Članak predlaže novu mikrofluidičku tehnologiju čipa za višestruko otkrivanje patogenih mikroorganizama škampi. Istraživački tim integrirao je tehnologiju više enzimske izotermne brzine nukleinske kiseline (MIRA) tehnologiju i metode detekcije u stvarnom vremenu fluorescencije. Ovaj mikrofluidin čip pruža brzo, osjetljivo i efikasno rješenje za otkrivanje na licu mjesta glavnih patogena škampi.
Istraživačka pozadina i značaj
Globalna industrija za poljoprivredu škampi jedna je od najvažnijih ekonomskih komponenti u akvakulturi, ali industrija ima dugo suočene prijetnje od raznih patogenih mikroorganizama. Ti patogeni često vode do velikih smrti škampi, ozbiljno utječu na proizvodnju i ekonomske koristi. Uključujući akutnu bolest o nekrozici (AHPND), virus bijelog spot sindroma (WSSV), virus za infektivni hipodermalni i hematopoetski virus (IHHNV), škampi i shiv) i sl. Virusi, bakterije i paraziti predstavljaju velike prijetnje industriji škampi.
Tradicionalne metode otkrivanja patogena, kao što su lančana reakcija polimeraze (PCR tehnologija), imaju visoku osjetljivost i specifičnost, ali su kompleksni za rukovanje, traju dugo i oslanjaju se na laboratorijsku opremu. Ova ograničenja čine PCR tehnologiju neprikladnom za brzo testiranje na licu mjesta. Mira tehnologija postala je alat za otkrivanje molekularnog otkrivanja pogodan za aplikaciju na licu mjesta zbog brzih karakteristika pojačanja pod stalnom temperaturom i normalnom temperaturom.
Mira Technology princip
Više-enzimska temperatura Rapidna tehnologija pojačanja nukleinske kiseline (Mira tehnologija) je konstantno tehnologija pojačanja temperature koja se oslanja na sinergiju više funkcionalnih proteina na sobnoj temperaturi za postizanje brzog pojačanja nukleinskih kiselina. To je zaista prenosiva tehnologija otkrivanja nukleinske kiseline na licu mjesta. U odnosu na PCR, Mira ima više prednosti.
Dizajn i inovacija mikrofluidnih čipova
Shematski dijagram platforme za otkrivanje RPA na čipu za nekoliko važnih patogenih mikroorganizama za škampi
(A) Struktura mikrofluidičkog čipa tipa diskova. 1: Reakcijska komora; 2: Kuglasti ventil; 3: izduvni port; 4: Luka za uzorkovanje;
(B) eksplodirani pogled. 5: filmp za toplotu; 6: Chip supstrat.
(C) detaljan izgled šest skupova temeljnika u sektoru. Svaki se skup temeljne temeljne temeljne temeljnog temelja namijenjen u određenoj reakcijskoj komori.
(D) Kompletan operativni postupak platformom za otkrivanje RPA na čipu.
Članak predlaže mikrofluidički čip integriran sa Mira tehnologijom za višestruko otkrivanje kozica patogenih mikroorganizama. Microfluidic tehnologija može kontrolirati tekućine unutar kanala na nivou mikrona za preciznu manipulaciju, čime se postigne efikasno i jeftino otkrivanje više cilja.
Čip ima sljedeće ključne karakteristike dizajna:
● Centrifugalni mikrofluidični čip
Čip usvaja centrifugalni dizajn pogona, koristeći centrifugalnu silu kako bi ravnomjerno rasporedio uzorak u svaku reakcijsku komoru. Ovaj dizajn pojednostavljuje postupak rada, a operater može dovršiti cijelu reakciju jednostavnim ubrizgavanjem uzorka.
● Višenamjenska detekcija
Čip je unaprijed ugrađen u bakterijske tipove: akutna hepatopankretarna nekroza (V-AHPND), virus bijelog spot sindroma (WSSV), zarazni virus nekroze (IHHNV), škampi i enterohepatitis Hepatica (EHP). ) Prajmerne sonde za pet patogena. Ovaj dizajn može istovremeno otkriti šest ciljeva gena u jednoj reakciji, omogućavajući brzo prikazivanje višestrukih patogena.
● Detekcija fluorescencije u stvarnom vremenu
Reakcija pojačanja Mira tehnologije u čipu u kombinaciji se sa fluorescentnom sondom, koja može pratiti napredak reakcije pojačanja u realnom vremenu. Dizajn sonde omogućava oslobađanje fluorescentnog signala samo kada se generira proizvod pojačanja, čime se postigne tako brzo i osjetljivo kvantitativno otkrivanje.
