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研究人员发明了一种芯片上的实验室,用于快速检测感染

2020年12月04日经过卢克詹姆斯

随着疫情在世界许多地方再度爆发,研究人员找到了一种方法,使带有芯片实验室的移动设备能够实现感染检测的速度和准确性。

伦敦帝国理工学院的研究人员开发了一种新型芯片实验室谁希望它可以为低成本便携式诊断测试铺平道路。

作为Trisilix的实验室(LOC)技术是一个“微实验室”,据报道,可以在目前进行聚合酶链反应(PCR)测试的缩小版本,呈现其结果几分钟。PCR检测生物样品中病毒和细菌的PCR通常在实验室中进行,这意味着测试结果不会立即可用。

三叶片的尺寸为10 x 10 x 0.65 mm

三叶片的尺寸为10×10 x 0.65 mm。使用的图像礼貌伦敦帝国学院

每个LoC设备包含一个DNA传感器、温度探测器和加热器,以便测试过程可以自动化。根据研究人员发表的调查结果自然通信,标准智能手机电池在一次充电时能够为高达35个测试供电。

硅基微QPCR

研究人员表示,他们开发了一系列方法,可以在标准实验室中生产LOC设备,而不是通常需要制造电子芯片所需的大型洁净室设施。

他们还表示,他们能够生产完全由硅制成的芯片,同时降低制造成本和时间,从理论上讲,使它们能够在世界任何地方生产。

Micro-QPCR实验室内芯片

由伦敦研究人员生产的微型qpcr芯片实验室。据研究人员称,它制作成本低,容易制造,几分钟内就能得出结果。使用的图像礼貌伦敦帝国学院

该项目的首席研究员菲拉特·古德博士说:“实验室不需要将棉签送到实验室或诊所,实验室可以通过一个指甲盖大小的芯片找到你。”你可以像糖尿病患者使用血糖测试那样使用该测试,提供样本并等待结果——除了这次是针对传染病。”

制造三角石芯片

为了创建超低成本LOC装置,该架构利用硅的性质,并集成了三种操作模式:电加热器,热敏电阻和无标签的电化学传感器。

制造TriSilix芯片和晶片规模制造TriSilix芯片的示意图

三叶叶片芯片和晶片规模制造的三角石芯片的制造示意图。使用的图像礼貌自然通信

为实现无洁净室的制造,研究人员基于湿法蚀刻开发了一系列制造方法,形成多孔硅,电镀,热粘合和激光切割。在这项研究中,制造开始用轻微掺杂的p型4英寸硅晶片,但研究人员指出,较大的晶片也会起作用。

诊断寒冷,流感和可能的Covid-19来自家庭

研究人员已经使用Trisilix来诊断通常在动物中发现的细菌感染。然而,更令人兴奋的是,他们还能够从Covid-19,SARS-COV-2背后的病毒识别遗传物质的合成版本。

研究人员希望该系统能很快安装到一种类似于手持式血糖测试的设备上,使人们能够进行自我测试,并在家中收到诸如普通感冒、流感和尿路感染等疾病的结果。

Trisilix架构

Trisilix设备的换能器集成了三种模式:电化学核酸传感器,加热器和温度传感器。屏幕截图使用的礼貌Guder研究组

由于它的高便携性,TriSilix设备理论上可以加速感染的诊断,并通过消除运输和基于实验室的测试来降低成本。此外,由于这些检测不需要医疗专业人员就可以自行进行,因此,COVID-19等感染检测呈阳性的人可以立即隔离自己,从而将传播风险降至最低。

研究人员计划用临床样本验证他们的TriSilix LoC设备,目前正在寻找合作伙伴开始在资源有限的环境下进行测试。

电子和Covid-19诊断

伦敦帝国学院的研究人员不是唯一一个对芯片级技术的人来说,以扩大病原体测试。在过去的一年中,许多其他研究团队和公司还在找到硅解决方案时投入资源。以下是一些可能错过的: