प्रती पॉसॉन वितरण सूत्र वापरून प्रमाणित वक्र न वापरता जुळवता येतात, जे नियमित परिमाणवाचक विश्लेषणासाठी आवश्यक असते. qPCR म्हणून.[१६३] पारंपारिक आण्विक निदान पद्धतींच्या तुलनेत, डिजिटल न्यूक्लिक अॅसिड डिटेक्शनमध्ये उच्च प्रमाणात ऑटोमेशन, उच्च विश्लेषण गती आणि संवेदनशीलता, कमी अभिकर्मक, कमी दूषितता आणि सोपी रचना आणि उत्पादन असते.या कारणांमुळे, SARS-CoV-2 च्या गंभीर उद्रेकादरम्यान, आण्विक निदानासाठी, अॅम्प्लीफिकेशन आणि सिग्नल रीडआउट तंत्रांचे संयोजन करण्यासाठी डिजिटल ऍसे, विशेषत: ड्रॉप-आधारित पद्धतींचा चांगला अभ्यास केला गेला आहे.उदाहरणार्थ, यिन एट अल.[१६४] SARS-CoV-2 मधील ORF1ab, N, आणि RNase P जीन्स मायक्रोफ्लुइडिक चिपमध्ये शोधण्यासाठी एकत्रित ड्रॉपलेट डिजिटल आणि वेगवान पीसीआर पद्धती.विशेष म्हणजे, प्रणाली 115 सेकंदात सकारात्मक सिग्नल ओळखण्यात सक्षम होती, जे पारंपारिक पीसीआरपेक्षा वेगवान आहे, जे पॉइंट-ऑफ-केअर डिटेक्शन (आकृती 7a) मध्ये त्याची प्रभावीता दर्शवते.डोंग वगैरे.[१६५], सो व इतर.[१५७], चेन एट अल.[१६६] आणि अल्टेरी एट अल.[१६७] प्रभावी परिणामांसह मायक्रोफ्लुइडिक प्रणालीमध्ये SARS-CoV-2 शोधण्यासाठी ड्रॉपलेट डिजिटल पीसीआर (ddPCR) देखील लागू केले.शोध दर आणखी सुधारण्यासाठी, शेन एट अल.[१६८] प्रतिमा स्टिचिंग तंत्राचा वापर न करता ddPCR-आधारित चिप इमेजिंग केवळ 15 सेकंदात साध्य केले, ddPCR तंत्रज्ञान प्रक्रियेला प्रयोगशाळेपासून ते ऍप्लिकेशनपर्यंत गती दिली.PCR सारख्या थर्मल एम्प्लीफिकेशन पद्धतीच लागू केल्या जात नाहीत तर प्रतिक्रिया परिस्थिती आणि जलद प्रतिसाद सुलभ करण्यासाठी समतापीय प्रवर्धन पद्धती देखील वापरल्या जातात.लू आणि इतर.[७१] ड्रॉपलेट विश्लेषणासाठी स्लिपचिप विकसित केली आहे, जे एका टप्प्यात उच्च घनतेवर विविध आकारांचे थेंब निर्माण करण्यास सक्षम आहे आणि डिजिटल LAMP (आकृती 7b) वापरून SARS-CoV-2 न्यूक्लिक अॅसिडचे प्रमाण ठरवू शकते.वेगाने विकसित होत असलेले तंत्रज्ञान म्हणून, CRISPR अतिरिक्त न्यूक्लिक अॅसिडच्या डागांची गरज न पडता सोयीस्कर कलरमेट्रिक इमेजिंगद्वारे डिजिटल न्यूक्लिक अॅसिड शोधण्यातही महत्त्वाची भूमिका बजावू शकते.अकरमन आणि इतर.न्यूक्लिक अॅसिडच्या मल्टीप्लेक्स मूल्यांकनासाठी एकत्रित मॅट्रिक्स प्रतिक्रिया विकसित केली.[१५८] SARS-CoV-2 सह, CRISPR-Cas13-आधारित न्यूक्लिक अॅसिड डिटेक्शन अभिकर्मक मायक्रोवेल परख (आकृती 7c) असलेल्या थेंबांमध्ये 169 मानवी-संबंधित विषाणू आढळले.याशिवाय, समतापिक प्रवर्धन आणि सीआरआयएसपीआर तंत्रज्ञानाचा वापर एकाच प्रणालीमध्ये दोन्हीचे फायदे एकत्र करण्यासाठी केला जाऊ शकतो.पार्क आणि इतर.[१६९] एक CRISPR/Cas12a डिजिटल परख एका कमर्शियल मायक्रोफ्लुइडिक चिपमध्ये काढलेल्या आणि उष्णतेने मारल्या गेलेल्या SARS-CoV-2 च्या शोधासाठी विकसित करण्यात आली होती, ज्यामध्ये सिंगल-स्टेज RT-RPA वर आधारित लहान आणि उच्च सिग्नल-टू-पार्श्वभूमी ओळख होते. वेळेचे प्रमाण., विस्तृत डायनॅमिक श्रेणी आणि चांगली संवेदनशीलता (चित्र 7d).या उदाहरणांचे काही वर्णन तक्ता 3 मध्ये दिले आहे.
न्यूक्लिक अॅसिड शोधण्यासाठी ठराविक डिजिटल प्लॅटफॉर्म.a जलद डिजिटल पीसीआर वर्कफ्लोमध्ये चार प्रमुख टप्पे असतात: नमुना तयार करणे, प्रतिक्रिया मिश्रणाचे वितरण, प्रवर्धन प्रक्रिया आणि लक्ष्य प्रमाणीकरण ([१६४] पासून रुपांतरित).b उच्च घनतेवर थेंब तयार करण्यासाठी स्लिपचिप थेंबांचे विश्लेषण दर्शविते ([71] पासून रुपांतरित).c CARMEN-Cas वर्कफ्लो डायग्राम13 ([158] पासून रुपांतरित).d एका भांड्यात CRISPR/Cas सह प्रगत डिजिटल व्हायरस शोधण्याचे विहंगावलोकन ([169] पासून रुपांतरित).डब्ल्यू/ओ वॉटर-इन-ऑइल, पॉलीडाइमेथिलसिलॉक्सेन पीडीएमएस, पीसीआर पॉलिमरेज चेन रिएक्शन, डीएक्यू डेटा कलेक्शन, पीआयडी प्रोपोर्शनल इंटिग्रल डेरिव्हेटिव्ह, मल्टिप्लेक्स न्यूक्लिक अॅसिड मूल्यांकनासाठी कार्मेन कॉम्बिनेटोरियल मॅट्रिक्स प्रतिक्रिया, SARS-CoV-2, गंभीर तीव्र श्वसन सिंड्रोम, कोरोनाव्हायरस पार्श्वभूमीत रिव्हर्स ट्रान्सक्रिप्टेस रीकॉम्बिनेज पॉलिमरेज-आरपीए, एस/बी सिग्नलचे आरटी प्रवर्धन