基于核酸等温扩增的病原微生物微流控检测技术

病原微生物的快速检测对疫情的预防控制至关重要。基于PCR的病原微生物核酸检测方法克服了传统病原微生物培养方法耗时长、免疫学检测存在窗口期等问题,已成为目前最主要的病原微生物筛查方法。然而,对精确控温热循环仪的依赖却严重限制了其在资源匮乏地区的应用。虽然基于核酸等温扩增的病原微生物检测方法可摆脱对高精度温控设备的依赖,但仍需要进行样本核酸分离提取、扩增与检测等步骤。近年来,微流控技术与核酸等温扩增技术相结合,诞生了多种病原微生物等温扩增微流控检测技术。该技术通过设计芯片结构、优化进样模式及检测方式,实现了病原微生物核酸提取、扩增与检测一体化,并具备多重检测、定量检测等功能,具有对仪器依赖度小、对操作人员要求不高、样本量需求小和自动化程度高等优点,适合于在多种环境下的病原微生物快速检测。本文从核酸等温扩增原理、进样方式、检测方式等方面对核酸等温扩增病原微生物微流控检测技术进行了综述,以期为病原微生物的快速筛查提供更多的方案思路,提升公共卫生领域对传染性疾病的防控能力。     

基于环介导等温扩增技术对人乳头瘤病毒的分型检测

目的:利用环介导等温扩增技术(LAMP)对人乳头瘤病毒(HPV)进行快速分型检测。方法:以HPV59、HPV66和HPV68等3种病毒亚型为实验对象,选择合适的特异性核酸序列作为检测的靶序列并构建质粒,针对每个待检靶序列设计若干组扩增引物,并利用构建的质粒筛选出特异性强、灵敏度高的引物组合;将筛选成功的引物加至微流控芯片上,实现人宫颈脱落上皮细胞样本内HPV的快速核酸分型检测。结果:针对HPV59、HPV66和HPV68这3种病毒亚型,设计筛选出具有一定灵敏度的特异性引物,结合微流控芯片,无需对样本进行复杂的核酸提取纯化操作,实现了对临床样本的直接快速检测,整个检测过程在1.5 h内即可完成。结论:LAMP技术可用于临床样本中HPV的分型检测,与微流控芯片结合后操作简单、检测时间短,在临床上有较好的应用前景。     

基于环介导等温扩增技术的微流控芯片在病原菌检测方面的研究进展

环介导等温扩增(LAMP)技术是一种新兴的核酸恒温扩增技术,与微流控芯片技术相结合,可实现对病原菌的快速检测,具有特异性强、灵敏度高、操作简单等优点。本文根据不同终产物的检测方法对目前检测病原菌的相关微流控LAMP芯片进行了分类与介绍,并对技术的改进和存在的问题进行了分析,以期为后续的相关研究提供参考。     

条形码微流控芯片在分泌蛋白检测方面的应用

微流控芯片具有液体流动可控、消耗试样少、分析速度快等特点,它可以在几分钟甚至更短的时间内进行上百个样品的同时分析,并且可以实现在线样品的预处理及分析全过程。一种条形码微流控芯片能够以高密度的单链DNA为模板,从而克服了传统蛋白质微流控芯片固定在固体表面容易变性的缺点,既解决了稳定性的要求,又满足芯片平行处理大量数据的要求,可以用来大量的、快速的定量检测细胞的分泌蛋白。条形码微流控芯片因其对样品要求简单、低耗高效、高通量等特点正在成为分泌蛋白检测的最具吸引力的分析工具,在样品分析与检测以及临床检测研究等领域得到了广泛的应用。     

用于新型冠状病毒检测的核酸等温扩增技术研究进展

核酸检测作为新型冠状病毒肺炎(COVID-19)筛查诊断和病情监测的主要手段,在疫情防控中发挥了重要作用。虽然实时荧光定量PCR被认为是新型冠状病毒(SARS-CoV-2)核酸检测的金标准,但其依赖荧光定量PCR仪且扩增检测时间较长,难以实现现场快速检测。因此许多基于核酸等温扩增的SARS-CoV-2检测方法相继诞生。等温扩增对仪器温控要求不高,通过与微流控芯片和可视化检测技术结合,可进一步简化操作、降低成本,为SARS-CoV-2现场快速筛查提供有力的技术支撑。本文围绕已报道的SARS-CoV-2等温扩增检测方法原理、检测性能及优缺点进行探讨,为进一步发展SARS-CoV-2现场快速检测平台提供参考。     

