వార్తలు

సాంక్రమిక వ్యాధులను గుర్తించడానికి సాంప్రదాయిక రోగనిర్ధారణ వ్యూహాలకు పాయింట్-ఆఫ్-కేర్ టెస్టింగ్ (POCT) కోసం సరిపోని బెంచ్‌టాప్ సాధనాలను ఉపయోగించడం అవసరం.ఎమర్జింగ్ మైక్రోఫ్లూయిడిక్స్ అనేది అత్యంత సూక్ష్మీకరించబడిన, స్వయంచాలక మరియు సమీకృత సాంకేతికత, ఇది వేగవంతమైన, తక్కువ-ధర, ఖచ్చితమైన ఆన్-సైట్ డయాగ్నస్టిక్స్ కోసం సాంప్రదాయ పద్ధతులకు సంభావ్య ప్రత్యామ్నాయం.మాలిక్యులర్ డయాగ్నస్టిక్ పద్ధతులు మైక్రోఫ్లూయిడ్ పరికరాలలో వ్యాధికారక గుర్తింపు కోసం అత్యంత ప్రభావవంతమైన పద్ధతులుగా విస్తృతంగా ఉపయోగించబడతాయి.ఈ సమీక్ష అకడమిక్ మరియు ఇండస్ట్రియల్ కోణం నుండి అంటు వ్యాధుల యొక్క మైక్రోఫ్లూయిడ్-ఆధారిత మాలిక్యులర్ డయాగ్నస్టిక్స్‌లో ఇటీవలి పురోగతిని సంగ్రహిస్తుంది.ముందుగా, నమూనా ప్రీట్రీట్‌మెంట్, యాంప్లిఫికేషన్ మరియు సిగ్నల్ రీడింగ్‌తో సహా న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాల యొక్క సాధారణ ఆన్-చిప్ ప్రాసెసింగ్‌ను మేము వివరిస్తాము.నాలుగు రకాల మైక్రోఫ్లూయిడ్ ప్లాట్‌ఫారమ్‌ల లక్షణాలు, ప్రయోజనాలు మరియు అప్రయోజనాలు అప్పుడు పోల్చబడతాయి.తరువాత, మేము న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాల సంపూర్ణ పరిమాణీకరణ కోసం డిజిటల్ పరీక్షల ఉపయోగం గురించి చర్చిస్తాము.క్లాసికల్ మరియు ఇటీవలి వాణిజ్య మైక్రోఫ్లూయిడ్-ఆధారిత మాలిక్యులర్ డయాగ్నస్టిక్ పరికరాలు రెండూ మార్కెట్ ప్రస్తుత స్థితికి సాక్ష్యంగా సంగ్రహించబడ్డాయి.చివరగా, అంటు వ్యాధుల యొక్క మైక్రోఫ్లూయిడ్ నిర్ధారణ కోసం మేము భవిష్యత్తు దిశలను ప్రతిపాదిస్తాము.
అంటు వ్యాధులు ప్రపంచవ్యాప్తంగా వ్యాపించే బ్యాక్టీరియా, వైరస్‌లు మరియు పరాన్నజీవులతో సహా వ్యాధికారక కారకాల వల్ల సంభవిస్తాయి.ఇతర వ్యాధుల మాదిరిగా కాకుండా, వ్యాధికారకాలు త్వరగా వ్యాధి బారిన పడతాయి మరియు టీకాలు వేయడం, గాలి మరియు నీటి మాధ్యమం ద్వారా మానవులు మరియు హోస్ట్ జంతువుల మధ్య వ్యాప్తి చెందుతాయి [1].ప్రజారోగ్య చర్యగా అంటు వ్యాధి నివారణ చాలా కీలకం.అంటు వ్యాధులను ఎదుర్కోవడానికి మూడు ప్రధాన వ్యూహాలు: (1) సంక్రమణ మూలాన్ని నియంత్రించడం;(2) ప్రసార మార్గం యొక్క అంతరాయం;(3) అనుమానాస్పద జనాభా రక్షణ.ప్రధాన వ్యూహాలలో, దాని సౌలభ్యం మరియు తక్కువ ధర కారణంగా సంక్రమణ మూలాన్ని నియంత్రించడం అత్యంత ముఖ్యమైన వ్యూహంగా పరిగణించబడుతుంది.వ్యాధి సోకిన వ్యక్తుల యొక్క వేగవంతమైన రోగనిర్ధారణ, ఐసోలేషన్ మరియు చికిత్స చాలా ముఖ్యమైనవి, వేగవంతమైన, సున్నితమైన మరియు ఖచ్చితమైన రోగనిర్ధారణ వ్యూహాలు అవసరం [2].అంటు వ్యాధుల యొక్క ప్రస్తుత రోగనిర్ధారణ సాధారణంగా సంకేతాలు మరియు లక్షణాలు మరియు కణ సంస్కృతి మరియు మాలిక్యులర్ డయాగ్నస్టిక్స్ వంటి ప్రయోగశాల అధ్యయనాల ఆధారంగా క్లినికల్ పరీక్షలను మిళితం చేస్తుంది, దీనికి శిక్షణ పొందిన సిబ్బంది, శ్రమతో కూడిన విధానాలు మరియు ఖరీదైన పరీక్షా పరికరాలు అవసరం [3, 4].అంటు వ్యాధి వ్యాప్తి నివారణకు వేగవంతమైన, చవకైన మరియు ఖచ్చితమైన స్థానిక రోగనిర్ధారణ అవసరం, ముఖ్యంగా అంటు వ్యాధులు సాధారణంగా మరియు తీవ్రంగా ఉన్న వనరుల-పరిమిత ప్రాంతాలలో [5], అలాగే అరణ్యంలో లేదా యుద్ధభూమిలో, అత్యవసర పరిస్థితులు ఊహించలేనివిగా ఉంటాయి..వైద్య సంరక్షణ పరిమితం [6].ఈ సందర్భంలో, మైక్రోఫ్లూయిడిక్స్ అనేది మైక్రోఎలెక్ట్రోమెకానికల్ సిస్టమ్స్ టెక్నాలజీలు, నానోటెక్నాలజీ లేదా మెటీరియల్ సైన్స్‌ను ఖచ్చితమైన ఫ్లూయిడ్ మానిప్యులేషన్ [7,8,9,10] కోసం మిళితం చేసే సాంకేతికత, ఇది పాయింట్-ఆఫ్-కేర్ డిటెక్షన్ (POCT) కోసం కొత్త అవకాశాలను అందిస్తుంది.) ఆసుపత్రులు మరియు ప్రయోగశాలల వెలుపల అంటువ్యాధులు.సాంప్రదాయిక సమయం తీసుకునే డయాగ్నస్టిక్స్‌తో పోలిస్తే, మైక్రోఫ్లూయిడ్ టెక్నాలజీ వ్యాధి వ్యాప్తి సమయంలో మాలిక్యులర్ డయాగ్నస్టిక్స్ కోసం నమూనా మరియు ఖర్చును ఆదా చేస్తుంది.కరోనావైరస్ వ్యాధి 2019 (COVID-19) యొక్క ప్రపంచ వ్యాప్తి తీవ్రమైన అక్యూట్ రెస్పిరేటరీ సిండ్రోమ్ కరోనావైరస్ 2 (SARS-CoV-2) వల్ల సంభవించింది, కాబట్టి మహమ్మారి యొక్క సకాలంలో నివారణ మరియు నియంత్రణ కోసం మైక్రోఫ్లూయిడిక్స్ యొక్క ప్రాముఖ్యత మళ్లీ నొక్కి చెప్పబడింది [11, 12 , 13].సాంప్రదాయ డయాగ్నస్టిక్స్ వలె కాకుండా, మైక్రోఫ్లూయిడ్ POCT మాదిరి పాయింట్ దగ్గర పరీక్షించడానికి బెంచ్‌టాప్ ఎనలైజర్‌ల నుండి చిన్న సైడ్‌స్ట్రీమ్ టెస్ట్ స్ట్రిప్‌ల వరకు చిన్న పోర్టబుల్ పరికరాలను ఉపయోగిస్తుంది [14].ఈ పరీక్షలు సరళమైన లేదా నమూనా తయారీ, వేగవంతమైన సిగ్నల్ యాంప్లిఫికేషన్ మరియు సున్నితమైన సిగ్నల్ రీడింగ్‌లను కలిగి ఉంటాయి, ఫలితంగా తక్కువ వ్యవధి మరియు నిమిషాల్లో ఖచ్చితమైన ఫలితాలు ఉంటాయి.మైక్రోఫ్లూయిడ్-ఆధారిత ఆరోగ్య సంరక్షణ సాధనాల లభ్యత మరియు భారీ ఉత్పత్తి ఆసుపత్రి వెలుపల, రోగి దగ్గర మరియు ఇంట్లో కూడా వాటి ఖర్చు-సమర్థవంతమైన మరియు ప్రత్యక్ష రోగనిర్ధారణ అనువర్తనాలను విస్తరించింది.
అంటు వ్యాధుల నిర్ధారణ కోసం ఇప్పటికే ఉన్న వ్యూహాలలో, పరమాణు విశ్లేషణ అత్యంత సున్నితమైన వాటిలో ఒకటి [15, 16].అదనంగా, మాలిక్యులర్ డయాగ్నస్టిక్స్ తరచుగా COVID-19 యొక్క నిరంతర గుర్తింపు కోసం బంగారు ప్రమాణంగా ఉపయోగించబడుతుంది, రోగనిరోధక ప్రతిస్పందన [17, 18] ప్రారంభానికి ముందు RNA లేదా DNA యొక్క వైరస్-నిర్దిష్ట ప్రాంతాలను ప్రత్యక్షంగా గుర్తించడానికి అనుమతిస్తుంది.ప్రస్తుత సమీక్షలో, మేము అకాడెమిక్ కోణం నుండి భవిష్యత్ పారిశ్రామిక దృక్కోణాల వరకు (Fig. 1) అంటు వ్యాధుల కోసం మైక్రోఫ్లూయిడిక్స్ ఆధారిత మాలిక్యులర్ డయాగ్నస్టిక్ ప్రక్రియలలో తాజా పురోగతులను అందిస్తున్నాము.మేము న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ డిటెక్షన్‌లో మూడు కీలక దశలతో ప్రారంభిస్తాము: ఆన్-చిప్ శాంపిల్ ప్రీట్రీట్‌మెంట్, న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ యాంప్లిఫికేషన్ మరియు సిగ్నల్ రీడింగ్.మేము వివిధ రకాల మైక్రోఫ్లూయిడ్ ప్లాట్‌ఫారమ్‌లను వాటి నిర్మాణం మరియు పనితీరుతో పోల్చాము, ప్రత్యేక లక్షణాలను (బలాలు మరియు బలహీనతలు) చూపుతాము.డిజిటల్ న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ డిటెక్షన్ మరింత చర్చించబడింది మరియు అంటు వ్యాధికారక అణువుల సంపూర్ణ పరిమాణానికి మూడవ తరం సాంకేతికతకు ఉదాహరణగా ఇవ్వబడింది.అదనంగా, మాలిక్యులర్ డయాగ్నస్టిక్స్ కోసం మైక్రోఫ్లూయిడ్ POCT మార్కెట్ యొక్క ప్రస్తుత స్థితిని ప్రదర్శించడానికి అనేక విలక్షణమైన మరియు తాజా వాణిజ్య POCT పరికరాలు ప్రదర్శించబడతాయి.మేము భవిష్యత్ అనువర్తనాల కోసం మా దృష్టిని కూడా చర్చించి వివరిస్తాము.
న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ డిటెక్షన్ కోసం మైక్రోఫ్లూయిడ్ చిప్‌ల మాడ్యూల్‌లను వాటి విధులను బట్టి మూడు వర్గాలుగా (నమూనా, గుర్తింపు మరియు సిగ్నలింగ్) విభజించవచ్చు [19].ఈ మాడ్యూల్‌లలో, నమూనా మాడ్యూల్ ప్రధానంగా నమూనా లైసిస్ మరియు న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ వెలికితీతను గుర్తిస్తుంది.సెన్సార్ మాడ్యూల్ ప్రధానంగా న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ సిగ్నల్స్ యొక్క మార్పిడి మరియు విస్తరణను నియంత్రిస్తుంది.సిగ్నలింగ్ మాడ్యూల్ సెన్సింగ్ మాడ్యూల్ ద్వారా మార్చబడిన మరియు ప్రాసెస్ చేయబడిన సిగ్నల్‌ను గుర్తిస్తుంది.చిప్‌లో న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాలను గుర్తించే ప్రక్రియ ఆధారంగా, "ఇన్‌పుట్ మరియు అవుట్‌పుట్" ఫంక్షన్‌ను గ్రహించగల వివిధ చిప్‌లను మేము సంగ్రహిస్తాము.
న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ గుర్తింపులో మొదటి దశ న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ వెలికితీత, అనగా లక్ష్యమైన న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాన్ని అసలు నమూనా నుండి వేరుచేయడం.న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ వెలికితీత ఇతర పరమాణు కలుషితాల నుండి న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాలను శుద్ధి చేయడానికి, న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ అణువుల యొక్క ప్రాథమిక నిర్మాణం యొక్క సమగ్రతను నిర్ధారించడానికి మరియు ఫలితాలను ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి నిర్వహిస్తారు.న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ వెలికితీతకు అవసరమైన నమూనా లైసిస్ మరియు న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ క్యాప్చర్ అవసరం, దీని నాణ్యత మరియు సామర్థ్యం పరిశోధన మరియు రోగనిర్ధారణ ఫలితాలపై భారీ ప్రభావాన్ని చూపుతాయి.వెలికితీత సమయంలో ఏదైనా సూక్ష్మ దుష్ప్రభావాలు తదుపరి గుర్తింపును పరిమితం చేయవచ్చు.ఉదాహరణకు, పాలిమరేస్ చైన్ రియాక్షన్ (PCR) మరియు లూప్ ఐసోథర్మల్ యాంప్లిఫికేషన్ (LAMP) పద్ధతులు న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ ఐసోలేషన్ రియాజెంట్‌లలోని ఇథనాల్ మరియు ఐసోప్రొపనాల్ వంటి కొన్ని అవశేష కర్బన ద్రావకాలచే నిరోధించబడతాయి [20].ద్రవ-ద్రవ వెలికితీత మరియు ఘన-దశ వెలికితీత అనేది న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాలను వేరుచేయడానికి అత్యంత ప్రజాదరణ పొందిన పద్ధతులు [21], అయినప్పటికీ, ద్రవ-ద్రవ వెలికితీతలో ఉపయోగించే కారకాలు చాలా మైక్రోఫ్లూయిడ్ చిప్‌ల తుప్పుకు కారణమవుతున్నందున, చిప్‌పై ద్రవ-ద్రవ వెలికితీత చాలా పరిమితంగా ఉంటుంది. .ఇక్కడ, మేము మైక్రోఅరే-ఆధారిత ఘన దశ వెలికితీత పద్ధతులను హైలైట్ చేస్తాము మరియు వాటి ప్రయోజనాలు మరియు అప్రయోజనాలను సరిపోల్చండి.
సిలికాన్ అనేది దాని బయో కాంపాబిలిటీ, స్థిరత్వం మరియు మార్పు సౌలభ్యం కారణంగా న్యూక్లియిక్ యాసిడ్‌లకు అనుకూలంగా ఉండే సబ్‌స్ట్రేట్ మెటీరియల్ [22].ముఖ్యముగా, సిలికా లేదా ఇతర పదార్ధాలతో సవరించబడినప్పుడు, ఈ మిశ్రమం తక్కువ pH, అధిక ఉప్పు పరిస్థితులలో ప్రతికూలంగా ఛార్జ్ చేయబడిన న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాలను శోషించే లక్షణాలను ప్రదర్శిస్తుంది, అయితే అధిక pH, తక్కువ ఉప్పు ద్రావణాలను తొలగిస్తుంది.ఈ దృగ్విషయం ఆధారంగా, న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ను శుద్ధి చేయడం సాధ్యపడుతుంది.
