最新!新型紙基微流控可代替PCR快速檢測瘧疾病原體

瘧疾是經蚊叮咬或者輸入帶瘧原蟲者的血液而感染瘧原蟲所引起的蟲媒傳染病, 是世界上導致疾病和死亡的重要原因之一,影響了全球90個國家的2.19億人,僅2017年就造成435,000人死亡。

遏制瘧疾傳播的一個重要環節是在潛伏期人群中進行篩查診斷,這個問題只能通過廣泛的現場測試來解決。 然而,目前的測試依賴於聚合酶鏈反應(PCR)過程,只能在實驗室條件下進行,這使得它們不適合在資源匱乏的偏遠地區使用。

最新!新型紙基微流控可代替PCR快速檢測瘧疾病原體

由格拉斯哥大學的研究人員與上海交通大學和烏干達衛生部合作領導的研究小組開發了一種新的檢測方法。 他們從摺紙獲得靈感,以此來製備待檢測樣本,應用於環介導等溫擴增過程(LAMP),這種方式更為便攜,更適合在野外使用。 紙基平臺使用市售的打印機將防水蠟以特定的圖案塗布於紙上,然後將其放在加熱板上熔化,使蠟粘合固定在紙上。

取患者的指尖血液樣本置於蠟形成的通道中,然後摺疊紙張,將樣品導入窄通道,通過之前的摺疊,樣品(包括瘧原蟲細胞)已經裂解, 隨之進入三個小腔室,恆溫擴增設備對其擴增進而測試樣品中是否含有的惡性瘧原蟲(Plasmodium falciparum)的DNA。測試可以在不到50分鐘的時間內完成。

最新!新型紙基微流控可代替PCR快速檢測瘧疾病原體

用於樣本液體流動控制的紙張摺疊步驟。 箭頭表示摺疊方向。 圖片來源:Niall Macdonald /都柏林城市大學

這篇論文題目為“在資源匱乏環境下使用紙基微流控法診斷瘧疾”發表在美國國家科學院院刊上。 格拉斯哥大學工程學院的Jonathan Cooper教授是該論文的第一作者。他說:“我們與來自烏干達Mayuge和Apac地區的兩所小學的志願者一起測試了我們的方法。我們在嚴格的倫理批准下從67名學生那裡採集到樣本,使用光學顯微鏡技術進行現場檢測,這是在資源匱乏環境下的金標準方法。另外也對比了商業化的快檢法-側向層析方法。

“我們還將現場收集到的樣本帶回格拉斯哥進行了PCR方法驗證。”

“我們的新型檢測方法在我們測試的樣本中瘧疾的檢出率為98%。 明顯比顯微鏡和側向流動層析更靈敏,後兩者的檢出率僅為86%和83%。

“這是一個非常激動人心的結果,這表明我們紙基LAMP診斷可以幫助在目前缺乏可用診斷技術的地區使用,為瘧疾感染提供更好,更快,更有效的檢測。” 格拉斯哥大學工程學院的Julien Reboud博士在開發新診斷技術方面發揮了關鍵作用。

Reboud博士說:“在資源匱乏的環境下實施檢測是非常具有挑戰性的,因為在這種環境下無法獲得傳統診斷程序所需的製冷設備,特殊的實驗室設備和培訓,因此我們開發的診斷技術非常具有意義。這種新型的檢測方式被證明是敏感和可靠的。

“根據去年發佈的世界衛生組織報告,13個國家受到瘧疾的影響,並且這一影響正在逐年擴大,新的診斷形式的出現對控制這一疾病顯得尤為重要,希望我們開發的紙基恆溫擴增方法可以得到更為廣泛的應用。“

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