Mae'r erthygl yn cynnig technoleg sglodion microfluidig newydd ar gyfer canfod amlblecs o ficro -organebau pathogenig berdys. Roedd y tîm ymchwil yn integreiddio technoleg ymhelaethu asid niwclëig cyflym aml-ensym aml-ensym (MIRA) a dulliau canfod fflwroleuedd amser real. Mae'r sglodyn microfluidig hwn yn darparu datrysiad cyflym, sensitif ac effeithlon ar gyfer canfod pathogenau berdys mawr ar y safle.
Cefndir ymchwil ac arwyddocâd
Mae'r diwydiant ffermio berdys byd -eang yn un o'r cydrannau economaidd pwysicaf mewn dyframaeth, ond mae'r diwydiant wedi wynebu bygythiadau ers amser maith gan amrywiaeth o ficro -organebau pathogenig. Mae'r pathogenau hyn yn aml yn arwain at farwolaeth ar raddfa fawr o berdys, gan effeithio'n ddifrifol ar gynhyrchu a buddion economaidd. Gan gynnwys clefyd necrosis hepatopancreatig acíwt (AHPND), firws syndrom smotyn gwyn (WSSV), firws hypodermal heintus a firws necrosis hematopoietig (IHHNV), hemocyte berdys iridofirws (shiv) ac enteria, ac ac ati, ac enteria, ac enteria, ac enteria, ac enteria, ac enteria, ac ac ati, i enteria, ac enteria, ac enteria), ac ENTERIAS), ac ENTERIAPATIS), ac ENTERIAPATIS), ac ENTERIAS, AC ENTERIA. y diwydiant berdys.
Mae gan ddulliau canfod pathogen traddodiadol, megis adwaith cadwyn polymeras (technoleg PCR), sensitifrwydd a phenodoldeb uchel, ond maent yn gymhleth i weithredu, cymryd amser hir, ac maent yn dibynnu ar offer labordy. Mae'r cyfyngiadau hyn yn gwneud technoleg PCR yn anaddas ar gyfer profi cyflym ar y safle. Mae technoleg MIRA wedi dod yn offeryn canfod moleciwlaidd sy'n addas i'w gymhwyso ar y safle oherwydd ei nodweddion ymhelaethu cyflym o dan dymheredd cyson a'r tymheredd arferol.
Egwyddor Technoleg Mira
Mae technoleg ymhelaethu asid niwclëig cyflym aml-ensym yn dechnoleg ymhelaethu asid niwclëig (MIRA) yn dechnoleg ymhelaethu tymheredd cyson sy'n dibynnu ar synergedd proteinau swyddogaethol lluosog ar dymheredd ystafell i sicrhau ymhelaethiad cyflym ar asidau niwcleig. Mae'n dechnoleg canfod asid niwclëig cyflym gwirioneddol gludadwy ar y safle. O'i gymharu â PCR, mae gan MIRA fwy o fanteision.
Dylunio ac arloesi sglodion microfluidig
Diagram sgematig o blatfform canfod RPA ar sglodion ar gyfer sawl micro -organebau pathogenig berdys pwysig
(A) Strwythur sglodyn microfluidig math disg. 1: Siambr Ymateb; 2: falf bêl; 3: porthladd gwacáu; 4: porthladd samplu;
(B) Golygfa wedi'i ffrwydro. 5: Ffilm Selio Gwres; 6: swbstrad sglodion.
(C) Cynllun manwl o'r chwe set o brimyn yn y sector. Mae pob set primer wedi'i gosod ymlaen llaw mewn siambr ymateb dynodedig.
(Ch) Gweithdrefn Weithredu Cwblhau Llwyfan Canfod RPA ar Chip.
Mae'r erthygl yn cynnig sglodyn microfluidig wedi'i integreiddio â thechnoleg MIRA ar gyfer canfod amlblecs o ficro -organebau pathogenig berdys. Gall technoleg microfluidig reoli hylifau o fewn sianeli lefel micron ar gyfer trin yn union, a thrwy hynny sicrhau canfod aml-darged effeithlon a chost isel.
Mae gan y sglodyn y nodweddion dylunio allweddol canlynol:
● Sglodion microfluidig allgyrchol
Mae'r sglodyn yn mabwysiadu dyluniad gyriant allgyrchol, gan ddefnyddio grym allgyrchol i ddosbarthu'r sampl yn gyfartal i bob siambr adweithio. Mae'r dyluniad hwn yn symleiddio'r broses weithredu, a gall y gweithredwr gwblhau'r adwaith cyfan trwy chwistrellu'r sampl yn unig.
● Canfod aml-darged
Mae'r sglodyn wedi'i ymgorffori ymlaen llaw gyda'r mathau bacteriol y mae angen eu canfod: necrosis hepatopancreatig acíwt (V-AHPND), firws syndrom smotyn gwyn (WSSV), firws necrosis isgroenol heintus (ihhnv), hemocati berdys. ) Profwyr Primer ar gyfer pum pathogen. Gall y dyluniad hwn ganfod chwe tharged genyn mewn un adwaith ar yr un pryd, gan alluogi sgrinio'n gyflym o bathogenau lluosog.
● Canfod fflwroleuedd amser real
Mae adwaith ymhelaethu technoleg MIRA yn y sglodyn wedi'i gyfuno â stiliwr fflwroleuol, a all fonitro cynnydd yr adwaith ymhelaethu mewn amser real. Mae dyluniad y stiliwr yn caniatáu i'r signal fflwroleuol gael ei ryddhau dim ond pan fydd y cynnyrch ymhelaethu yn cael ei gynhyrchu, a thrwy hynny gyflawni canfod meintiol cyflym a sensitif.