基于微流控芯片的等温扩增技术北大核心CSCD

基于聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)的核酸扩增技术是分子诊断领域的金标准,然而PCR往往包含多个反应温度,涉及长时间的循环升降温过程,且需要在复杂热循环仪中完成,这些都限制了其在现场即时检测(point-of-care testing,POCT)中的应用。与传统PCR相比,等温扩增依靠恒定反应温度,反应时间短,检测装置简单,能够提供更加方便、快捷的核酸检测。基于微流控技术的等温扩增检测,通过兼顾微流控与等温扩增两者的优势,能够为POCT分子诊断提供更具竞争力的平台。例如,在新型冠状病毒肺炎(COVID-19)疫情防控中,多种形式的POCT等温扩增检测展示了其独特优势。文中首先归纳总结了典型的等温扩增技术及其检测方法,然后对不同类型的等温扩增微流控系统进行了分类总结与分析(如功能定位、结构组成、流体控制、系统特点等),最后总结了等温扩增微流控系统在新冠病毒(SARS-CoV-2)等不同病原体检测领域中的应用,并对等温扩增与CRISPR基因编辑等其他新型技术的相互结合进行了介绍与展望。     

高聚物基PCR微流控芯片技术

PCR微流控芯片是一种完美的体外无限扩增核酸的技术 ,是第三代PCR技术。目前英国、德国、日本、中国等多家研究单位已经成功地应用自己研制的PCR微流控芯片在实验室完成了DNA扩增。基于目前大多芯片采用硅或者玻璃作为基片 ,存在加工工艺复杂和价格昂贵的缺点 ,通过对不同材料性能比较 ,认为价格便宜、加工方法简单的高聚物是今后芯片材料发展的趋势。通过对三种高聚物加工方法的比较 ,认为准分子激光直写入微加工方法因其灵活性大 ,加工质量高 ,将成为高聚物加工方法的主流。最后针对PCR微流控芯片的温控系统提出了优化方案。     

微流控芯片在植物细胞研究中的应用进展

植物细胞的传统分析方法是将植物细胞在土壤或者琼脂平板上生长,然后在温室或植物生长室内观察植物的表型。这种方法耗时耗力,且结果分辨率比较低。微流控芯片具有微型化、体积小和高通量等特点,且可在微米水平精确控制植物细胞生长的微环境。因此,能够降低实验成本,缩短实验时间,并且可以达到单细胞水平的分析和鉴定。首先介绍了微流控芯片的加工材料和制备方法,总结了用于植物细胞研究的微流控芯片,重点阐述了近年来微流控芯片在植物根、花粉管、原生质体和细胞壁动力学等植物细胞研究中的应用进展,并展望了微流控芯片在植物细胞研究的应用前景。     

多重环介导核酸等温扩增技术检测血液中常见病原体

背景：血液安全性筛查是输血前必要检测项目。目前临床采用血清学检测技术,存在较长的检测窗口期,易产生假阴性检测结果,造成输血交叉感染。目的：建立多重环介导核酸等温扩增技术,实现在一管反应体系内同时检测四种病原体：乙肝病毒,丙肝病毒,艾滋病毒和梅毒螺旋体。方法：通过限制性酶切处理多重环介导核酸等温扩增产物,利用酶切产物的长度分析扩增产物的种类,从而分析待测样本中含有何种血液病原体。结果：检测164例临床样本,其检测结果可以通过琼脂糖电泳,聚丙烯酰胺凝胶电泳及芯片电泳分析,且均可实现对多重扩增产物的酶切片段进行区分和鉴别。结论：多重环介导核酸等温扩增技术可以同时单管检测多种待测血液病原体,可以为临床提高简单、快速、高灵敏和高特异的检测技术。     

微流控芯片电泳及其法医学应用

在光学性能良好的Brofloat玻璃电泳芯片上,利用自行搭建的共聚焦激光诱导荧光检测系统,通过对芯片管道表面修饰、筛分介质、分离电场强度、进样方式、电泳温度、进样时间等条件的优化,对含15个STR基因座的法医DNA样品进行电泳分离测试实验.通过对芯片电泳条件优化获得了本电泳系统的最佳条件,成功实现8 min内完成DNA样品片段的分离,表明该微流控芯片电泳系统在法医DNA快速分析方面具有良好的应用前景.     