సిలికా పూసలు, పౌడర్‌లు, మైక్రోఫైబర్ ఫిల్టర్‌లు మరియు సిలికా పొరలు [23, 24, 25, 26] వంటి మైక్రోఫ్లూయిడిక్స్‌లో న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ వెలికితీత కోసం సిలికా-ఆధారిత పదార్థాల యొక్క వివిధ రూపాలు ఉపయోగించబడ్డాయి.పదార్థం యొక్క లక్షణాలపై ఆధారపడి, సిలికాన్ ఆధారిత పదార్థాలను వివిధ మార్గాల్లో మైక్రో సర్క్యూట్లలో ఉపయోగించవచ్చు.ఉదాహరణకు, సిలికా గ్రాన్యూల్స్, పౌడర్‌లు మరియు కమర్షియల్ నానోఫిల్టర్‌లను మైక్రోఫ్లూయిడ్ చిప్‌ల రంధ్రాలు లేదా మైక్రోచానెల్స్‌లో ఉంచవచ్చు మరియు నమూనాల నుండి న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాలను తీయడంలో సహాయపడతాయి [27, 28, 29].ఉపరితల-మార్పు చేసిన సిలికా పొరలను కూడా తక్కువ ఖర్చుతో వ్యాధికారక కణాల నుండి DNAని వేగంగా శుద్ధి చేయడానికి ఉపయోగించవచ్చు.ఉదాహరణకు, వాంగ్ మరియు ఇతరులు.[30] చిటోసాన్ ఒలిగోశాకరైడ్‌లతో పూసిన సిలికా పొరలతో వెసికిల్-మెడియేటెడ్ చైన్ ఎక్స్ఛేంజ్‌తో డీనాటరింగ్ యాంప్లిఫికేషన్ రియాక్షన్‌లను కలపడం ద్వారా, 102–108 కాలనీ ఫార్మింగ్ యూనిట్‌లను విజయవంతంగా గుర్తించే బహుముఖ పోర్టబుల్ సిస్టమ్ ప్రవేశపెట్టబడింది.(CFU)/ml విబ్రియో పారాహెమోలిటికస్., మరియు వైరస్ యొక్క ఉనికి సులభంగా కనిపించింది.పావెల్ మరియు ఇతరులు.[31] హెపటైటిస్ సి వైరస్ (HCV), హ్యూమన్ ఇమ్యునో డెఫిషియెన్సీ వైరస్ (HIV), జికా వైరస్ మరియు హ్యూమన్ పాపిల్లోమావైరస్ మరియు ఆటోమేటిక్ ప్రొపగేషన్‌ను గుర్తించేందుకు సిలికాన్-ఆధారిత మైక్రోఅరేలు ఉపయోగించబడ్డాయి, ఇందులో 1.3 μl టర్టూస్ మైక్రోరియాక్టర్ RNA వైరస్‌లను సంగ్రహించడానికి అభివృద్ధి చేయబడింది.మరియు సిటు యాంప్లిఫికేషన్‌లో నిర్వహించండి.ఈ పద్ధతులతో పాటు, ఉపరితల-మార్పు చేసిన సిలికా మైక్రోకాలమ్‌లు కూడా న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ వెలికితీతలో కీలక పాత్ర పోషిస్తాయి, ఎందుకంటే సవరించే పదార్థం యొక్క జ్యామితి మరియు లక్షణాలు వెలికితీత సామర్థ్యాన్ని బాగా పెంచుతాయి.చెన్ మరియు ఇతరులు.[32] అమైనో-కోటెడ్ సిలికాన్ మైక్రోకాలమ్‌ల ఆధారంగా తక్కువ-గాఢత కలిగిన RNAను వేరుచేయడానికి మైక్రోఫ్లూయిడ్ ప్లాట్‌ఫారమ్‌ను ప్రతిపాదించారు.ఈ మైక్రోఫ్లూయిడ్ పరికరం ఒక సిలికాన్ సబ్‌స్ట్రేట్‌పై 0.25 cm2 మైక్రోపిల్లర్‌ల శ్రేణిని అనుసంధానిస్తుంది, ఇది అధిక ఉపరితల వైశాల్యం మరియు వాల్యూమ్ నిష్పత్తి రూపకల్పన ద్వారా అధిక వెలికితీత సామర్థ్యాన్ని సాధించడానికి.ఈ డిజైన్ యొక్క ప్రయోజనం ఏమిటంటే మైక్రోఫ్లూయిడ్ పరికరం 95% వరకు న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ వెలికితీత సామర్థ్యాన్ని సాధించగలదు.ఈ సిలికాన్-ఆధారిత వ్యూహాలు న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాలను తక్కువ ఖర్చుతో వేగంగా వేరుచేసే విలువను ప్రదర్శిస్తాయి.మైక్రోఫ్లూయిడ్ చిప్‌లతో కలిపి, సిలికాన్-ఆధారిత వెలికితీత వ్యూహాలు న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ గుర్తింపు యొక్క సామర్థ్యాన్ని పెంచడమే కాకుండా, విశ్లేషణాత్మక పరికరాల సూక్ష్మీకరణ మరియు ఏకీకరణను సులభతరం చేస్తాయి [20].
అయస్కాంత విభజన పద్ధతులు బాహ్య అయస్కాంత క్షేత్రం సమక్షంలో న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాలను వేరుచేయడానికి అయస్కాంత కణాలను ఉపయోగిస్తాయి.సాధారణంగా ఉపయోగించే అయస్కాంత కణాలలో Fe3O4 లేదా γ-Fe2O3 అయస్కాంత కణాలు సిలికా, అమైనో మరియు కార్బాక్సిల్ [33,34,35,36]తో పూత ఉంటాయి.సిలికాన్-ఆధారిత SPE పద్ధతులతో పోలిస్తే అయస్కాంత కణాల యొక్క ప్రత్యేక లక్షణం బాహ్య అయస్కాంతాలతో తారుమారు చేయడం మరియు నియంత్రించడం.
న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాలు మరియు సిలికా మధ్య ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ పరస్పర చర్యను ఉపయోగించి, అధిక ఉప్పు మరియు తక్కువ pH పరిస్థితులలో, న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాలు సిలికా-పూతతో కూడిన అయస్కాంత కణాల ఉపరితలంపై శోషించబడతాయి, అయితే తక్కువ ఉప్పు మరియు అధిక pH పరిస్థితులలో, అణువులను కడగవచ్చు. మళ్ళీ..సిలికా-పూతతో కూడిన అయస్కాంత పూసలు అయస్కాంతంగా నియంత్రించబడిన చలనాన్ని ఉపయోగించి పెద్ద వాల్యూమ్ నమూనాల (400 μL) నుండి DNAను తీయడం సాధ్యం చేస్తాయి [37].ఒక ప్రదర్శనగా, రోడ్రిగ్జ్-మాటియోస్ మరియు ఇతరులు.[38] వివిధ గదులకు అయస్కాంత పూసల బదిలీని నియంత్రించడానికి ట్యూనబుల్ అయస్కాంతాలను ఉపయోగించారు.సిలికా-కోటెడ్ మాగ్నెటిక్ పార్టికల్స్ ఆధారంగా, LAMP రివర్స్ ట్రాన్స్‌క్రిప్షన్ డిటెక్షన్ (RT-LAMP) కోసం SARS-CoV-2 జెనోమిక్ RNA యొక్క 470 కాపీలు/mLని మురుగునీటి నమూనాల నుండి సేకరించవచ్చు మరియు ప్రతిస్పందనను 1 గంటలోపు చదవవచ్చు.నగ్న కన్ను (Fig. 2a).
అయస్కాంత మరియు పోరస్ పదార్థాలపై ఆధారపడిన పరికరాలు.SARS-CoV-2 RNA గుర్తింపు కోసం IFAST RT-LAMP మైక్రోఫ్లూయిడ్ పరికరం యొక్క సంభావిత రేఖాచిత్రం ([38] నుండి స్వీకరించబడింది).b బుకల్ స్వాబ్ న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ యొక్క dSPE కోసం సెంట్రిఫ్యూగల్ మైక్రో పరికరం ([39] నుండి స్వీకరించబడింది).c FTA® కార్డ్‌ని ఉపయోగించి అంతర్నిర్మిత స్వీయ-ఆధారిత నమూనా కేంద్రీకరణ ([50] నుండి స్వీకరించబడింది).d ఫ్యూజన్ 5 ఫిల్టర్ కాగితం చిటోసాన్‌తో సవరించబడింది ([51] నుండి స్వీకరించబడింది).SARS-CoV-2 తీవ్రమైన అక్యూట్ రెస్పిరేటరీ సిండ్రోమ్ కరోనావైరస్ 2, RT-LAMP రివర్స్ ట్రాన్స్‌క్రిప్షన్ లూప్ మధ్యవర్తిత్వ ఐసోథర్మల్ యాంప్లిఫికేషన్, FTA ఫైండర్స్ టెక్నాలజీ భాగస్వాములు, NA న్యూక్లియిక్ యాసిడ్
ధనాత్మకంగా చార్జ్ చేయబడిన అయస్కాంత కణాలు న్యూక్లియిక్ ఆమ్లం యొక్క ఫాస్ఫేట్ వెన్నెముకను జతచేయడానికి అనువైనవి.ఒక నిర్దిష్ట ఉప్పు సాంద్రత వద్ద, న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాల యొక్క ప్రతికూలంగా ఛార్జ్ చేయబడిన ఫాస్ఫేట్ సమూహాలు అయస్కాంత మిశ్రమ కణాల ఉపరితలంపై సానుకూలంగా ఛార్జ్ చేయబడతాయి.అందువల్ల, న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాల వెలికితీత కోసం కఠినమైన ఉపరితలం మరియు అమైనో సమూహాల అధిక సాంద్రత కలిగిన అయస్కాంత నానోపార్టికల్స్ అభివృద్ధి చేయబడ్డాయి.అయస్కాంత విభజన మరియు నిరోధించడం తర్వాత, అయస్కాంత నానోపార్టికల్స్ మరియు DNA కాంప్లెక్స్‌లను నేరుగా PCRలో ఉపయోగించవచ్చు, ఇది సంక్లిష్టమైన మరియు సమయం తీసుకునే శుద్దీకరణ మరియు ఎల్యూషన్ ఆపరేషన్‌ల అవసరాన్ని తొలగిస్తుంది [35].ప్రతికూల కార్బాక్సిల్ సమూహాలతో పూసిన అయస్కాంత నానోపార్టికల్స్ కూడా అధిక సాంద్రత కలిగిన పాలిథిలిన్ గ్లైకాల్ మరియు సోడియం క్లోరైడ్ ద్రావణాలలో ఉపరితలాలపై శోషించబడిన న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాలను వేరు చేయడానికి ఉపయోగించబడ్డాయి [36].ఈ ఉపరితల-మార్పు చేసిన అయస్కాంత పూసలతో, DNA వెలికితీత తదుపరి విస్తరణకు అనుకూలంగా ఉంటుంది.డిగ్నన్ మరియు ఇతరులు.[39] న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ ప్రీ-ట్రీట్‌మెంట్ కోసం ఆటోమేటెడ్ మరియు పోర్టబుల్ సెంట్రిఫ్యూగల్ మైక్రోఫ్లూయిడ్ ప్లాట్‌ఫారమ్‌ను వివరించింది, సాంకేతికత లేని సిబ్బంది దానిని సైట్‌లో ఉపయోగించడానికి అనుమతిస్తుంది.అదనంగా, LAMPతో వివిక్త DNA అనుకూలత, పాయింట్-ఆఫ్-కేర్ న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ విశ్లేషణకు బాగా సరిపోయే పద్ధతి, కనిష్ట పరికర అవసరాలు మరియు కలర్మెట్రిక్ పరీక్షలకు అనుకూలతను మరింత ప్రదర్శిస్తుంది (Fig. 2b).
అయస్కాంత పూస పద్ధతులు ఆటోమేటెడ్ వెలికితీత యొక్క అవకాశాన్ని అందిస్తాయి, వీటిలో కొన్ని వాణిజ్య ఆటోమేటెడ్ న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ ఎక్స్‌ట్రాక్టర్లలో ఉన్నాయి [కింగ్‌ఫిషర్;థర్మోఫిషర్ (వాల్తామ్, MA, USA), QIAcube® HT;CapitalBio (బీజింగ్, చైనా) మరియు Biomek®;బెక్మాన్ (మయామి, USA).), ఫ్లోరిడా, USA)].అయస్కాంత పూసలను మైక్రోఫ్లూయిడిక్స్‌తో కలపడం వల్ల కలిగే ప్రయోజనాలు న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాల యొక్క సమర్థవంతమైన స్వయంచాలక వెలికితీత కోసం ఉపయోగించవచ్చు, ఇది పరమాణు విశ్లేషణల అభివృద్ధిని సంభావ్యంగా ముందుకు తీసుకెళ్లగలదు;అయినప్పటికీ, మైక్రోఫ్లూయిడిక్స్‌తో అయస్కాంత పూసల కలయిక ఇప్పటికీ అయస్కాంత పూసల యొక్క ఖచ్చితమైన తారుమారు కోసం సంక్లిష్ట నియంత్రణ వ్యవస్థలపై ఎక్కువగా ఆధారపడుతుంది, ఇది వాణిజ్య ఉత్పత్తుల యొక్క ప్రజాదరణను స్థూలంగా మరియు ఖరీదైనదిగా వివరిస్తుంది, ఇది POCTలో అయస్కాంత పూసల తదుపరి అనువర్తనాన్ని పరిమితం చేస్తుంది.