● System adweithio crynodiad isel
Dim ond cyfaint adwaith o 5 μl sydd ei angen ar bob uned adweithio o'r sglodyn, sy'n lleihau'r defnydd o ymweithredydd yn fawr. Pan fydd y system gyfan yn rhedeg, gellir prosesu hyd at bedwar sampl ar yr un pryd, a gall pob sampl ganfod pum pathogen, gan wella effeithlonrwydd canfod yn fawr.
Sensitifrwydd, penodoldeb ac ailadroddadwyedd
Mae perfformiad y system sglodion yn cynnwys canfod cymesuredd, cyseiniant ac ailadroddadwyedd.
● Sensitifrwydd
Mae canlyniadau arbrofol yn dangos y gall y sglodyn ganfod rhifau copi genynnau targed mor isel â 10 copi/μl, gyda sensitifrwydd sy'n debyg neu hyd yn oed yn uwch na dulliau PCR traddodiadol. Mae'r sensitifrwydd uchel hwn yn sicrhau y gall y dechnoleg ganfod unigolion sydd wedi'u heintio yn gynnar mewn cymwysiadau ymarferol, a thrwy hynny alluogi sgrinio pathogenau yn gynnar.
● Penodoldeb
Cynhaliodd yr arbrawf brofion traws-ymateb ar amrywiaeth o bathogenau nad ydynt yn darged, a dangosodd y canlyniadau fod y sglodyn yn benodol iawn i'r pathogenau targed ac y gallant wahaniaethu'n gywir rhwng gwahanol fathau o bathogenau. Pob Prawf ar gyfer Clefyd Necrosis Hepatopancreatig Acíwt (V-AHPND), Firws Syndrom Smotyn Gwyn (WSSV), Hypodermal heintus a firws necrosis hematopoietig (IHHNV), Firws Hemacytig Berdysydd (ENTOMATATICATICE BERDECTION ASTE Gall y dull osgoi ymhelaethiad amhenodol yn effeithiol.
● Ailadroddadwyedd
Er mwyn gwerthuso sefydlogrwydd y dull, cynhaliodd y tîm ymchwil sawl arbrawf ailadroddus. Dangosodd y canlyniadau fod cyfernod amrywiad (gwerth CV) rhwng gwahanol arbrofion yn llai na 10%, gan ddangos ailadroddadwyedd a chysondeb arbrofol da.
Cymwysiadau maes a manteision
Mae dyluniad y sglodyn microfluidig technoleg Mira yn rhoi manteision cymhwysiad maes sylweddol iddo, yn arbennig o addas ar gyfer canfod a monitro pathogenau yn gyflym mewn ffermio berdys:
● y broses weithredu gyfleus
Nid yw'r broses ganfod gyfan ond yn gofyn am chwistrellu'r sampl i'r sglodyn a dechrau'r ddyfais adweithio. Mae angen bron unrhyw weithrediad â llaw ac mae'n addas i bobl nad ydynt yn weithwyr proffesiynol ei ddefnyddio ar y safle.
● Gallu ymateb cyflym
Gall y system gael canlyniadau profion o fewn 20 munud, gan fyrhau amser y prawf yn fawr. Mae hyn yn hanfodol ar gyfer ymateb cyflym i glefydau mewn ffermydd a lleihau lledaeniad pathogenau.
● Gallu canfod amlblecs
Gellir nodi pum pathogen mawr mewn un prawf, sy'n gwella effeithlonrwydd canfod yn fawr ac yn arbed costau ac amser canfod.
Rhagolygon Technoleg Mira
Er bod technoleg PCR wedi'i graddio ers amser maith fel y safon aur ar gyfer canfod ymhelaethiad asid niwclëig, mae technoleg MIRA wedi dangos potensial cymhwysiad gwych oherwydd ei adwaith cyflym ar dymheredd cyson, gweithrediad syml, a gofynion offer isel. Trwy gymharu â PCR ynghyd â dilyniannu DNA, darganfuwyd bod canlyniadau canfod y sglodyn ymhelaethu isothermol yn gyson â chanlyniadau PCR o ran sensitifrwydd a phenodoldeb, ac mae amser ymateb technoleg MIRA yn cael ei fyrhau'n sylweddol. Felly, mae sglodion microfluidig technoleg MIRA yn cael eu hystyried yn dechnoleg sy'n fwy addas ar gyfer cymwysiadau maes, yn enwedig mewn amgylcheddau sy'n gofyn am ganfod pathogen ar raddfa gyflym a mawr.
Mae sglodion microfluidig yn seiliedig ar dechnoleg ymhelaethu asid niwclëig cyflym (MIRA) aml-ensym yn darparu offeryn effeithiol ar gyfer canfod micro-organebau pathogenig mewn ffermio berdys. Mae gan y dechnoleg hon fanteision sensitifrwydd uchel, penodoldeb da, gweithrediad hawdd, a chyflymder canfod yn gyflym, ac mae ganddo ragolygon cymwysiadau eang mewn atal a rheoli clefydau dyframaeth. Gyda datblygu ac optimeiddio'r dechnoleg ymhellach, disgwylir i'r system gael ei chymhwyso i ganfod pathogenau mwy dyfrol, gan alluogi atal a monitro afiechydon ehangach.
Mae canlyniadau'r ymchwil yn darparu dull canfod cynnar dibynadwy ar gyfer y diwydiant dyframaethu, a all yn effeithiol leihau'r risg o achosion o glefydau, gwella effeithlonrwydd cynhyrchu ac allbwn ffermydd, a gosod sylfaen dechnegol ar gyfer datblygu cynaliadwy'r diwydiant dyframaethu.