环介导等温扩增技术的应用进展

环介导等温扩增(loop-mediated isothermal amplification,LAMP)是一种新式核酸扩增技术,它依靠一种具有链置换活性的DNA聚合酶与2对特殊设计的引物,在等温条件下即可高效快速地完成扩增反应。相较于传统扩增检测方法,LAMP技术具有特异性强、灵敏度高、操作简单快速等优点,更能在现场快速检测和基层应用中广泛推广,目前LAMP技术已广泛应用于植物病害检测、动物病害检测、食品安全检测等领域。基于此,简要介绍了LAMP技术的基本原理、反应产物的检测方法,重点阐述了LAMP技术的改进与发展,综述了近年来其在科研生产中的应用进展,并对其发展前景进行了展望,以期为LAMP技术的进一步发展提供合理的研究方向。     

等温扩增技术及其结合CRISPR在微生物快速检测中的研究进展

等温扩增技术因其对仪器依赖性低、核酸扩增高效等优势,非常适合于快速检测,已在微生物快速检测领域得到了广泛应用。本文从核酸提取、等温扩增(以环介导等温扩增技术(Loop-mediated isothermal amplification,LAMP)和重组酶聚合酶扩增技术(Recombinase polymerase amplification,RPA)为例)和产物检测角度,就近年来核酸等温扩增技术的发展及其在病原微生物核酸快速检测领域的应用进行综述,并概述了核酸等温扩增技术与CRISPR(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats)基因编辑技术相结合的最新研究成果,为这些新兴技术的研究和未来的发展提供新思路。     

核酸恒温扩增技术研究进展

核酸恒温扩增技术在生命科学研究及相关诸多领域已经得到了广泛应用。我们对核酸恒温扩增技术的最新进展作一简要综述,包括环介导恒温扩增、链替代扩增、依赖核酸序列的扩增、滚环扩增、切口酶核酸恒温扩增、依赖解旋酶的恒温扩增、转录依赖的扩增、杂交捕获法、转录介导的扩增等的原理、优缺点及应用。     

滚环扩增信号放大技术在生物检测中应用的研究进展

滚环扩增(Rolling circle amplification,RCA)是一种快速、灵敏且恒温的单链DNA(Single-stranded DNA,ssDNA)扩增技术,与染色或探针联用可实现检测信号的放大,在生物检测等方面得到广泛的应用。文中对RCA的构建方法进行了简介,综述了近几年其在致病菌、核酸肿瘤标记物、蛋白质、生物小分子和病毒等检测中的研究进展,并对其未来的发展趋势进行了展望。     

等温核酸扩增技术在病原体检测中的应用

近年来,新型传染病相继爆发,如严重急性呼吸综合征（severe acute respiratory syndrome,SARS）、H7N9禽流感等,严重威胁着人类健康和社会、经济的可持续发展,同时给传染病的防控带来了严峻挑战。病原体检测是传染病防控的重要环节,越来越多的新技术被应用其中。等温核酸扩增技术作为一种快速、灵敏度高的病原体检测技术,已取得了长足发展。对等温核酸扩增技术的原理、重要特性及其在病原体检测中的应用进展进行了较为全面的综述,以期为这一技术的推广和应用提供重要参考。     

Alternative Molecular Tests for Virological Diagnosis

Several nucleic acid amplification techniques (NAATs), particularly PCR and real-time PCR, are currently used in the routine clinical laboratories. Such approaches have allowed rapid diagnosis with a high degree of sensitivity and specificity. However, conventional PCR methods have several intrinsic disadvantages such as the requirement for temperature cycling apparatus, and sophisticated and costly analytical equipments. Therefore, amplification at a constant temperature is an attractive alternative method to avoid these requirements. A new generation of isothermal amplification techniques are gaining a wide popularity as diagnostic tools due to their simple operation, rapid reaction and easy detection. The main isothermal methods reviewed here include loop-mediated isothermal amplification, nucleic acid sequence-based amplification, and helicase-dependent amplification. In this review, design criteria, potential of amplification, and application of these alternative molecular tests will be discussed and compared to conventional NAATs.