న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ డిటెక్షన్ [40, 41, 42, 43, 44] కోసం సవరించిన నైట్రోసెల్యులోజ్ ఫిల్టర్‌లు, ఫైండర్స్ టెక్నాలజీ అసోసియేట్స్ (FTA) కార్డ్‌లు, పాలిథర్‌సల్ఫోన్ ఆధారిత ఫిల్టర్ పేపర్లు మరియు గ్లైకాన్-కోటెడ్ మెటీరియల్స్ వంటి అనేక పోరస్ పదార్థాలు కూడా ఉపయోగించబడ్డాయి.ఫైబరస్ కాగితం వంటి పోరస్ పీచు పదార్థాలు మొదటగా ఫైబర్‌లతో దీర్ఘకాలపు DNA అణువులను భౌతికంగా చిక్కుకోవడం ద్వారా DNAను వేరుచేయడానికి ఉపయోగించబడ్డాయి.చిన్న రంధ్రాలు DNA అణువుల యొక్క బలమైన భౌతిక పరిమితికి దారితీస్తాయి, ఇది DNA వెలికితీతను సానుకూలంగా ప్రభావితం చేస్తుంది.ఫైబరస్ కాగితం యొక్క వివిధ రంధ్రాల పరిమాణాల కారణంగా, వెలికితీత సామర్థ్యం DNA విస్తరణ [45, 46] అవసరాలను తీర్చలేదు.FTA కార్డ్ అనేది ఫోరెన్సిక్ మెడిసిన్ రంగంలో ఉపయోగించబడుతుంది మరియు మాలిక్యులర్ డయాగ్నస్టిక్స్ యొక్క ఇతర రంగాలలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది.నమూనాలోని కణ త్వచాలను లైస్ చేయడానికి వివిధ రసాయనాలతో కలిపిన సెల్యులోజ్ ఫిల్టర్ పేపర్‌ను ఉపయోగించడం ద్వారా, విడుదలైన DNA 2 సంవత్సరాల వరకు క్షీణత నుండి రక్షించబడుతుంది.ఇటీవల, SARS-CoV-2, లీష్మానియాసిస్ మరియు మలేరియా [47,48,49]తో సహా వివిధ వ్యాధికారక కణాల పరమాణు గుర్తింపు కోసం కలిపిన సెల్యులోజ్ కాగితం అభివృద్ధి చేయబడింది.వివిక్త ప్లాస్మాలోని HIV నేరుగా లైస్ చేయబడుతుంది, మరియు వైరల్ న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ FTA® ఫ్లో మెమ్బ్రేన్‌లో కాన్సంట్రేటర్‌లో నిర్మించబడింది, ఇది న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ [50] (Fig. 2c) యొక్క సమర్థవంతమైన ఉత్పత్తిని అనుమతిస్తుంది.FTA కార్డ్‌లను ఉపయోగించి న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ డిటెక్షన్‌లో ప్రధాన సమస్య ఏమిటంటే, గ్వానిడైన్ మరియు ఐసోప్రోపనాల్ వంటి రసాయనాలు తదుపరి యాంప్లిఫికేషన్ ప్రతిచర్యలను నిరోధిస్తాయి.ఈ సమస్యను పరిష్కరించడానికి, మేము ఫ్యూజన్ 5 చిటోసాన్-మోడిఫైడ్ ఫిల్టర్ పేపర్‌ను అభివృద్ధి చేసాము, ఇది DNA అణువులు మరియు ఫైబరస్ ఫిల్టర్ పేపర్ యొక్క భౌతిక ఇంటర్‌లేసింగ్ మరియు అత్యంత సమర్థవంతమైన న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ వెలికితీతను సాధించడానికి చిటోసాన్-మార్పు చేసిన సమ్మేళనాలపై DNA యొక్క ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ అధిశోషణం రెండింటి యొక్క ప్రయోజనాలను మిళితం చేస్తుంది. ..ఫిల్టర్ ఫైబర్స్ [51] (Fig. 2d).అదేవిధంగా, జు మరియు ఇతరులు.[52] జికా వైరస్ RNAను వేగంగా వేరుచేయడం మరియు గుర్తించడం కోసం ఇన్ సిటు కేశనాళిక మైక్రోఫ్లూయిడ్ సిస్టమ్ ఆధారంగా చిటోసాన్-మార్పు చేయబడిన PCR పద్ధతిని ప్రదర్శించారు.న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాలు చిటోసాన్ యొక్క ఆన్/ఆఫ్ స్విచ్ ప్రాపర్టీ ఆధారంగా వరుసగా మిశ్రమ లైసేట్/PCR మాధ్యమంలో శోషించబడతాయి/నిర్జలీకరించబడతాయి.ఆన్ మరియు ఆఫ్”, pHకి ప్రతిస్పందిస్తుంది.
పైన చెప్పినట్లుగా, ఈ వ్యూహాలు వివిధ ఘన దశ పదార్థాల ప్రయోజనాలను మిళితం చేస్తాయి మరియు మైక్రోఫ్లూయిడిక్స్‌లో న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ వెలికితీత సామర్థ్యాన్ని పెంచుతాయి.ఆచరణాత్మక అనువర్తనాల్లో, ఈ పదార్థాలను పెద్ద పరిమాణంలో ఉపయోగించడం ఆర్థికంగా ఉండదు మరియు ఈ పదార్థాలతో సాధారణ పదార్థాల యొక్క సరైన ఉపరితల చికిత్స లేదా ఉపరితల మార్పు కూడా వాటి పనితీరును సంరక్షించగలదు.అందువల్ల, పైలట్ అధ్యయనం తర్వాత ఈ వ్యూహాలను అమలు చేయడం వల్ల ఖర్చులు తగ్గుతాయని నమ్ముతారు.
మైక్రోఫ్లూయిడ్ ప్లాట్‌ఫారమ్‌లపై న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ పరీక్ష తరచుగా చిన్న నమూనా వాల్యూమ్‌లను (<100 µl) ఉపయోగిస్తుంది, కాబట్టి దిగువ గుర్తింపుకు (ఆప్టికల్, ఎలక్ట్రికల్ మరియు మాగ్నెటిక్) అనుకూలమైన సిగ్నల్‌గా మార్చడానికి నిర్దిష్ట ప్రోబ్స్‌తో లక్ష్య న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాల విస్తరణ అవసరం [53, 54]. మైక్రోఫ్లూయిడ్ ప్లాట్‌ఫారమ్‌లపై న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ పరీక్ష తరచుగా చిన్న నమూనా వాల్యూమ్‌లను (<100 µl) ఉపయోగిస్తుంది, కాబట్టి దిగువ గుర్తింపుకు (ఆప్టికల్, ఎలక్ట్రికల్ మరియు మాగ్నెటిక్) అనుకూలమైన సిగ్నల్‌గా మార్చడానికి నిర్దిష్ట ప్రోబ్స్‌తో లక్ష్య న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాల విస్తరణ అవసరం [53, 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]. మైక్రోఫ్లూయిడ్ ప్లాట్‌ఫారమ్‌లపై న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాలను పరీక్షించేటప్పుడు, చిన్న నమూనా వాల్యూమ్‌లు (<100 µL) తరచుగా ఉపయోగించబడతాయి, కాబట్టి ప్రత్యేక ప్రోబ్స్‌తో లక్ష్య న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాల విస్తరణ తదుపరి గుర్తింపుకు (ఆప్టికల్, ఎలక్ట్రికల్ మరియు మాగ్నెటిక్) అనుకూలమైన సిగ్నల్‌గా మార్చడం అవసరం. [53, 54].微流控 平台 上 的 核酸 检测 检测 通常 使用 小样本量 （（<100 µl） ， ， 需要 使用 特定 扩增 目标 核酸 ， 以 为 便于 便于 检测 （光学 、 、 电学 磁学 的 的 信号 [53, 54 ].微流控 平台 上 的 核酸 检测 使用 小样本量) ]. 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]]. మైక్రోఫ్లూయిడ్ ప్లాట్‌ఫారమ్‌లపై న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాలను గుర్తించడం సాధారణంగా చిన్న నమూనా వాల్యూమ్‌లను (<100 μl) ఉపయోగిస్తుంది, దీనికి ప్రత్యేక ప్రోబ్స్‌తో లక్ష్య న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాలను విస్తరించడం అవసరం, వాటిని తదుపరి గుర్తింపు కోసం సిగ్నల్‌లుగా మార్చడం (ఆప్టికల్, ఎలక్ట్రికల్ మరియు మాగ్నెటిక్) [53, 54]] .మైక్రోఫ్లూయిడిక్స్‌లోని న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ యాంప్లిఫికేషన్ ప్రతిచర్యలను వేగవంతం చేస్తుంది, గుర్తింపు పరిమితులను ఆప్టిమైజ్ చేస్తుంది, నమూనా అవసరాలను తగ్గిస్తుంది మరియు గుర్తింపు ఖచ్చితత్వాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది [55, 56].ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, వేగవంతమైన మరియు ఖచ్చితమైన గుర్తింపుతో, PCR మరియు కొన్ని ఐసోథర్మల్ యాంప్లిఫికేషన్ ప్రతిచర్యలతో సహా మైక్రోఫ్లూయిడిక్స్‌లో వివిధ న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ యాంప్లిఫికేషన్ పద్ధతులు వర్తించబడ్డాయి.ఈ విభాగం మైక్రోఫ్లూయిడ్ సిస్టమ్‌ల ఆధారంగా న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ గుర్తింపు కోసం పద్ధతులను సంగ్రహిస్తుంది.
PCR అనేది ఒక జీవి యొక్క DNA ప్రతిరూపణ ప్రక్రియ యొక్క అనుకరణ, దీని సిద్ధాంతం మరెక్కడా వివరంగా వివరించబడింది మరియు ఇక్కడ చర్చించబడదు.PCR చాలా తక్కువ మొత్తంలో లక్ష్య DNA/RNAని ఎక్స్‌పోనెన్షియల్ రేటుతో విస్తరించగలదు, న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాలను వేగంగా గుర్తించడానికి PCR ఒక శక్తివంతమైన సాధనంగా మారుతుంది.ఇటీవలి దశాబ్దాలలో, పాయింట్-ఆఫ్-కేర్ డయాగ్నస్టిక్స్ [57, 58] అవసరాలను తీర్చడానికి PCR థర్మల్ సైక్లింగ్ సిస్టమ్‌లతో కూడిన అనేక పోర్టబుల్ మైక్రోఫ్లూయిడ్ పరికరాలు అభివృద్ధి చేయబడ్డాయి.వివిధ ఉష్ణోగ్రత నియంత్రణ పద్ధతుల ప్రకారం ఆన్-చిప్ PCRని నాలుగు రకాలుగా విభజించవచ్చు (సాంప్రదాయ, నిరంతర ప్రవాహం, ప్రాదేశికంగా మారిన మరియు ఉష్ణప్రసరణ PCR).ఉదాహరణకు, గీ మరియు ఇతరులు.[60] గొంతు శుభ్రముపరచు నమూనాలలో SARS-CoV-2, ఇన్ఫ్లుఎంజా A మరియు B వైరస్‌ల మల్టీప్లెక్స్ గుర్తింపు కోసం వారి స్వంత మైక్రోఫ్లూయిడ్ ప్లాట్‌ఫారమ్‌పై డైరెక్ట్ రివర్స్ ట్రాన్స్‌క్రిప్షన్ క్వాంటిటేటివ్ PCR (RT-qPCR) పద్ధతిని అభివృద్ధి చేశారు (Fig. 3a) .పార్క్ మరియు ఇతరులు.[61] థిన్ ఫిల్మ్ PCR, ఎలక్ట్రోడ్‌లు మరియు వేలితో పనిచేసే పాలీడిమిథైల్‌సిలోక్సేన్-ఆధారిత మైక్రోఫ్లూయిడ్ మాడ్యూల్‌ను సమగ్రపరచడం ద్వారా ఒక సాధారణ వ్యాధికారక విశ్లేషణ చిప్‌ను రూపొందించారు.అయినప్పటికీ, రెండు రచనలు సంప్రదాయ PCR యొక్క సాధారణ లోపాలను కలిగి ఉంటాయి.PCRకి థర్మల్ సైక్లింగ్ అవసరం, ఇది మరింత పరికరం సూక్ష్మీకరణ మరియు తగ్గిన పరీక్ష సమయాన్ని పరిమితం చేస్తుంది.
ఈ సమస్యను పరిష్కరించడానికి నిరంతర ప్రవాహ ఆధారిత మైక్రోఫ్లూయిడ్ మరియు స్పేస్-స్విచ్డ్ PCR అభివృద్ధి చాలా కీలకం.పొడవైన సర్పెంటైన్ ఛానెల్ లేదా చిన్న స్ట్రెయిట్ ఛానెల్‌ని ఉపయోగించి, నిరంతర ప్రవాహ PCR ఆఫ్-చిప్ పంప్‌తో మూడు ప్రీహీట్ జోన్‌లలో రియాజెంట్‌లను చురుకుగా సర్క్యులేట్ చేయడం ద్వారా వేగవంతమైన విస్తరణను అందిస్తుంది.ఈ ఆపరేషన్ వివిధ ప్రతిచర్య ఉష్ణోగ్రతల మధ్య పరివర్తన దశను విజయవంతంగా నివారిస్తుంది మరియు తద్వారా పరీక్ష సమయాన్ని గణనీయంగా తగ్గిస్తుంది [62] (Fig. 3b).జంగ్ మరియు ఇతరులు చేసిన మరొక అధ్యయనంలో.[63] అల్ట్రాఫాస్ట్ మరియు మల్టీప్లెక్స్ రివర్స్ ట్రాన్స్‌క్రిప్షన్ PCR (Fig. 3c) కోసం ఫిక్స్‌డ్ మరియు ఫ్లో PCR లక్షణాలను మిళితం చేసే కొత్త రోటరీ PCR జెనెటిక్ ఎనలైజర్‌ని ప్రతిపాదించారు.న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ యాంప్లిఫికేషన్ కోసం, PCR మైక్రోచిప్ వేర్వేరు ఉష్ణోగ్రతల వద్ద మూడు హీటింగ్ బ్లాక్‌ల ద్వారా తిప్పబడుతుంది: 1. డీనాటరేషన్ బ్లాక్ 94°C, 2. 58°C వద్ద అన్నేలింగ్ బ్లాక్, 3. 72°C వద్ద విస్తరణ బ్లాక్.
మైక్రోఫ్లూయిడిక్స్‌లో PCR అప్లికేషన్.మైక్రోఫ్లూయిడ్ ప్లాట్‌ఫారమ్‌పై dirRT-qPCR యొక్క స్కీమాటిక్ ప్రాతినిధ్యం ([60] నుండి స్వీకరించబడింది).b ఒక సర్పెంటైన్ ఛానల్ ఆధారంగా నిరంతర ప్రవాహ PCR మైక్రోఅరే యొక్క స్కీమాటిక్ ప్రాతినిధ్యం ([62] నుండి స్వీకరించబడింది).c మైక్రోచిప్, మూడు హీటింగ్ బ్లాక్‌లు మరియు స్టెప్పర్ మోటారు ([63] నుండి స్వీకరించబడింది)తో కూడిన రోటరీ PCR జెనెటిక్ ఎనలైజర్ యొక్క స్కీమాటిక్ ప్రాతినిధ్యం.d సెంట్రిఫ్యూగేషన్ మరియు సెటప్‌తో థర్మోకన్వెక్షన్ PCR యొక్క రేఖాచిత్రం ([64] నుండి స్వీకరించబడింది).DirRT-qPCR, డైరెక్ట్ క్వాంటిటేటివ్ రివర్స్ ట్రాన్స్‌క్రిప్షన్ పాలిమరేస్ చైన్ రియాక్షన్
కేశనాళికలు మరియు లూప్‌లు లేదా సన్నని పలకలను ఉపయోగించి, ఉష్ణప్రసరణ PCR బాహ్య పంపు అవసరం లేకుండా సహజమైన ఉచిత ఉష్ణ ఉష్ణప్రసరణ ద్వారా న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాలను వేగంగా విస్తరించగలదు.ఉదాహరణకు, PCR లూప్ మైక్రోచానెల్ [64] (Fig. 3d)లో సెంట్రిఫ్యూగేషన్‌తో థర్మల్ సైక్లింగ్‌ను ఉపయోగించే ఫ్యాబ్రికేటెడ్ రొటేటింగ్ హీటింగ్ స్టేజ్‌పై సైక్లిక్ ఒలేఫిన్ పాలిమర్ మైక్రోఫ్లూయిడ్ ప్లాట్‌ఫారమ్ అభివృద్ధి చేయబడింది.ప్రతిచర్య పరిష్కారం ఉష్ణ ప్రసరణ ద్వారా నడపబడుతుంది, ఇది కంకణాకార నిర్మాణంతో మైక్రోచానెల్‌లో అధిక మరియు తక్కువ ఉష్ణోగ్రతను నిరంతరం మార్పిడి చేస్తుంది.70.5 pg/ఛానల్ గుర్తింపు పరిమితితో మొత్తం యాంప్లిఫికేషన్ ప్రక్రియను 10 నిమిషాల్లో పూర్తి చేయవచ్చు.
ఊహించినట్లుగానే, రాపిడ్ PCR అనేది పూర్తిగా సమగ్ర నమూనా-ప్రతిస్పందన మాలిక్యులర్ డయాగ్నస్టిక్ మరియు మల్టీప్లెక్స్ విశ్లేషణ వ్యవస్థల కోసం ఒక శక్తివంతమైన సాధనం.రాపిడ్ PCR SARS-CoV-2ని గుర్తించడానికి అవసరమైన సమయాన్ని గణనీయంగా తగ్గిస్తుంది, ఇది COVID-19 మహమ్మారి యొక్క సమర్థవంతమైన నియంత్రణకు దోహదం చేస్తుంది.
