近期，有研究人员开发了一种由手指操作的毛细管驱动微流控装置，该装置集成了一步式比色环介导等温扩增（LAMP）检测技术，用于快速、准确检测SARS-CoV-2病毒，实现了无需复杂设备和专业操作人员的现场快速诊断。相关研究以“A Finger-Actuated Sample-Dosing Capillary-Driven Microfluidic Device for Loop-Mediated Isothermal Amplification”为题目，发表在期刊《Biosensors》上。

本文要点：

1、开发了一种一步式比色LAMP检测方法，将样品裂解和RNA扩增步骤集成在一起，用于检测SARS-CoV-2病毒，该方法简化了检测流程，缩短了检测时间。

2、设计了一种具有选择性PVA涂层的手指操作毛细管驱动微流控芯片，可自动给定所需样品量，并抑制样品蒸发。

3、将LAMP检测集成到该微流控芯片中，并通过预存储LAMP主混合物，实现了检测流程的一体化。在65℃的恒定温度下，该设备能在35分钟内完成检测并提供结果。

4、这种集成的LAMP-微流控系统具有操作简单、便携性强等优点，有望应用于现场快速诊断，不仅可针对COVID-19，也可扩展到其他RNA病毒的检测。

LAMP技术相比传统的PCR方法具有以下优势：

1、快速反应：LAMP技术可在30分钟内完成检测，相较之下，PCR通常需要更长的时间来完成反应过程。

2、操作简便：LAMP反应在恒温条件下进行，无需复杂的热循环程序，简化了操作过程。

3、成本效益：LAMP技术使用的试剂和仪器设备相对简单，整体成本较PCR更低，有利于在资源受限的环境中应用。

4、直观结果：LAMP反应可通过肉眼观察颜色变化来判断结果，而PCR的结果通常需要借助专业仪器进行分析。

5、样本处理简便：LAMP技术能够直接对未经处理的样本进行检测，省去了PCR检测前必须的核酸提取步骤。

这款指尖驱动的微流控装置的主要特点如下：

1、设计：

• 包括样品进口、LAMP反应液进口、出口、反应腔室和连接通道。

• 进口和出口储液腔呈圆柱形，便于样品加载和气体排出。

• 反应腔室呈现上凹形状，有利于液体浓缩，提高颜色检测效果。

2、工作原理：

• 利用毛细力和压力差驱动液体流动。

• PDMS表面的选择性PVA涂层提高亲水性和毛细作用，促进自动填充。

• 轻轻按压反应腔室，产生负压将样品从进口吸入微流道并填充腔室。

• 通道尺寸和亲水性的突然减小形成压力屏障，当腔室填满时液体停止流动。

3、主要优势：

• 简单的指尖驱动操作，非专业用户也能轻松使用。

• 自动定量进样，减少移液误差。

• 兼容不同类型移液器，提高可用性。

• 紧凑便携的设计适合用于现场检测。

总之，该微流控装置通过指尖驱动操作、毛细力驱动流体运动以及选择性表面改性技术，并与LAMP检测相集成，实现了样本处理过程的简化，提高了操作的便捷性和检测的效率。

图1.本研究的图形摘要。

图2.示意图（A）说明了微流体装置制造过程的四个主要步骤。（B）描述了PDMS改性步骤（A-3）只选择性PVA涂层的详细步骤。

图3.（A）具有选择性PVA涂层区域的手指驱动微流体装置示意图。（B）显示了所制造的手指驱动微流体装置的实际图像。

图4.用于临床样本的一步式LAMP。

图5.手指驱动的微流体装置和工作流程示意图。

图6.（A）显示了PVA涂层和非PVA涂层区域之间分子相互作用的差异。虚线表示氢键的建立。（B）显示了完成选择性涂层后PDMS表面润湿性的差异。

图7.（A）显示了在填充过程后，设备内部捕获的气泡总体积的测量结果（n=13）。（B）显示了加热后体积损失的百分比（n=13）。显示了加热前（C1）和加热后（C2）的微流体装置。

图8.不同条件下的LAMP反应：（A）展示了在试管中进行的LAMP反应；（B）展示了在微流控芯片上进行的LAMP反应，其中包括无模板对照（N1和N2）和阳性样本（5000拷贝/µL cDNA N基因SARS-CoV-2）（P1和P2）。

图9.在手指驱动的微流体装置上对临床样本进行一步式LAMP反应。

原文链接：https://doi.org/10.3390/bios14090410