● Reakcijski sistem niskog koncentracije
Svaka reakcijska jedinica čipa zahtijeva samo zapreminu reakcije od 5 μl, što uvelike smanjuje potrošnju reagensa. Kada se cijeli sustav radi, do četiri uzoraka može se obraditi istovremeno, a svaki uzorak može otkriti pet patogena, uvelike poboljšanje efikasnosti otkrivanja.
Osjetljivost, specifičnost i ponovljivost
Performanse čip sistema uključuje otkrivanje simetrije, rezonancije i ponovljivosti.
● Osetljivost
Eksperimentalni rezultati pokazuju da čip može otkriti ciljane brojeve gena, što je niže kao 10 primjeraka / μl, sa osjetljivošću koja je uporediva ili čak viša od tradicionalnih PCR metoda. Ova velika osetljivost osigurava da tehnologija može otkriti rane zaražene pojedince u praktičnim primjenama, čime se omogućuje prijevremeni pregled patogena.
● Specifičnost
Eksperiment je proveo unakrsne testove na raznim ciljanim patogenima, a rezultati su pokazali da je čip vrlo specifičan za ciljane patogene i može precizno razlikovati različite vrste patogena. Svi testovi za akutnu bolest nekroze HEPATOPANCEAC (V-AHPND), virus bijelog spota (WSSV), virus za infektivni hipodermalni i hematopoetski virus (IHHNV), hemaktički škampi i enterohepatis Hepatica (EHP) Svi su pokazali križarnu reakciju, što ukazuje da ova metoda može učinkovito izbjeći Nepertifično pojačavanje.
● ponovljivost
Da bi se procijenila stabilnost metode, istraživački tim proveo je više ponovljenih eksperimenata. Rezultati su pokazali da je koeficijent varijacije (CV vrijednost) između različitih eksperimenata bio manji od 10%, pokazujući dobru eksperimentalnu ponovljivost i dosljednost.
Field aplikacije i prednosti
Dizajn MIRA tehnologije Microfluidic čip daje značajne prednosti na terenu, posebno pogodno za brzo otkrivanje i nadzor patogena u poljoprivredi škampi:
● Prikladan postupak rada
Cijeli proces otkrivanja zahtijeva samo ubrizgavanje uzorka u čip i pokretanje reakcijskog uređaja. To zahtijeva gotovo da nijedan ručni rad i pogodan je za neprofesionalce za upotrebu na licu mjesta.
● Mogućnost brzog odgovora
Sistem može dobiti rezultate testa u roku od 20 minuta, uvelike skraćivanje vremena ispitivanja. Ovo je ključno za brzi odgovor bolesti na farmama i smanjenje širenja patogena.
● Sposobnost detekcije multipleksa
Pet glavnih patogena može se identificirati u jednom testu, što uvelike poboljšava efikasnost otkrivanja i štede troškove i vrijeme otkrivanja.
Mira Technology izgledi
Iako je PCR tehnologija dugo ocijenjena kao zlatni standard za otkrivanje pojačanja nukleinske kiseline, Mira tehnologija pokazala je sjajan potencijal za prijavu zbog brzine reakcije na konstantnoj temperaturi, jednostavnim potrebama i zahtjevima niske opreme. Uspoređivanjem sa PCR u kombinaciji sa DNK sekvenciranje, otkriveno je da su rezultati otkrivanja izotermnog pojačanja čip u skladu s PCR rezultatima u pogledu osjetljivosti i specifičnosti, a vrijeme reakcije Mira tehnologije značajno je skratilo. Stoga se Mira tehnologija mikrofluidični čipovi smatraju tehnologijom pogodnijom za terenske aplikacije, posebno u okruženjima koja zahtijevaju brzu i veliku detekciju patogena.
Mikrofluidični čipovi zasnovani na više enzimnim izotermnim brzom pojačalom nukleinom kiselinom (MIRA) pruža efikasno sredstvo za otkrivanje patogenih mikroorganizama u farmama škampi. Ova tehnologija ima prednosti visoke osjetljivosti, dobrog specifičnosti, jednostavnog rada i brzine brzog otkrivanja i ima široke perspektive aplikacije u prevenciji i kontroli bolesti akvakulture. Sa daljnjim razvojem i optimizacijom tehnologije, očekuje se da će se sistem primijeniti na otkrivanje više vodenih patogena, omogućavajući širu prevenciju i praćenje bolesti.
Rezultati istraživanja pružaju pouzdanu metodu ranog otkrivanja za industriju akvakulture, što može učinkovito smanjiti rizik od epidemije bolesti, poboljšati proizvodnu učinkovitost i proizvodnju poljoprivrednih gospodarstava, a polaganje tehničke fondacije za održivi razvoj industrije akvakulture.