PCRకి POCTకి సరిపడని సంక్లిష్టమైన థర్మల్ సైక్లర్ అవసరం.ఇటీవల, ఐసోథర్మల్ యాంప్లిఫికేషన్ పద్ధతులు మైక్రోఫ్లూయిడిక్స్‌కు వర్తింపజేయబడ్డాయి, వీటిలో LAMP, రీకాంబినేస్ పాలిమరేస్ యాంప్లిఫికేషన్ (RPA) మరియు న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ సీక్వెన్స్‌ల [65,66,67,68] ఆధారంగా యాంప్లిఫికేషన్‌తో సహా పరిమితం కాలేదు.ఈ సాంకేతికతలతో, న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాలు స్థిరమైన ఉష్ణోగ్రత వద్ద విస్తరించబడతాయి, పరమాణు విశ్లేషణల కోసం తక్కువ ధర, అత్యంత సున్నితమైన పోర్టబుల్ POCT పరికరాలను రూపొందించడానికి వీలు కల్పిస్తుంది.
హై-త్రూపుట్ మైక్రోఫ్లూయిడిక్స్-ఆధారిత LAMP పరీక్షలు అంటు వ్యాధులను బహుళ గుర్తింపును అనుమతిస్తాయి [42, 69, 70, 71].సెంట్రిఫ్యూగల్ మైక్రోఫ్లూయిడ్ సిస్టమ్‌తో కలిపి, LAMP న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ డిటెక్షన్ [69, 72, 73, 74, 75] ఆటోమేషన్‌ను మరింత సులభతరం చేస్తుంది.స్పిన్-అండ్-రియాక్ట్ స్లిప్‌షిప్ LAMP [76] (Fig. 4a) ఉపయోగించి బహుళ సమాంతర బ్యాక్టీరియా యొక్క దృశ్యమాన గుర్తింపు కోసం అభివృద్ధి చేయబడింది.పరీక్షలో ఆప్టిమైజ్ చేయబడిన LAMPని ఉపయోగిస్తున్నప్పుడు, ఫ్లోరోసెన్స్ సిగ్నల్-టు-నాయిస్ నిష్పత్తి సుమారు 5-రెట్లు, మరియు గుర్తింపు పరిమితి జన్యుసంబంధమైన DNA యొక్క 7.2 కాపీలు/μlకి చేరుకుంది. అంతేకాకుండా, బాసిల్లస్ సెరియస్, ఎస్చెరిచియా కోలి, సాల్మోనెల్లా ఎంటెరికా, విబ్రియో ఫ్లూవియాలిస్ మరియు విబ్రియో పారాహెమోలిటికస్‌తో సహా ఐదు సాధారణ జీర్ణ బ్యాక్టీరియా వ్యాధికారక ఉనికి <60 నిమిషాలలో పద్ధతి ఆధారంగా దృశ్యమానం చేయబడింది. అంతేకాకుండా, బాసిల్లస్ సెరియస్, ఎస్చెరిచియా కోలి, సాల్మోనెల్లా ఎంటెరికా, విబ్రియో ఫ్లూవియాలిస్ మరియు విబ్రియో పారాహెమోలిటికస్‌తో సహా ఐదు సాధారణ జీర్ణ బ్యాక్టీరియా వ్యాధికారక ఉనికి <60 నిమిషాలలో పద్ధతి ఆధారంగా దృశ్యమానం చేయబడింది.అంతేకాకుండా, బాసిల్లస్ సెరియస్, ఎస్చెరిచియా కోలి, సాల్మోనెల్లా ఎంటెరికా, విబ్రియో ఫ్లూవియాలిస్ మరియు విబ్రియో పారాహెమోలిటికస్‌తో సహా జీర్ణవ్యవస్థలోని ఐదు సాధారణ బ్యాక్టీరియా వ్యాధికారక ఉనికిని ఈ పద్ధతిని ఉపయోగించి 60 నిమిషాల కంటే తక్కువ వ్యవధిలో దృశ్యమానం చేశారు.))弧菌 弧菌 弧菌 弧菌 弧菌 弧菌 弧菌 弧菌 弧菌 HIPఅదనంగా, బాసిల్లస్ సెరియస్, ఎస్చెరిచియా కోలి, సాల్మోనెల్లా ఎంటెరికా, విబ్రియో ఫ్లూవియస్ మరియు విబ్రియో పారాహెమోలిటికస్‌తో సహా ఐదు సాధారణ బ్యాక్టీరియా జీర్ణశయాంతర వ్యాధికారక ఉనికిని 60 నిమిషాల కంటే తక్కువ వ్యవధిలో ఈ పద్ధతిని ఉపయోగించి దృశ్యమానం చేశారు.
మైక్రోఫ్లూయిడిక్స్‌లో LAMP యొక్క ప్రయోజనాలు, ఇతర వాటితో పాటు, వేగవంతమైన ప్రతిస్పందన మరియు సూక్ష్మీకరించిన గుర్తింపు.అయినప్పటికీ, ప్రతిచర్య ఉష్ణోగ్రత కారణంగా (సుమారు 70°C), LAMP సమయంలో ఏరోసోల్‌లు అనివార్యంగా ఉత్పత్తి చేయబడతాయి, ఫలితంగా అధిక తప్పుడు సానుకూల రేటు ఏర్పడుతుంది.LAMP కోసం అంచనా నిర్దిష్టత, ప్రైమర్ డిజైన్ మరియు ఉష్ణోగ్రత నియంత్రణ కూడా ఆప్టిమైజ్ చేయాలి.అదనంగా, ఒకే చిప్‌లో బహుళ లక్ష్య గుర్తింపును అమలు చేసే చిప్ డిజైన్‌లు గొప్ప విలువను కలిగి ఉంటాయి మరియు అభివృద్ధి చేయాలి.అదనంగా, LAMP ఒక చిప్‌లో విలీనం చేయబడిన బహుళ-ప్రయోజన గుర్తింపుకు అనుకూలంగా ఉంటుంది, ఇది చాలా ప్రాముఖ్యత కలిగి ఉంది, అయితే అభివృద్ధికి ఇంకా చాలా స్థలం ఉంది.
LAMP యొక్క అధిక తప్పుడు సానుకూల రేటు RPAతో పాక్షికంగా తగ్గించబడుతుంది, ఎందుకంటే సాపేక్షంగా తక్కువ ప్రతిచర్య ఉష్ణోగ్రత (~37 °C) సాపేక్షంగా కొన్ని బాష్పీభవన సమస్యలను కలిగిస్తుంది [77].RPA వ్యవస్థలో, రెండు వ్యతిరేక ప్రైమర్‌లు ఒక రీకాంబినేస్‌తో బంధించడం ద్వారా DNA సంశ్లేషణను ప్రారంభిస్తాయి మరియు విస్తరణ 10 నిమిషాల్లో పూర్తి అవుతుంది [78,79,80,81].అందువల్ల, మొత్తం RPA ప్రక్రియ PCR లేదా LAMP కంటే చాలా వేగంగా ఉంటుంది.ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, మైక్రోఫ్లూయిడ్ సాంకేతికత RPA [82,83,84] వేగం మరియు ఖచ్చితత్వాన్ని మరింత మెరుగుపరుస్తుందని చూపబడింది.ఉదాహరణకు, లియు మరియు ఇతరులు.[85] రివర్స్ ట్రాన్స్‌క్రిప్షన్ RPA (RT-RPA) మరియు యూనివర్సల్ లాటరల్ ఫ్లో టెస్ట్ స్ట్రిప్ డిటెక్షన్ సిస్టమ్‌ను ఏకీకృతం చేయడం ద్వారా SARS-CoV-2 యొక్క వేగవంతమైన మరియు సున్నితమైన గుర్తింపు కోసం మైక్రోఫ్లూయిడ్ ఇంటిగ్రేటెడ్ లాటరల్ ఫ్లో పాలిమరేస్ రీకాంబినేస్ యాంప్లిఫికేషన్ అస్సేను అభివృద్ధి చేసింది.ఒకే మైక్రోఫ్లూయిడ్ వ్యవస్థలోకి.చిత్రం 4b).గుర్తించే పరిమితి 1 కాపీ/µl లేదా 30 కాపీలు/నమూనా, మరియు గుర్తించడం దాదాపు 30 నిమిషాల్లో పూర్తవుతుంది.కాంగ్ మరియు ఇతరులు.ధరించగలిగే మైక్రోఫ్లూయిడ్ పరికరాన్ని అభివృద్ధి చేశారు.[86] RPA (Figure 4c)ని ఉపయోగించి HIV-1 DNAని వేగంగా మరియు నేరుగా గుర్తించడానికి శరీర ఉష్ణోగ్రత మరియు మొబైల్ ఫోన్ ఆధారిత ఫ్లోరోసెన్స్ డిటెక్షన్ సిస్టమ్‌ను ఉపయోగించారు.ధరించగలిగిన RPA పరీక్ష 24 నిమిషాల్లో లక్ష్య శ్రేణి యొక్క 100 కాపీలు/mLని గుర్తిస్తుంది, వనరుల-పరిమిత సెట్టింగ్‌లలో HIV-1-సోకిన శిశువుల యొక్క వేగవంతమైన నిర్ధారణకు గొప్ప సామర్థ్యాన్ని ప్రదర్శిస్తుంది.
పాయింట్-ఆఫ్-కేర్ టెస్టింగ్ (POCT)లో ఐసోథర్మల్ యాంప్లిఫికేషన్.స్పిన్ మరియు రియాక్షన్ స్లిప్‌షిప్ అభివృద్ధి మరియు ఉత్పత్తి.ప్లాస్మా వెల్డింగ్ తర్వాత, చివరి చిప్‌ను రూపొందించడానికి ఎగువ మరియు దిగువ చిప్‌లను గింజల సమితితో సమీకరించారు ([76] నుండి స్వీకరించబడింది).b COVID-19 గుర్తింపు కోసం MI-IF-RPA సిస్టమ్ యొక్క స్కీమాటిక్ ([85] నుండి స్వీకరించబడింది).c HIV-1 DNA యొక్క వేగవంతమైన గుర్తింపు కోసం ధరించగలిగే RPA పరీక్ష యొక్క స్కీమాటిక్ ([86] నుండి స్వీకరించబడింది).SE సాల్మోనెల్లా ఎంటెరికా, VF విబ్రియో ఫ్లూవియస్, VP విబ్రియో పారాహెమోలిటికస్, BC బాసిల్లస్ సెరియస్, EC ఎస్చెరిచియా కోలి, FAM కార్బాక్సిఫ్లోరోసెసిన్, హ్యూమన్ ఇమ్యునో డెఫిషియెన్సీ వైరస్ HIV, RPA రీకాంబినేస్ పాలీమరేస్ యాంప్లిఫికేషన్, LED లైట్ ఎమిటింగ్ డయోడ్-ఆర్‌పిలో లైట్ ఎమిటింగ్ డయోడ్ లేటర్-ఇన్‌క్రోమ్‌లోమ్‌లో-తక్కువ మైక్రోఫ్లూయిడ్ యాంప్లిఫికేషన్
మైక్రోఫ్లూయిడ్-ఆధారిత RPA వేగంగా అభివృద్ధి చెందుతోంది, అయినప్పటికీ, చిప్ తయారీ మరియు ప్రతిచర్య వినియోగం యొక్క ధర చాలా ఎక్కువగా ఉంది మరియు ఈ సాంకేతికత యొక్క లభ్యతను పెంచడానికి తప్పనిసరిగా తగ్గించాలి.అదనంగా, RPA యొక్క అధిక సున్నితత్వం నిర్దిష్ట-కాని ఉత్పత్తుల యొక్క విస్తరణను ప్రభావితం చేస్తుంది, ముఖ్యంగా కాలుష్యం సమక్షంలో.ఈ పరిమితులు మైక్రోఫ్లూయిడ్ సిస్టమ్‌లలో RPA యొక్క అనువర్తనాన్ని ప్రభావితం చేయవచ్చు మరియు మరింత ఆప్టిమైజేషన్‌కు అర్హత కలిగి ఉండవచ్చు.POCTలో RPA-ఆధారిత మైక్రోఫ్లూయిడ్ వ్యూహాల సాధ్యతను మెరుగుపరచడానికి వివిధ లక్ష్యాల కోసం చక్కగా రూపొందించబడిన ప్రైమర్‌లు మరియు ప్రోబ్‌లు కూడా అవసరం.
Cas13 మరియు Cas12a న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాలను యాదృచ్ఛికంగా విడదీయగల సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి మరియు తద్వారా గుర్తింపు మరియు రోగనిర్ధారణ సాధనాలుగా అభివృద్ధి చేయవచ్చు.Cas13 మరియు Cas12a వరుసగా DNA లేదా RNAని లక్ష్యంగా చేసుకోవడంతో బంధించడం ద్వారా సక్రియం చేయబడతాయి.సక్రియం అయిన తర్వాత, ప్రోటీన్ సమీపంలోని ఇతర న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాలను విడదీయడం ప్రారంభిస్తుంది, దీని తర్వాత రోగకారక-నిర్దిష్ట న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాలను లక్ష్యంగా చేసుకుని RNAలు అణచివేయబడిన ఫ్లోరోసెంట్ ప్రోబ్‌లను విడదీయగలవు మరియు ఫ్లోరోసెన్స్‌ను విడుదల చేయగలవు.ఈ సిద్ధాంతం ఆధారంగా, కెల్నర్ మరియు ఇతరులు.[87] Cas13-ఆధారిత పద్ధతిని అభివృద్ధి చేశారు [నిర్దిష్ట హై-సెన్సిటివిటీ ఎంజైమాటిక్ రిపోర్టర్ అన్‌లాకింగ్ (షెర్లాక్)], మరియు బ్రౌటన్ మరియు ఇతరులు.[88] Cas12a [CRISPR ట్రాన్స్ రిపోర్టర్ టార్గెటింగ్ DNA ఎండోన్యూక్లీస్ (DTECR)] ఆధారంగా మరొక విధానాన్ని అభివృద్ధి చేసింది.
ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, CRISPR ఆధారంగా న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాలను గుర్తించడానికి వివిధ పద్ధతులు కనిపించాయి [89, 90].న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ వెలికితీత, యాంప్లిఫికేషన్ మరియు CRISPR డిటెక్షన్ వంటి బహుళ విధానాల కారణంగా సాంప్రదాయ CRISPR ఆధారిత పద్ధతులు తరచుగా సమయం తీసుకుంటాయి మరియు శ్రమతో కూడుకున్నవి.గాలికి ద్రవాలను బహిర్గతం చేయడం వలన తప్పుడు సానుకూల ఫలితాలు వచ్చే అవకాశం పెరుగుతుంది.పైన పేర్కొన్నదాని ప్రకారం, CRISPR-ఆధారిత సిస్టమ్‌లకు ఆప్టిమైజేషన్ చాలా అవసరం.
