目前新冠疫情还在全球肆虐,如何快速高效地检测出新冠患者,是每个国家都头疼的问题。
但现在,清华团队带来了好消息。
他们开发出了一种操作简便的自动化病毒检测盒,只需推动两根拨杆,自己在家里30分钟就能出结果。
以前去医院检测等待隔天才能出检测结果,而且这种方法最低只需样本中有4个病毒就能测出阳性,大大降低了假阴性的可能性,减少了漏测、多次检测的烦恼。
参与研发这款检测试剂盒的是清华大学药学院的白净卫、李寅青与医学院生物医学工程系的刘鹏。
△ 刘鹏(左)、白净卫(中)、李寅青(右)
为什么清华检测盒这么快?
新冠病毒RNA检测过程是这样的。
首先通过咽拭子或鼻咽拭子从人身上提取样本,然后通过PCR法(聚合酶链式反应)对病毒RNA的互补DNA进行增殖,最后用荧光试剂检测出病毒基因。
整个过程需要经过2-3小时的繁琐操作和反应才能得到检测结果。
这一过程最大的瓶颈在于DNA扩增的速度。
白净卫表示,核酸检测PCR法利用传统的方式让样品扩增,一开始样品复制很快,但后期速度就递减,耗时太长。
而清华大学的检测试剂盒采用了巢式等温扩增(ITA)技术。
最后,将反应物在胶体金试纸上通过竞争法显色,读取方式与验孕棒类似。
整个过程理论上22分钟即可完成,检测者个人操作的话,30分钟之内完全可以实现“样本入,结果出”。
克服假阴性高问题
另外,在取样过程中,样本非常容易受到杂质的影响,从而导致核酸提取的损失,杂质还会导致样本扩增倍率低,最终经常导致“假阴性”情况出现。
清华团队在样本获取、核酸扩增、病原识别、胶体金免疫层析显色等环节,都进行了整合简化,减少检验人员的干预,提升检测的灵敏度。
李寅青表示,他们通过优化裂解流程和后端扩增试剂,实现不经过核酸提取直接进入反转录等温扩增的流程,降低检测过程复杂性,不仅适合未经培训人员使用,也减少了“假阴性”案例。
大概只需要样本里有4个病毒就可以检出。
清华新研发的试剂盒对用19例新冠阳性患者样本进行了复合,结果全部可以检出。
操作简单的试剂盒
这项研究的另一位参与者刘鹏承担的任务是研发检测盒,他在医学院生医系一直从事微流控与生物芯片方面的研究工作。
有了试剂盒,检测病毒的操作将由“一体集成化微流控卡盒”集中完成。检测者使用时只要把两个推杆上下各一推,30分钟内就可以查看结果,操作非常简单。
试剂经过处理后可以常温保存。卡盒含有USB或电池供电的简易恒温电路,可以提供扩增反应所需要的温度。
为了为提高卡盒的用户使用体验,团队邀请了美术学院副院长赵超教授对卡盒进行结构和外观设计。
下一步,该项目团队将验证试剂盒批量化生产的可行性,同时与医院合作,加快临床样本的验证。
未来,他们还将进行批量化检测卡盒研发,进行多样本检测,并将开发移动端 App,辅助用户使用和结果判读。
参考资料:
https://mp.weixin.qq.com/s/ob8FG7rdpXLCPz078KsiPg
https://weibo.com/1676317545/J3J3koRAw
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