CRISPR-Cas12a మరియు CRISPR-Cas13a డిటెక్షన్ అప్లికేషన్‌ల కోసం 24 విశ్లేషణలను సమాంతరంగా నిర్వహించగల వాయుపరంగా నియంత్రించబడే మైక్రోఫ్లూయిడ్ ప్లాట్‌ఫారమ్ అభివృద్ధి చేయబడింది [91].సిస్టమ్ న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ యాంప్లిఫికేషన్‌ను దాటవేసే ఫ్లోరోసెన్స్ డిటెక్షన్ పరికరంతో అమర్చబడి ఉంటుంది మరియు ఫెమ్టోమోలార్ DNA మరియు RNA నమూనాలను స్వయంచాలకంగా గుర్తిస్తుంది.చెన్ మరియు ఇతరులు.[92] సెంట్రిఫ్యూగల్ మైక్రోఫ్లూయిడిక్స్‌లో CRISPR-Cas12a సిస్టమ్‌తో సమీకృత రీకాంబినేస్ యాంప్లిఫికేషన్ (Fig. 5a).Cas12a మెసెంజర్ DNAని జీర్ణం చేయగలదు మరియు యాంప్లిఫికేషన్ ప్రక్రియను నిరోధిస్తుంది కాబట్టి ఈ పని ఈ రెండు ప్రక్రియలను ఏకీకృతం చేయడంలో ఉన్న ఇబ్బందులను అధిగమిస్తుంది.అదనంగా, చెన్ మరియు ఇతరులు.[92] అదనంగా మొత్తం ప్రక్రియను స్వయంచాలకంగా పూర్తి చేయడానికి అపకేంద్ర మైక్రోఫ్లూయిడ్ నియంత్రణలో ప్రతిచర్య కారకాలను ముందుగా నిల్వ చేసింది.మరొక పనిలో, సిల్వా మరియు ఇతరులు.[93] CRISPR/Cas12a యాంప్లిఫికేషన్ లేకుండా రోగనిర్ధారణ పద్ధతిని మరియు SARS-CoV-2ని గుర్తించడానికి స్మార్ట్‌ఫోన్‌ను అభివృద్ధి చేసింది (Fig. 5b).సెల్ ఫోన్-ఆధారిత యాంప్లిఫికేషన్-ఫ్రీ సిస్టమ్ అని పిలువబడే ఈ పరీక్ష, మైక్రోఫ్లూయిడ్ ఛానెల్‌లలో ఉత్ప్రేరక-ఉత్పత్తి బబుల్ సిగ్నల్‌ల స్మార్ట్‌ఫోన్ విజువలైజేషన్ ఆధారంగా CRISPR/Cas-ఆధారిత ఎంజైమ్‌ను కలిగి ఉంటుంది.ప్రీ-యాంప్లిఫికేషన్ లేకుండా న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ యొక్క 50 కాపీలు/µl కంటే తక్కువ సున్నితమైన గుర్తింపు, నమూనా ఇంజెక్షన్ నుండి సిగ్నల్ రీడింగ్ వరకు మొత్తం ప్రక్రియ 71 నిమిషాలు మాత్రమే పడుతుంది.
CRISPR ఆధారంగా న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ గుర్తింపు పద్ధతులు.CRISPR ఆధారంగా సమీకృత మాలిక్యులర్ డయాగ్నస్టిక్స్ కోసం సెంట్రిఫ్యూగల్ POCT ([92] నుండి స్వీకరించబడింది).b SARS-CoV-2 యొక్క స్మార్ట్‌ఫోన్-ఆధారిత విశ్లేషణ కోసం CASCADE పరీక్ష అభివృద్ధి ([93] నుండి స్వీకరించబడింది).RAA రీకాంబినేస్ యాంప్లిఫికేషన్, PAM ప్రక్కనే ఉన్న ప్రోటోస్పేసర్ మోటిఫ్, CRISPR క్లస్టర్డ్ షార్ట్ పాలిండ్రోమిక్ రిపీట్‌లు క్రమ వ్యవధిలో, CRISPR/CAS-ఆధారిత ఎంజైమ్‌లతో సెల్ ఫోన్ యాంప్లిఫికేషన్ లేకుండా CASCADE సిస్టమ్, 1-ఇథైల్-3-[3-డైమెథైలామినోప్రొపైల్]కార్బోడైమైడ్ హైడ్రోక్సైడ్
న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ గుర్తింపులో చివరి దశగా, సిగ్నల్ డిటెక్షన్ నేరుగా రోగనిర్ధారణ ఫలితాలను ప్రతిబింబిస్తుంది మరియు సమర్థవంతమైన, సున్నితమైన మరియు ఖచ్చితమైన POCT అభివృద్ధిలో కీలకమైన అంశం.ఫ్లోరోసెంట్, ఎలక్ట్రోకెమికల్, కలర్మెట్రిక్ మరియు మాగ్నెటిక్ స్ట్రాటజీల వంటి వివిధ పద్ధతులను ఉపయోగించి సిగ్నల్స్ చదవవచ్చు.ఈ విభాగంలో, మేము ప్రతి విధానానికి హేతువును వివరిస్తాము మరియు మైక్రోఫ్లూయిడిక్స్‌లో అంటు వ్యాధుల యొక్క పరమాణు విశ్లేషణలను పోల్చాము.
అద్భుతమైన సున్నితత్వం, తక్కువ ఖర్చు, ఆపరేషన్ సౌలభ్యం మరియు పాయింట్-ఆఫ్-కేర్ విశ్లేషణ [94, 95] యొక్క విశేషమైన ప్రయోజనాల కారణంగా అంటు వ్యాధుల యొక్క POCT డయాగ్నస్టిక్స్ కోసం ఫ్లోరోసెన్స్-ఆధారిత వ్యూహాలు విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి.ఈ వ్యూహాలు గుర్తించదగిన సిగ్నల్ (ఫ్లోరోసెన్స్ మెరుగుదల లేదా చల్లార్చడం) సృష్టించడానికి ఫ్లోరోసెంట్ డైలు మరియు నానోమెటీరియల్స్ వంటి లేబుల్ చేయబడిన ఫ్లోరోఫోర్‌లను ఉపయోగిస్తాయి.ఫ్లోరోసెన్స్-ఆధారిత వ్యూహాలను డైరెక్ట్ ఫ్లోరోసెంట్ లేబులింగ్, సిగ్నల్-ఆన్ మరియు సిగ్నల్-ఆఫ్ ఫ్లోరోసెంట్ డిటెక్షన్ [96]గా విభజించవచ్చని ఈ అన్వేషణ సూచిస్తుంది.డైరెక్ట్ ఫ్లోరోసెంట్ లేబుల్ డిటెక్షన్ నిర్దిష్ట లిగాండ్‌లను లేబుల్ చేయడానికి ప్రత్యేక ఫ్లోరోసెంట్ లేబుల్‌లను ఉపయోగిస్తుంది, ఇవి లక్ష్యానికి ఎంపిక చేయబడినప్పుడు నిర్దిష్ట మొత్తంలో ఫ్లోరోసెన్స్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తాయి.సిగ్నల్ ఆధారిత ఫ్లోరోసెన్స్ గుర్తింపు కోసం, ఫ్లోరోసెంట్ సిగ్నల్ యొక్క నాణ్యత ఆసక్తి యొక్క పరిమాణానికి సానుకూలంగా సంబంధం కలిగి ఉంటుంది.లక్ష్యం లేనప్పుడు ఫ్లోరోసెన్స్ తీవ్రత చాలా తక్కువగా ఉంటుంది మరియు తగినంత మొత్తంలో లక్ష్యం ఉన్నప్పుడు గుర్తించవచ్చు.దీనికి విరుద్ధంగా, "సిగ్నల్-ఆఫ్" ఫ్లోరోసెన్స్ ద్వారా కనుగొనబడిన ఫ్లోరోసెన్స్ యొక్క తీవ్రత లక్ష్యం మొత్తానికి విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది, ప్రారంభంలో గరిష్ట విలువను చేరుకుంటుంది మరియు లక్ష్యం పెరిగే కొద్దీ క్రమంగా తగ్గుతుంది.ఉదాహరణకు, CRISPR-Cas13a టార్గెట్-డిపెండెంట్ ట్రాన్స్-క్లీవేజ్ మెకానిజంను ఉపయోగించడం, టియాన్ మరియు ఇతరులు.[97] రివర్స్ ట్రాన్స్‌క్రిప్షన్‌ను నేరుగా బైపాస్ చేసే RNAలను గుర్తించడానికి ఒక నవల గుర్తింపు వ్యూహాన్ని అభివృద్ధి చేసింది (Fig. 6a).కాంప్లిమెంటరీ టార్గెట్ RNAలకు బైండింగ్ చేసిన తర్వాత, CRISPR-Cas13-RNA కాంప్లెక్స్ సక్రియం చేయబడుతుంది, ఇది నాన్-స్పెసిఫిక్ రిపోర్టర్ RNAల ద్వారా ట్రాన్స్‌కోలేటరల్ క్లీవేజ్‌ను ప్రేరేపిస్తుంది.ఫ్లోరోసెంట్‌గా లేబుల్ చేయబడిన రిపోర్టర్ [ఫ్లోరోఫోర్ (F)] క్వెన్చర్ (Q) చెక్కుచెదరకుండా చల్లబడుతుంది మరియు యాక్టివేట్ చేయబడిన కాంప్లెక్స్ ద్వారా క్లివ్ చేయబడినప్పుడు ఫ్లోరోసెస్ అవుతుంది.
ఎలక్ట్రోకెమికల్ డిటెక్షన్ యొక్క ప్రయోజనం ఏమిటంటే అధిక గుర్తింపు వేగం, సులభమైన ఉత్పత్తి, తక్కువ ధర, సులభంగా తీసుకువెళ్లడం మరియు ఆటోమేటిక్ నియంత్రణ.ఇది POCT అప్లికేషన్‌ల కోసం శక్తివంతమైన విశ్లేషణాత్మక పద్ధతి.గ్రాఫేన్ ఫీల్డ్-ఎఫెక్ట్ ట్రాన్సిస్టర్‌ల ఆధారంగా గావో మరియు ఇతరులు.[98] 2 pg/mL (Fig. 6b) గుర్తింపు పరిమితితో బొర్రేలియా బర్గ్‌డోర్ఫెరి బ్యాక్టీరియా నుండి లైమ్ వ్యాధి యాంటిజెన్‌ల మల్టీప్లెక్స్ గుర్తింపు కోసం నానోబయోసెన్సర్‌ను అభివృద్ధి చేసింది.
పోర్టబిలిటీ, తక్కువ ఖర్చు, తయారీ సౌలభ్యం మరియు దృశ్య పఠనం యొక్క ప్రయోజనాల నుండి ప్రయోజనం పొందడం ద్వారా POCT అప్లికేషన్‌లలో కలర్‌మెట్రిక్ పరీక్షలు ఉపయోగించబడ్డాయి.పెరాక్సిడేస్ లేదా పెరాక్సిడేస్-వంటి సూక్ష్మ పదార్ధాల ఆక్సీకరణ, సూక్ష్మ పదార్ధాల సముదాయం మరియు టార్గెట్ న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాల ఉనికి గురించి సమాచారాన్ని కనిపించే రంగు మార్పులు [99, 100, 101]గా మార్చడానికి సూచిక రంగుల జోడింపును కలర్‌మెట్రిక్ డిటెక్షన్ ఉపయోగించవచ్చు.ముఖ్యంగా, బంగారు నానోపార్టికల్స్ కలర్‌మెట్రిక్ వ్యూహాల అభివృద్ధిలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి మరియు వాటి వేగవంతమైన మరియు ముఖ్యమైన రంగు మార్పులను ప్రేరేపించే సామర్థ్యం కారణంగా, అంటు వ్యాధుల యొక్క సిటు నిర్ధారణలో POCT కలర్మెట్రిక్ ప్లాట్‌ఫారమ్‌ల అభివృద్ధిపై ఆసక్తి పెరుగుతోంది [102].ఇంటిగ్రేటెడ్ సెంట్రిఫ్యూగల్ మైక్రోఫ్లూయిడ్ పరికరం [103]తో, కలుషితమైన పాల నమూనాలలోని ఆహారపదార్థాల ద్వారా వచ్చే వ్యాధికారకాలను 10 బ్యాక్టీరియా కణాల స్థాయిలో స్వయంచాలకంగా గుర్తించవచ్చు మరియు ఫలితాలను 65 నిమిషాల్లో దృశ్యమానంగా చదవవచ్చు (Fig. 6c).
మాగ్నెటిక్ సెన్సింగ్ పద్ధతులు అయస్కాంత పదార్థాలను ఉపయోగించి విశ్లేషణలను ఖచ్చితంగా గుర్తించగలవు మరియు ఇటీవలి దశాబ్దాలలో POCT అనువర్తనాలపై గణనీయమైన ఆసక్తి ఉంది.మాగ్నెటిక్ సెన్సింగ్ టెక్నిక్‌లు ఖరీదైన ఆప్టికల్ భాగాల కంటే తక్కువ ఖర్చుతో కూడిన అయస్కాంత పదార్థాలు వంటి కొన్ని ప్రత్యేక ప్రయోజనాలను కలిగి ఉన్నాయి.అయినప్పటికీ, అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క ఉపయోగం గుర్తింపు సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది మరియు నమూనా తయారీ సమయాన్ని తగ్గిస్తుంది [104].అదనంగా, మాగ్నెటిక్ ప్రోబింగ్ యొక్క ఫలితాలు జీవ నమూనాల యొక్క అతితక్కువ అయస్కాంత నేపథ్య సిగ్నల్ కారణంగా అధిక నిర్దిష్టత, సున్నితత్వం మరియు అధిక సిగ్నల్-టు-నాయిస్ నిష్పత్తిని ప్రదర్శిస్తాయి [105].శర్మ మరియు ఇతరులు.మాగ్నెటిక్ టన్నెల్ జంక్షన్ ఆధారిత బయోసెన్సర్‌ను పోర్టబుల్ మైక్రోచిప్ ప్లాట్‌ఫారమ్‌లో విలీనం చేసింది.[106] రోగకారక క్రిముల యొక్క మల్టీప్లెక్స్ గుర్తింపు కోసం (Fig. 6d).బయోసెన్సర్‌లు వ్యాధికారక కారకాల నుండి వేరుచేయబడిన సబ్‌నానోమోలార్ న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాలను సున్నితంగా గుర్తిస్తాయి.
సాధారణ సిగ్నల్ గుర్తింపు పద్ధతి.Cas13a యొక్క హైపర్‌లోకలైజ్డ్ డిటెక్షన్ భావన ([97] నుండి స్వీకరించబడింది).b గ్రాఫేన్ నానోబయోసెన్సర్ FET లైమ్ GroES scFvతో కలిపి ([98] నుండి స్వీకరించబడింది).c సెంట్రిఫ్యూగల్ మైక్రోఫ్లూయిడ్ చిప్‌లో ఫుడ్‌బోర్న్ పాథోజెన్‌లను మల్టీప్లెక్స్ డిటెక్షన్ కోసం కలర్‌మెట్రిక్ సూచనలు: టార్గెట్ పాథోజెన్‌లతో నం. 1 మరియు నం. 3 నమూనాలు మరియు లక్ష్య వ్యాధికారకాలు లేని సంఖ్య. 2, నం. 4 మరియు నం. 5 నమూనాలు ([103] నుండి స్వీకరించబడ్డాయి) .d అయస్కాంత టన్నెల్ జంక్షన్ ఆధారంగా బయోసెన్సర్, ఇందులో ప్లాట్‌ఫారమ్, అంతర్నిర్మిత బ్లాకింగ్ యాంప్లిఫైయర్, కంట్రోల్ యూనిట్ మరియు సిగ్నల్ ఉత్పత్తి/సముపార్జన కోసం విద్యుత్ సరఫరా ([106] నుండి స్వీకరించబడింది).GFET గ్రాఫేన్ FET, ఎస్చెరిచియా కోలి, ఎస్చెరిచియా కోలి, సాల్మొనెల్లా టైఫిమూరియం, విబ్రియో పారాహెమోలిటికస్, విబ్రియో పారాహెమోలిటికస్, లిస్టెరియా మోనోసైటోజెన్స్, PC PC, PDMS డైమెథికోన్, PMMA పాలీమిథైల్ మెథాక్రిలేట్
పైన పేర్కొన్న గుర్తింపు పద్ధతుల యొక్క అద్భుతమైన లక్షణాలు ఉన్నప్పటికీ, అవి ఇప్పటికీ ప్రతికూలతలను కలిగి ఉన్నాయి.ఈ పద్ధతులు సరిపోల్చబడ్డాయి (టేబుల్ 1), వివరాలతో కొన్ని అప్లికేషన్లు (ప్రోస్ అండ్ కాన్స్) ఉన్నాయి.
మైక్రోఫ్లూయిడిక్స్, మైక్రోఎలెక్ట్రోమెకానికల్ సిస్టమ్స్, నానోటెక్నాలజీ మరియు మెటీరియల్ సైన్స్ అభివృద్ధితో, అంటు వ్యాధుల గుర్తింపు కోసం మైక్రోఫ్లూయిడ్ చిప్‌ల వాడకం నిరంతరం పురోగమిస్తోంది [55,96,107,108].సూక్ష్మ పరికరాలు మరియు ద్రవాల యొక్క ఖచ్చితమైన తారుమారు రోగనిర్ధారణ ఖచ్చితత్వం మరియు వ్యయ-ప్రభావానికి దోహదం చేస్తుంది.అందువల్ల, మరింత అభివృద్ధి కోసం, చిప్‌లను ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి మరియు అప్‌గ్రేడ్ చేయడానికి ప్రయత్నాలు జరిగాయి, ఫలితంగా వివిధ నిర్మాణాలు మరియు ఫంక్షన్‌లతో వివిధ మైక్రోఫ్లూయిడ్ చిప్‌లు వచ్చాయి.ఇక్కడ మేము అనేక సాధారణ రకాల మైక్రోఫ్లూయిడ్ ప్లాట్‌ఫారమ్‌లను క్లుప్తంగా పరిచయం చేస్తాము మరియు వాటి లక్షణాలను (ప్రోస్ అండ్ కాన్స్) పోల్చాము.అదనంగా, దిగువ జాబితా చేయబడిన చాలా ఉదాహరణలు SARS-CoV-2ని ఎదుర్కోవడంపై ప్రధానంగా దృష్టి సారించాయి.
LOCCలు అత్యంత సాధారణ సూక్ష్మీకరించబడిన సంక్లిష్ట విశ్లేషణాత్మక వ్యవస్థలు మరియు వాటి కార్యకలాపాలు నమూనా ఇంజెక్షన్ మరియు తయారీ, ప్రవాహ నియంత్రణ మరియు ద్రవ గుర్తింపు [109, 110] నుండి అత్యంత సూక్ష్మీకరించబడిన, సమీకృత, స్వయంచాలకంగా మరియు సమాంతరంగా ఉంటాయి.ద్రవపదార్థాలు జాగ్రత్తగా రూపొందించబడిన జ్యామితి మరియు ఒత్తిడి ప్రవణతలు, కేశనాళిక చర్య, ఎలక్ట్రోడైనమిక్స్, అయస్కాంత క్షేత్రాలు మరియు ధ్వని తరంగాలు [111] వంటి అనేక భౌతిక ప్రభావాల పరస్పర చర్య ద్వారా మార్చబడతాయి.వేగవంతమైన విశ్లేషణ వేగం, చిన్న నమూనా పరిమాణం, తక్కువ విద్యుత్ వినియోగం మరియు అధిక నిర్వహణ మరియు ఆపరేషన్ సామర్థ్యంతో అధిక-నిర్గమాంశ స్క్రీనింగ్ మరియు బహుళ గుర్తింపులో LOCC అద్భుతమైన ప్రయోజనాలను చూపుతుంది;అయినప్పటికీ, LOCC పరికరాలు చాలా సున్నితమైనవి మరియు తయారీ, ప్యాకేజింగ్ మరియు ఇంటర్‌ఫేసింగ్.అయినప్పటికీ, మల్టీప్లెక్సింగ్ మరియు పునర్వినియోగం అపారమైన ఇబ్బందులను ఎదుర్కొంటాయి [96].ఇతర ప్లాట్‌ఫారమ్‌లతో పోలిస్తే, గరిష్ట అప్లికేషన్ వైవిధ్యం మరియు ఉత్తమ సాంకేతికత అనుకూలత పరంగా LOCC ప్రత్యేక ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది, అయితే దాని ప్రతికూలతలు కూడా స్పష్టంగా ఉన్నాయి, అవి అధిక సంక్లిష్టత మరియు పేలవమైన పునరావృతత.బాహ్య పంపులపై ఆధారపడటం, తరచుగా స్థూలంగా మరియు ఖరీదైనవి, POCTలో వాటి వినియోగాన్ని మరింత పరిమితం చేస్తుంది.
COVID-19 వ్యాప్తి సమయంలో, LOCC చాలా దృష్టిని ఆకర్షించింది.అదే సమయంలో, అనేక సాంకేతికతలను మిళితం చేసే అనేక కొత్త చిప్‌లు ఉన్నాయి.ఉదాహరణకు, స్మార్ట్‌ఫోన్‌లు ఇప్పుడు పోర్టబుల్ అనలిటిక్స్ పరికరాలుగా విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి మరియు LOCC ఏకీకరణకు గొప్ప సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉన్నాయి.సన్ మరియు ఇతరులు.[21] LAMPని ఉపయోగించి SARS-CoV-2తో సహా ఐదు వ్యాధికారక కణాల నిర్దిష్ట న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ సీక్వెన్స్‌లను మల్టీప్లెక్సింగ్ చేయడానికి అనుమతించే మైక్రోఫ్లూయిడ్ చిప్‌ను రూపొందించారు మరియు ప్రతిచర్య ముగిసిన 1 గంటలోపు స్మార్ట్‌ఫోన్‌ని ఉపయోగించి వాటిని విశ్లేషించారు.మరొక ఉదాహరణగా, సుందా మరియు ఇతరులు.[112] స్మార్ట్‌ఫోన్‌లను ఉపయోగించి SARS-CoV-2 RNA లక్ష్యాలను ప్రత్యక్షంగా మరియు సున్నితంగా గుర్తించడం కోసం మాలిక్యులర్ స్విచ్ [ఉత్ప్రేరక యాంప్లిఫికేషన్ బై మాలిక్యులర్ ట్రాన్సిషన్ స్టేట్ స్విచ్ (CATCH)] సృష్టించబడింది. CATCH పోర్టబుల్ LOCCకి అనుకూలంగా ఉంటుంది మరియు అత్యుత్తమ పనితీరును సాధిస్తుంది (సుమారు 8 RNA కాపీలు/μl; గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద <1 h) [112]. CATCH పోర్టబుల్ LOCCకి అనుకూలంగా ఉంటుంది మరియు అత్యుత్తమ పనితీరును సాధిస్తుంది (సుమారు 8 RNA కాపీలు/μl; గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద <1 h) [112]. క్యాచ్ సోవ్‌మెస్టిమ్ స్ పోర్టటైవ్‌నిమ్ LOCC మరియు ఒబెస్పెచ్‌వైట్ ప్రెవోస్‌హోడ్‌నుయు ప్రోసిస్‌వోడిటెల్‌నోస్ట్ (ప్రిమ్‌మెర్నో 8 కోపియన్ 11 CATCH పోర్టబుల్ LOCCకి అనుకూలంగా ఉంటుంది మరియు అద్భుతమైన నిర్గమాంశను అందిస్తుంది (సుమారు 8 RNA కాపీలు/µl; గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద <1 గం) [112]. 与便携式LOCCని పట్టుకోండి 与便携式LOCCని పట్టుకోండి క్యాచ్ సోవ్‌మెస్టిమ్ స్ పోర్టటైవ్‌నిమి LOCC మరియు ఆబ్లాడేట్ ప్రెవోస్‌హోడ్నొయ్ ప్రోయిజ్‌వోడిటెల్నోస్ట్ (ఉదాహరణ 8 కాపీలు1 CATCH పోర్టబుల్ LOCCలకు అనుకూలంగా ఉంటుంది మరియు అద్భుతమైన పనితీరును కలిగి ఉంది (సుమారు 8 RNA కాపీలు/µl; గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద <1 గంట) [112].అదనంగా, మాలిక్యులర్ డయాగ్నస్టిక్స్ కోసం LOCC పరికరాలు వాక్యూమ్, స్ట్రెచ్ మరియు ఎలక్ట్రిక్ ఫీల్డ్స్ వంటి కొన్ని చోదక శక్తులను కూడా ఉపయోగిస్తాయి.కాంగ్ మరియు ఇతరులు.[113] వాక్యూమ్ ప్లాస్మోనిక్ లిక్విడ్ PCR చిప్‌ని ఉపయోగించి ఫీల్డ్‌లో COVID-19 యొక్క వేగవంతమైన మరియు పరిమాణాత్మక నిర్ధారణ కోసం నిజ-సమయ, అల్ట్రా-ఫాస్ట్ నానోప్లాస్మా-ఆన్-ఎ-చిప్ PCRని ప్రదర్శించారు.లి మరియు ఇతరులు.[114] తరువాత కోవిడ్-19 నిర్ధారణను ఎనేబుల్ చేసే స్ట్రెచ్-డ్రైవెన్ మైక్రోఫ్లూయిడ్ చిప్‌ను అభివృద్ధి చేసింది.నమూనా గుణాత్మకంగా సానుకూలంగా లేదా ప్రతికూలంగా ఉందో లేదో తెలుసుకోవడానికి ప్లాట్‌ఫారమ్ RT-LAMP యాంప్లిఫికేషన్ సిస్టమ్‌ను ఉపయోగిస్తుంది.తదనంతరం, రామచంద్రన్ మరియు ఇతరులు.[115] ఐసోటాకోఫోరేసిస్ (ITP) ఉపయోగించి తగిన విద్యుత్ క్షేత్ర ప్రవణతలను సాధించారు, ఇది మైక్రోఫ్లూయిడిక్స్‌లో అమలు చేయబడిన ఎంపిక చేసిన అయాన్ ఫోకసింగ్ టెక్నిక్.ITPతో, ముడి నాసోఫారింజియల్ స్వాబ్ నమూనాల నుండి లక్ష్య RNA స్వయంచాలకంగా శుద్ధి చేయబడుతుంది.అప్పుడు రామచంద్రన్ మరియు ఇతరులు.[115] ITP-మెరుగైన LAMP మరియు CRISPR పరీక్షలతో ఈ ITP శుద్దీకరణను కలపడం వలన మానవ నాసోఫారింజియల్ శుభ్రముపరచు మరియు క్లినికల్ నమూనాలలో SARS-CoV-2 సుమారు 35 నిమిషాలలో కనుగొనబడింది.అదనంగా, కొత్త ఆలోచనలు నిరంతరం ఉద్భవించాయి.జాదవ్ మరియు ఇతరులు.[116] నిలువుగా ఆధారిత బంగారం/వెండి-పూతతో కూడిన కార్బన్ నానోట్యూబ్‌లు లేదా డిస్పోజబుల్ ఎలక్ట్రోస్పన్ మైక్రో/నానోట్యూబ్‌లను కలిగి ఉండే మైక్రోఫ్లూయిడ్ పరికరంతో కలిపి ఉపరితల-మెరుగైన రామన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ ఆధారంగా డయాగ్నస్టిక్ స్కీమ్‌ను ప్రతిపాదించారు.మెంబ్రేన్-ఫంక్షనలైజ్డ్ బిల్ట్-ఇన్ ఫిల్టర్ మైక్రోచానెల్‌లు డిస్పోజబుల్.పరికరం లాలాజలం, నాసోఫారెక్స్ మరియు కన్నీళ్లు వంటి వివిధ శరీర ద్రవాలు/ఎక్సుడేషన్‌ల నుండి వైరస్‌లను శోషిస్తుంది.అందువల్ల, వైరస్ టైటర్ సమృద్ధిగా ఉంటుంది మరియు రామన్ సంతకం ద్వారా వైరస్‌ను ఖచ్చితంగా గుర్తించవచ్చు.
LOAD అనేది అపకేంద్ర మైక్రోఫ్లూయిడ్ ప్లాట్‌ఫారమ్, దీనిలో అన్ని ప్రక్రియలు మైక్రోస్ట్రక్చర్డ్ సబ్‌స్ట్రేట్‌ను తిప్పే ఫ్రీక్వెన్సీ ప్రోటోకాల్ ద్వారా నియంత్రించబడతాయి [110].LOAD పరికరం అపకేంద్ర శక్తిని ముఖ్యమైన చోదక శక్తిగా ఉపయోగించడం ద్వారా వర్గీకరించబడుతుంది.ద్రవాలు కూడా కేశనాళిక, ఆయిలర్ మరియు కోరియోలిస్ బలగాలకు లోబడి ఉంటాయి.సెంట్రిఫ్యూజ్ పరికరాన్ని ఉపయోగించి, అదనపు బాహ్య గొట్టాలు, పంపులు, యాక్యుయేటర్లు మరియు క్రియాశీల కవాటాల అవసరాన్ని తొలగిస్తూ, ఒక రేడియల్ లోపలి నుండి బయటి స్థానానికి నిరంతర ద్రవ ఆపరేషన్‌లో విశ్లేషణలు నిర్వహించబడతాయి.సంక్షిప్తంగా, ఒకే నియంత్రణ పద్ధతి ఆపరేషన్‌ను సులభతరం చేస్తుంది.లోడ్ కేంద్రం నుండి అదే దూరంలో ఉన్న అదే మైక్రోఫ్లూయిడ్ ఛానెల్‌లో ద్రవంపై పనిచేసే శక్తులు సమానంగా ఉంటాయి, ఇది ఛానల్ నిర్మాణాన్ని పునరావృతం చేయడం సాధ్యపడుతుంది.అందువల్ల, LOAD పరికరాలు సాంప్రదాయిక LOCC పరికరాల కంటే రూపకల్పన మరియు తయారీకి సరళమైనవి మరియు మరింత పొదుపుగా ఉంటాయి, అయితే ప్రతిచర్యలు ఎక్కువగా స్వతంత్రంగా మరియు సమాంతరంగా ఉంటాయి;అయినప్పటికీ, సెంట్రిఫ్యూగల్ పరికరాల యొక్క అధిక యాంత్రిక బలం కారణంగా, అందుబాటులో ఉన్న చిప్ పదార్థం పరిమితంగా ఉంటుంది మరియు చిన్న వాల్యూమ్‌లు కష్టంగా ఉంటాయి.కారుకి.అదే సమయంలో, చాలా LOAD పరికరాలు ఒకే ఉపయోగం కోసం మాత్రమే రూపొందించబడ్డాయి, ఇది పెద్ద-స్థాయి గుర్తింపు కోసం ఖరీదైనది [96, 117, 118, 119].
ఇటీవలి దశాబ్దాలలో, LOAD, అత్యంత ఆశాజనకమైన మైక్రోఫ్లూయిడ్ పరికరాలలో ఒకటిగా పరిగణించబడుతుంది, పరిశోధకులు మరియు తయారీదారుల నుండి గణనీయమైన శ్రద్ధను పొందింది.అందువల్ల, LOAD విస్తృత ఆమోదాన్ని పొందింది మరియు అంటు వ్యాధికారక [120, 121, 122, 123, 124] యొక్క పరమాణు విశ్లేషణ కోసం, ముఖ్యంగా COVID-19 వ్యాప్తి సమయంలో ఉపయోగించబడింది.ఉదాహరణకు, 2020 చివరిలో, జి మరియు ఇతరులు.[60] గొంతు శుభ్రముపరచు నమూనాలలో SARS-CoV-2 మరియు ఇన్ఫ్లుఎంజా A మరియు B ఇన్ఫెక్షన్‌లను వేగంగా మరియు స్వయంచాలకంగా సమాంతరంగా గుర్తించడం కోసం ప్రత్యక్ష RT-qPCR పరీక్షను ప్రదర్శించారు.అప్పుడు జియోంగ్ మరియు ఇతరులు.[74] SARS-CoV-2తో సహా ఏడు మానవ శ్వాసకోశ కరోనావైరస్లను 40 నిమిషాల్లో వేగంగా, ఖచ్చితమైన మరియు ఏకకాలంలో గుర్తించడం కోసం LAMP-ఇంటిగ్రేటెడ్ డిస్కోయిడ్ మైక్రోఫ్లూయిడ్ ప్లాట్‌ఫారమ్‌ను అందించింది.2021 ప్రారంభంలో, డి ఒలివేరా మరియు ఇతరులు.[73] COVID-19 యొక్క RT-LAMP మాలిక్యులర్ డయాగ్నసిస్ కోసం ఫింగర్‌టిప్ రోటేటర్‌తో మాన్యువల్‌గా నిర్వహించబడే పాలీస్టైరిన్ టోనర్ సెంట్రిఫ్యూగల్ మైక్రోఫ్లూయిడ్ చిప్‌ను ప్రదర్శించారు.తదనంతరం, డిగ్నన్ మరియు ఇతరులు.[39] నేరుగా బుక్కల్ స్వాబ్ విభాగాల నుండి SARS-CoV-2 RNA యొక్క శుద్దీకరణ కోసం ఆటోమేటెడ్ పోర్టబుల్ సెంట్రిఫ్యూజ్ మైక్రోడివైస్‌ను అందించింది.మెద్వెద్ మరియు ఇతరులు.[53] 10 కాపీలు/μL గుర్తింపు పరిమితి మరియు 15 నిమిషాల కనిష్ట సైకిల్ థ్రెషోల్డ్‌తో చిన్న పరిమాణంలో తిరిగే మైక్రోఫ్లూయిడ్ ఫ్లోరోసెంట్ చిప్‌తో ఇన్‌లైన్ SARS-CoV-2 ఏరోసోల్ నమూనా వ్యవస్థను ప్రతిపాదించింది.సురేజ్ మరియు ఇతరులు.[75] LAMPని ఉపయోగించి వేడి-క్రియారహితం చేయబడిన నాసోఫారింజియల్ స్వాబ్ నమూనాలలో SARS-CoV-2 RNA యొక్క ప్రత్యక్ష గుర్తింపు కోసం సమగ్ర మాడ్యులర్ సెంట్రిఫ్యూగల్ మైక్రోఫ్లూయిడ్ ప్లాట్‌ఫారమ్ అభివృద్ధిని ఇటీవల నివేదించింది.ఈ ఉదాహరణలు COVID-19 యొక్క మాలిక్యులర్ డయాగ్నస్టిక్స్‌లో LOAD యొక్క గొప్ప ప్రయోజనాలను మరియు వాగ్దానాన్ని ప్రదర్శిస్తాయి.
1945లో ముల్లర్ మరియు క్లెగ్ [125] మొదటిసారిగా ఫిల్టర్ పేపర్ మరియు పారాఫిన్ ఉపయోగించి కాగితంపై మైక్రోఫ్లూయిడ్ ఛానెల్‌లను అందించారు.2007లో, వైట్‌సైడ్స్ సమూహం [126] ప్రోటీన్ మరియు గ్లూకోజ్ పరీక్ష కోసం మొదటి ఫంక్షనల్ పేపర్ ప్లాట్‌ఫారమ్‌ను రూపొందించింది.మైక్రోఫ్లూయిడిక్స్‌కు పేపర్ ఆదర్శవంతమైన ఉపరితలంగా మారింది.కాగితం హైడ్రోఫిలిసిటీ మరియు పోరస్ నిర్మాణం, అద్భుతమైన జీవ అనుకూలత, తక్కువ బరువు, వశ్యత, మడత, తక్కువ ధర, వాడుకలో సౌలభ్యం మరియు సౌలభ్యం వంటి స్వాభావిక లక్షణాలను కలిగి ఉంది.క్లాసికల్ µPADలు కాగితపు ఉపరితలాలపై నిర్మించిన హైడ్రోఫిలిక్/హైడ్రోఫోబిక్ నిర్మాణాలను కలిగి ఉంటాయి.త్రిమితీయ నిర్మాణాన్ని బట్టి, μPADలను రెండు-డైమెన్షనల్ (2D) మరియు త్రీ-డైమెన్షనల్ (3D) μPADలుగా విభజించవచ్చు.మైక్రోఫ్లూయిడ్ ఛానెల్‌లను రూపొందించడానికి హైడ్రోఫోబిక్ సరిహద్దులను ఏర్పరచడం ద్వారా 2D µPADలు ఉత్పత్తి చేయబడతాయి, అయితే 3D µPADలు సాధారణంగా 2D మైక్రోఫ్లూయిడ్ కాగితం పొరల స్టాక్‌ల నుండి తయారు చేయబడతాయి, కొన్నిసార్లు కాగితం మడత, స్లిప్ పద్ధతులు, ఓపెన్ ఛానెల్‌లు మరియు 3D ప్రింటింగ్ [96].μPADపై సజల లేదా జీవ ద్రవాలు ప్రాథమికంగా బాహ్య శక్తి వనరు లేకుండా కేశనాళిక శక్తి ద్వారా నియంత్రించబడతాయి, రియాజెంట్‌ల ముందస్తు నిల్వ, నమూనా నిర్వహణ మరియు మల్టీప్లెక్స్ గుర్తింపును సులభతరం చేస్తాయి.అయినప్పటికీ, ఖచ్చితమైన ప్రవాహ నియంత్రణ మరియు మల్టీప్లెక్స్ డిటెక్షన్ తగినంత గుర్తింపు వేగం, సున్నితత్వం మరియు పునర్వినియోగ సామర్థ్యం [96, 127, 128, 129, 130] ద్వారా దెబ్బతింటాయి.
అసాధారణ మైక్రోఫ్లూయిడ్ ప్లాట్‌ఫారమ్‌గా, HCV, HIV మరియు SARS-CoV-2 [131, 132] వంటి అంటు వ్యాధుల పరమాణు నిర్ధారణ కోసం μPAD విస్తృతంగా ప్రచారం చేయబడింది మరియు అభివృద్ధి చేయబడింది.HCV యొక్క ఎంపిక మరియు సున్నితమైన గుర్తింపు కోసం, టెంగమ్ మరియు ఇతరులు.[133] పైరోలిడినైల్ పెప్టైడ్ ఆధారంగా అత్యంత నిర్దిష్టమైన న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ ప్రోబ్‌ని ఉపయోగించి ఫ్లోరోసెంట్ పేపర్ ఆధారంగా ఒక నవల బయోసెన్సర్‌ను అభివృద్ధి చేసింది.న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాలు అమైనో సమూహాలు మరియు ఆల్డిహైడ్ సమూహాల మధ్య తగ్గింపు ఆల్కైలేషన్ ద్వారా పాక్షికంగా ఆక్సిడైజ్ చేయబడిన సెల్యులోజ్ కాగితంపై సమయోజనీయంగా స్థిరీకరించబడతాయి మరియు గుర్తించడం ఫ్లోరోసెన్స్‌పై ఆధారపడి ఉంటుంది.ఈ సంకేతాలను సెల్ ఫోన్ కెమెరాతో కలిపి పోర్టబుల్ ఫ్లోరోసెంట్ కెమెరాతో ప్రత్యేకంగా తయారు చేసిన గాడ్జెట్ ద్వారా చదవవచ్చు.తదనంతరం, లు మరియు ఇతరులు.[134] DNA రెడాక్స్ సూచికగా మిథైలీన్ బ్లూను ఉపయోగించి DNA హైబ్రిడైజేషన్ ద్వారా HIV లక్ష్య గుర్తింపు కోసం నికెల్/గోల్డ్ నానోపార్టికల్స్/కార్బన్ నానోట్యూబ్‌లు/పాలీవినైల్ ఆల్కహాల్ ఆర్గానోమెటాలిక్ ఫ్రేమ్‌వర్క్ కాంపోజిట్‌ల ఆధారంగా కాగితం-ఆధారిత సౌకర్యవంతమైన ఎలక్ట్రోడ్‌ను రూపొందించారు.ఇటీవల, చౌదరి మరియు ఇతరులు.[135] కోవిడ్-19 విశ్లేషణ గుర్తింపు కోసం LAMP మరియు పోర్టబుల్ ఇమేజింగ్ టెక్నాలజీతో కలిపి ముడి రోగి లాలాజలాన్ని ఉపయోగించి పాయింట్-ఆఫ్-కేర్ µPAD పరీక్ష కోసం ఒక ఊహాత్మక ప్లాట్‌ఫారమ్ డిజైన్‌ను సమర్పించారు.
పార్శ్వ ప్రవాహ పరీక్షలు కేశనాళిక శక్తుల ద్వారా ద్రవాలను మార్గనిర్దేశం చేస్తాయి మరియు పోరస్ లేదా మైక్రోస్ట్రక్చర్డ్ సబ్‌స్ట్రేట్‌ల తేమ మరియు లక్షణాల ద్వారా ద్రవ కదలికను నియంత్రిస్తాయి.పార్శ్వ ప్రవాహ పరికరాలు నమూనా, కంజుగేట్, ఇంక్యుబేటర్ మరియు డిటెక్షన్ మరియు శోషక ప్యాడ్‌లను కలిగి ఉంటాయి.LFAలోని న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ అణువులు బైండింగ్ సైట్‌లో ముందుగా నిల్వ చేయబడిన నిర్దిష్ట బైండర్‌లను గుర్తిస్తాయి మరియు కాంప్లెక్స్‌లుగా బంధిస్తాయి.ద్రవం ఇంక్యుబేషన్ మరియు డిటెక్షన్ ప్లేట్ల గుండా వెళుతున్నప్పుడు, కాంప్లెక్స్‌లు పరీక్ష మరియు నియంత్రణ రేఖలపై ఉన్న క్యాప్చర్ అణువుల ద్వారా సంగ్రహించబడతాయి, ఇవి కంటితో నేరుగా చదవగలిగే ఫలితాలను చూపుతాయి.సాధారణంగా, LFAని 2-15 నిమిషాల్లో పూర్తి చేయవచ్చు, ఇది సాంప్రదాయ ఆవిష్కరణ కంటే వేగంగా ఉంటుంది.ప్రత్యేక మెకానిజం కారణంగా, LFAకి కొన్ని కార్యకలాపాలు అవసరం మరియు అదనపు పరికరాలు అవసరం లేదు, ఇది చాలా యూజర్ ఫ్రెండ్లీగా చేస్తుంది.ఇది తయారు చేయడం మరియు సూక్ష్మీకరించడం సులభం, మరియు కాగితం ఆధారిత సబ్‌స్ట్రేట్‌ల ధర తక్కువగా ఉంటుంది.అయినప్పటికీ, ఇది గుణాత్మక విశ్లేషణ కోసం మాత్రమే ఉపయోగించబడుతుంది మరియు పరిమాణాత్మక గుర్తింపు చాలా కష్టం, మరియు మల్టీప్లెక్సింగ్ సామర్థ్యం మరియు నిర్గమాంశ చాలా పరిమితంగా ఉంటాయి మరియు ఒక సమయంలో తగినంత న్యూక్లియిక్ యాసిడ్‌ను మాత్రమే గుర్తించవచ్చు [96,110,127].
LFA యొక్క చాలా అప్లికేషన్లు ఇమ్యునోఅస్సేస్‌పై దృష్టి కేంద్రీకరించినప్పటికీ, మైక్రోఫ్లూయిడ్ చిప్‌లలో మాలిక్యులర్ డయాగ్నస్టిక్స్ కోసం LFA ఉపయోగం కూడా ప్రభావవంతంగా మరియు ప్రజాదరణ పొందింది [136].హెపటైటిస్ B వైరస్ విషయంలో, HIV మరియు SARS-CoV-2 LFA గాంగ్ మరియు ఇతరులు.[137] అప్-కన్వర్షన్ నానోపార్టికల్ LFA ప్లాట్‌ఫారమ్‌ను ప్రతిపాదించింది మరియు HBV న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ వంటి బహుళ లక్ష్యాలను సున్నితమైన మరియు పరిమాణాత్మకంగా గుర్తించడం ద్వారా ఈ సూక్ష్మీకరించిన మరియు పోర్టబుల్ ప్లాట్‌ఫారమ్ యొక్క బహుముఖ ప్రజ్ఞను ప్రదర్శించింది.అదనంగా, ఫు మరియు ఇతరులు.[138] తక్కువ సాంద్రతలలో HIV-1 DNA యొక్క పరిమాణాత్మక విశ్లేషణ కోసం ఉపరితల-మెరుగైన రామన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ ఆధారంగా ఒక నవల LFAను ప్రదర్శించారు.SARS-CoV-2 యొక్క వేగవంతమైన మరియు సున్నితమైన గుర్తింపు కోసం, లియు మరియు ఇతరులు.[85] RT-RPA మరియు యూనివర్సల్ లాటరల్ ఫ్లో డిటెక్షన్ సిస్టమ్‌ను ఒకే మైక్రోఫ్లూయిడ్ సిస్టమ్‌గా కలపడం ద్వారా మైక్రోఫ్లూయిడ్-ఇంటిగ్రేటెడ్ RPA పార్శ్వ ప్రవాహ విశ్లేషణను అభివృద్ధి చేసింది.
వివిధ మైక్రోఫ్లూయిడ్ ప్లాట్‌ఫారమ్‌ల అప్లికేషన్ నిర్దిష్ట అధ్యయనాలపై ఆధారపడి మారుతూ ఉంటుంది, ప్లాట్‌ఫారమ్‌ల సామర్థ్యాలు మరియు ప్రయోజనాలను పూర్తిగా ఉపయోగించుకుంటుంది.సరసమైన వాల్వ్‌లు, పంపులు మరియు నాళాలతో, LOCC అనేది అప్లికేషన్ వైవిధ్యం మరియు అభివృద్ధి కోసం గొప్ప గదితో పరస్పర చర్య కోసం అత్యంత సమగ్రమైన వేదిక.కాబట్టి, మొదటి ప్రయత్నంగా LOCCలో సరికొత్త అధ్యయనాలు నిర్వహించబడాలని మరియు పరిస్థితులు అనుకూలించబడాలని మేము ఆశిస్తున్నాము మరియు సిఫార్సు చేస్తున్నాము.అదనంగా, మరింత సమర్థవంతమైన మరియు ఖచ్చితమైన పద్ధతులు సిస్టమ్‌లో కనుగొనబడి ఉపయోగించబడతాయి.LOAD ఇప్పటికే ఉన్న LOCC పరికరాల నుండి ద్రవాల యొక్క ఖచ్చితమైన నియంత్రణలో రాణిస్తుంది మరియు బాహ్య డ్రైవ్‌ల అవసరం లేకుండా సెంట్రిఫ్యూగల్ ఫోర్స్ ద్వారా సింగిల్ డ్రైవ్‌లలో ప్రత్యేక ప్రయోజనాలను ప్రదర్శిస్తుంది, అయితే సమాంతర ప్రతిస్పందనలు వేరుగా మరియు సమకాలీకరించబడతాయి.అందువలన, భవిష్యత్తులో, LOAD తక్కువ మాన్యువల్ కార్యకలాపాలు మరియు మరింత పరిణతి చెందిన మరియు స్వయంచాలక సాంకేతికతలతో ప్రధాన మైక్రోఫ్లూయిడ్ ప్లాట్‌ఫారమ్ అవుతుంది.µPAD ప్లాట్‌ఫారమ్ LOCC మరియు కాగితం ఆధారిత పదార్థాల ప్రయోజనాలను తక్కువ ఖర్చుతో, సింగిల్ యూజ్ డయాగ్నస్టిక్స్ కోసం మిళితం చేస్తుంది.అందువల్ల, భవిష్యత్ అభివృద్ధి అనుకూలమైన మరియు బాగా స్థిరపడిన సాంకేతికతలపై దృష్టి పెట్టాలి.అదనంగా, LFA నమూనా వినియోగాన్ని తగ్గించి, గుర్తించడాన్ని వేగవంతం చేస్తుందని వాగ్దానం చేస్తూ కంటితో గుర్తించడానికి బాగా సరిపోతుంది.వివరణాత్మక ప్లాట్‌ఫారమ్ పోలిక టేబుల్ 2లో చూపబడింది.
డిజిటల్ విశ్లేషణలు నమూనాను అనేక మైక్రో రియాక్టర్‌లుగా విభజిస్తాయి, వీటిలో ప్రతి ఒక్కటి వివిక్త సంఖ్యలో లక్ష్య అణువులను కలిగి ఉంటుంది [139, 140].నిరంతర దశలో కాకుండా మైక్రోన్ స్కేల్ కంపార్ట్‌మెంట్‌లలో ఏకకాలంలో మరియు వ్యక్తిగతంగా వేలాది సమాంతర జీవరసాయన ప్రయోగాలు చేయడం ద్వారా సంపూర్ణ పరిమాణాన్ని నిర్వహించడానికి డిజిటల్ పరీక్షలు గణనీయమైన ప్రయోజనాలను అందిస్తాయి.సాంప్రదాయ మైక్రోఫ్లూయిడిక్స్‌తో పోలిస్తే, కంపార్ట్‌మెంట్ ప్రతిచర్యలు నమూనా వాల్యూమ్‌ను తగ్గించగలవు, ప్రతిచర్య సామర్థ్యాన్ని పెంచుతాయి మరియు ఛానెల్‌లు, పంపులు, కవాటాలు మరియు కాంపాక్ట్ డిజైన్‌ల అవసరం లేకుండా ఇతర విశ్లేషణాత్మక పద్ధతులతో సులభంగా ఏకీకృతం చేయబడతాయి [141, 142, 143, 144, 145, 146, 147] .కణాలు, న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాలు మరియు ఇతర కణాలు లేదా అణువుల వంటి కారకాలు మరియు నమూనాలతో సహా పరిష్కారాల యొక్క ఏకరీతి మరియు ఖచ్చితమైన విభజనను సాధించడానికి క్రింది రెండు పద్ధతులు డిజిటల్ పరీక్షలలో ఉపయోగించబడతాయి: (1) ద్రవ ఇంటర్‌ఫేస్ అస్థిరతను దోపిడీ చేసే డ్రాప్ ఎమల్షన్‌లు;(2) శ్రేణి విభజన పరికరం యొక్క రేఖాగణిత పరిమితులచే నిర్వహించబడుతుంది.మొదటి పద్ధతిలో, మైక్రోచానెల్‌లలో రియాజెంట్‌లు మరియు నమూనాలను కలిగి ఉన్న బిందువులను కో-కరెంట్, క్రాస్‌ఫ్లో, ఫ్లో ఫోకసింగ్, స్టేజ్డ్ ఎమల్సిఫికేషన్, మైక్రోచానెల్ ఎమల్సిఫికేషన్ మరియు మెమ్బ్రేన్‌ల ద్వారా జిగట షీర్ ఫోర్స్ మరియు ఛానల్ మార్పుతో ఎమల్సిఫికేషన్ వంటి నిష్క్రియ పద్ధతుల ద్వారా సృష్టించవచ్చు.స్థానికీకరణ [143, 145, 146, 148, 149] లేదా క్రియాశీల పద్ధతులను ఉపయోగించడం [150, 151], ఇది విద్యుత్, అయస్కాంత, ఉష్ణ మరియు యాంత్రిక నియంత్రణ ద్వారా అదనపు శక్తిని పరిచయం చేస్తుంది.తరువాతి విధానంలో, మైక్రోపిట్‌లు మరియు ఉపరితల శ్రేణులు [152,153,154] వంటి ఒకే పరిమాణంలోని ప్రాదేశిక నిర్మాణాలను ఉంచడం ద్వారా మైక్రోఫ్లూయిడ్ గదులలో అత్యుత్తమ ద్రవ పరిమాణం ఏకరూపత భాగస్వామ్యం చేయబడుతుంది.ముఖ్యంగా, చుక్కలు ప్రధాన ప్రవాహ విభాగాలు, ఇవి డిజిటల్ మైక్రోఫ్లూయిడిక్స్ (DMF) ఆధారంగా ఎలక్ట్రోడ్ శ్రేణులపై కూడా ఉత్పత్తి చేయబడతాయి మరియు మార్చబడతాయి.విద్యుద్వాహకాలను ఎలెక్ట్రోవేటింగ్ అనేది ఉత్తమంగా అధ్యయనం చేయబడిన DMF సిద్ధాంతాలలో ఒకటి, ఎందుకంటే విద్యుద్వాహకాలను ఎలెక్ట్రోవేటింగ్ వ్యక్తిగత చుక్కల యొక్క ఖచ్చితమైన తారుమారుని అనుమతిస్తుంది, వివిధ వైపుల గుండా వెళుతున్న ద్రవ మరియు అసమాన విద్యుత్ సంకేతాల ఆకారాన్ని నియంత్రిస్తుంది [141, 144].DMFలో బిందువులతో కూడిన ప్రధాన కార్యకలాపాలలో క్రమబద్ధీకరించడం, విభజించడం మరియు విలీనం చేయడం [151, 155, 156] ఉన్నాయి, వీటిని వివిధ విశ్లేషణ రంగాలలో, ముఖ్యంగా పరమాణు గుర్తింపులో [157, 158, 159] అన్వయించవచ్చు.
డిజిటల్ న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ డిటెక్షన్ అనేది హై-త్రూపుట్ సీక్వెన్సింగ్ మరియు లిక్విడ్ బయాప్సీకి సమాంతరంగా సాంప్రదాయిక PCR మరియు క్వాంటిటేటివ్ రియల్-టైమ్ PCR (qPCR) తరువాత మూడవ తరం మాలిక్యులర్ డయాగ్నస్టిక్ టెక్నాలజీ.గత రెండు దశాబ్దాలలో, డిజిటల్ న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాలు అంటు వ్యాధికారక [160, 161, 162] పరమాణు విశ్లేషణ రంగంలో వేగంగా అభివృద్ధి చెందాయి.డిజిటల్ న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ డిటెక్షన్ యొక్క సంపూర్ణ పరిమాణీకరణ నమూనాలను మరియు కారకాలను వ్యక్తిగత కంపార్ట్‌మెంట్‌లలోకి ప్యాకింగ్ చేయడంతో ప్రారంభమవుతుంది, ప్రతి లక్ష్య శ్రేణి ప్రతి ఒక్క కంపార్ట్‌మెంట్‌లోకి ప్రవేశించే సంభావ్యతను కలిగి ఉంటుంది.సిద్ధాంతపరంగా, ప్రతి విభాగానికి బహుళ లక్ష్య శ్రేణులు కేటాయించబడవచ్చు లేదా స్వతంత్ర మైక్రో రియాక్షన్ సిస్టమ్ ఉండకపోవచ్చు.పైన వివరించిన వివిధ సెన్సింగ్ మెకానిజమ్‌ల ద్వారా, ఒక నిర్దిష్ట థ్రెషోల్డ్ కంటే ఎక్కువ సిగ్నల్‌లను ఉత్పత్తి చేసే సూక్ష్మజీవుల లక్ష్య శ్రేణులతో కూడిన కంపార్ట్‌మెంట్‌లను కంటితో లేదా యంత్రం ద్వారా దృశ్యమానం చేయవచ్చు మరియు వాటిని పాజిటివ్‌గా లేబుల్ చేయవచ్చు, అయితే థ్రెషోల్డ్ దిగువన సిగ్నల్‌లను ఉత్పత్తి చేసే ఇతర కంపార్ట్‌మెంట్‌లు పాజిటివ్‌గా లేబుల్ చేయబడతాయి. .ప్రతికూల వాటిని, ఇది ప్రతి విభాగానికి సిగ్నల్‌ను బూలియన్‌గా చేస్తుంది.అందువల్ల, సృష్టించబడిన కంపార్ట్‌మెంట్ల సంఖ్య మరియు ప్రతిచర్య తర్వాత సానుకూల ఫలితాల రేటును లెక్కించడం ద్వారా, పరీక్ష నమూనాల అసలు కాపీలను పాయిసన్ పంపిణీ సూత్రాన్ని ఉపయోగించి ప్రామాణిక వక్రరేఖ అవసరం లేకుండా సరిపోల్చవచ్చు, ఇది సాధారణ పరిమాణాత్మక విశ్లేషణలకు అవసరం. qPCR వలె.[163] సాంప్రదాయిక మాలిక్యులర్ డయాగ్నస్టిక్ పద్ధతులతో పోలిస్తే, డిజిటల్ న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ డిటెక్షన్ అధిక స్థాయి ఆటోమేషన్, అధిక విశ్లేషణ వేగం మరియు సున్నితత్వం, తక్కువ కారకాలు, తక్కువ కాలుష్యం మరియు సరళమైన రూపకల్పన మరియు తయారీని కలిగి ఉంటుంది.ఈ కారణాల వల్ల, SARS-CoV-2 యొక్క క్లిష్టమైన వ్యాప్తి సమయంలో, మాలిక్యులర్ డయాగ్నస్టిక్స్, యాంప్లిఫికేషన్ మరియు సిగ్నల్ రీడౌట్ టెక్నిక్‌లను కలపడం కోసం డిజిటల్ పరీక్షల ఉపయోగం, ముఖ్యంగా డ్రాప్-బేస్డ్ మెథడ్స్ ఉపయోగించడం బాగా అధ్యయనం చేయబడింది.ఉదాహరణకు, యిన్ మరియు ఇతరులు.[164] మైక్రోఫ్లూయిడ్ చిప్‌లో SARS-CoV-2లోని ORF1ab, N, మరియు RNase P జన్యువులను గుర్తించడానికి చుక్కల డిజిటల్ మరియు వేగవంతమైన PCR పద్ధతులను మిళితం చేసింది.ముఖ్యంగా, సిస్టమ్ 115 సెకన్లలోపు సానుకూల సిగ్నల్‌ను గుర్తించగలిగింది, ఇది సంప్రదాయ PCR కంటే వేగవంతమైనది, పాయింట్-ఆఫ్-కేర్ డిటెక్షన్‌లో దాని ప్రభావాన్ని సూచిస్తుంది (మూర్తి 7a).డాంగ్ మరియు ఇతరులు.[165], సౌ మరియు ఇతరులు.[157], చెన్ మరియు ఇతరులు.[166] మరియు అల్టెరి మరియు ఇతరులు.[167] ఆకట్టుకునే ఫలితాలతో మైక్రోఫ్లూయిడ్ సిస్టమ్‌లో SARS-CoV-2ని గుర్తించడానికి డ్రాప్‌లెట్ డిజిటల్ PCR (ddPCR)ని కూడా వర్తింపజేసింది.గుర్తింపు రేటును మరింత మెరుగుపరచడానికి, షెన్ మరియు ఇతరులు.[168] ఇమేజ్ స్టిచింగ్ టెక్నిక్‌లను ఉపయోగించకుండా 15 సెకన్లలోపు ddPCR-ఆధారిత చిప్ ఇమేజింగ్‌ను సాధించారు, ల్యాబ్ నుండి అప్లికేషన్ వరకు ddPCR సాంకేతిక ప్రక్రియను వేగవంతం చేసింది.PCR వంటి థర్మల్ యాంప్లిఫికేషన్ పద్ధతులు మాత్రమే వర్తించబడతాయి, కానీ ప్రతిచర్య పరిస్థితులు మరియు వేగవంతమైన ప్రతిస్పందనను సులభతరం చేయడానికి ఐసోథర్మల్ యాంప్లిఫికేషన్ పద్ధతులు కూడా ఉపయోగించబడతాయి.లు మరియు ఇతరులు.[71] చుక్కల విశ్లేషణ కోసం SlipChip అభివృద్ధి చేయబడింది, ఒక దశలో అధిక సాంద్రతలో వివిధ పరిమాణాల బిందువులను ఉత్పత్తి చేయగల సామర్థ్యం మరియు డిజిటల్ LAMP (Figure 7b) ఉపయోగించి SARS-CoV-2 న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాలను లెక్కించడం.వేగంగా అభివృద్ధి చెందుతున్న సాంకేతికతగా, అదనపు న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ స్టెయిన్‌ల అవసరం లేకుండా అనుకూలమైన కలర్‌మెట్రిక్ ఇమేజింగ్ ద్వారా డిజిటల్ న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ గుర్తింపులో CRISPR కూడా ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తుంది.అకెర్మాన్ మరియు ఇతరులు.న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాల మల్టీప్లెక్స్ మూల్యాంకనం కోసం కాంబినేటోరియల్ మ్యాట్రిక్స్ ప్రతిచర్యను అభివృద్ధి చేసింది.[158] మైక్రోవెల్ విశ్లేషణలో CRISPR-Cas13-ఆధారిత న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ డిటెక్షన్ రియాజెంట్‌లను కలిగి ఉన్న బిందువులలో SARS-CoV-2తో సహా 169 మానవ-సంబంధిత వైరస్‌లను గుర్తించింది (మూర్తి 7c).అదనంగా, ఐసోథర్మల్ యాంప్లిఫికేషన్ మరియు CRISPR టెక్నాలజీ రెండింటి ప్రయోజనాలను కలపడానికి ఒకే సిస్టమ్‌లో ఉపయోగించవచ్చు.పార్క్ మరియు ఇతరులు.[169] ఒక CRISPR/Cas12a డిజిటల్ పరీక్షను సంగ్రహించిన మరియు వేడి-చంపబడిన SARS-CoV-2 యొక్క గుర్తింపు కోసం వాణిజ్య మైక్రోఫ్లూయిడ్ చిప్‌లో అభివృద్ధి చేయబడింది, ఇది ఒకే-దశ RT-RPA ఆధారంగా తక్కువ మరియు అధిక సిగ్నల్-టు-బ్యాక్‌గ్రౌండ్ డిటెక్షన్‌తో రూపొందించబడింది. సమయ నిష్పత్తి., విస్తృత డైనమిక్ పరిధి మరియు మెరుగైన సున్నితత్వం (Fig. 7d).ఈ ఉదాహరణల యొక్క కొన్ని వివరణలు టేబుల్ 3లో ఇవ్వబడ్డాయి.
న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ గుర్తింపు కోసం సాధారణ డిజిటల్ ప్లాట్‌ఫారమ్.a వేగవంతమైన డిజిటల్ PCR వర్క్‌ఫ్లో నాలుగు కీలక దశలను కలిగి ఉంటుంది: నమూనా తయారీ, ప్రతిచర్య మిశ్రమం పంపిణీ, విస్తరణ ప్రక్రియ మరియు లక్ష్య పరిమాణీకరణ ([164] నుండి స్వీకరించబడింది).b అధిక సాంద్రత వద్ద బిందువుల నిర్మాణం కోసం స్లిప్‌షిప్ బిందువుల విశ్లేషణను చూపే స్కీమాటిక్ ([71] నుండి స్వీకరించబడింది).c కార్మెన్-కాస్ వర్క్‌ఫ్లో రేఖాచిత్రం13 ([158] నుండి స్వీకరించబడింది).d ఒక కుండలో CRISPR/Casతో అధునాతన డిజిటల్ వైరస్ గుర్తింపు యొక్క అవలోకనం ([169] నుండి స్వీకరించబడింది).W/O వాటర్-ఇన్-ఆయిల్, పాలీడిమిథైల్సిలోక్సేన్ PDMS, PCR పాలిమరేస్ చైన్ రియాక్షన్, DAQ డేటా కలెక్షన్, PID ప్రొపోర్షనల్ ఇంటెగ్రల్ డెరివేటివ్, మల్టీప్లెక్స్ న్యూక్లియిక్ యాసిడ్ మూల్యాంకనం కోసం CARMEN కాంబినేటోరియల్ మ్యాట్రిక్స్ రియాక్షన్, SARS-CoV-2, తీవ్రమైన అక్యూట్ రెస్పిరేటరీ సిండ్రోమ్, కరోనావైరస్ 2 సిండ్రోమ్ బ్యాక్‌గ్రౌండ్‌లో రివర్స్ ట్రాన్స్‌క్రిప్టేజ్ రీకాంబినేస్ పాలిమరేస్-RPA, S/B సిగ్నల్ యొక్క RT యాంప్లిఫికేషన్