Nature子刊发布新技术:即插即用,30分钟检测艾滋病毒

【字体: 时间:2016年11月17日 来源:生物通

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  目前的艾滋病病毒HIV检测需要数周时间,而来自伦敦帝国学院的一组研究人员研发出了一种简单的诊断设备CMOS,在半个小时内就能得到准确的结果。研究人员在991个血液样本中检验了这一诊断方法,准确率高达95%。这一研究成果公布在11月4日的Nature Scientific Reports杂志上。

  ——这种U盘一样的的新型血液检测设备未来将可以用于偏远地区的艾滋病检测

生物通报道:目前世界上全球平均每天有6000人感染艾滋病,艾滋病患者以每天增加7千人的数字在成长,其中包括1800位新生儿。尽管早期诊断与治疗,可以降低并发症的产生,但是并非所有国家都有这样的技术与设备。这种情况在发展中国家更为严重。

目前的艾滋病病毒HIV检测需要数周时间,而来自伦敦帝国学院的一组研究人员研发出了一种简单的诊断设备,在半个小时内就能得到准确的结果。研究人员在991个血液样本中检验了这一诊断方法,准确率高达95%。这一研究成果公布在11月4日的Nature Scientific Reports杂志上。

“监测病毒载量是HIV成功治疗的关键所在。目前这种检测都需要昂贵且复杂的设备,并且需要好几天才能得到结果。这项研究介绍了一种新设备,大小和大型复印机差不多,而且还能缩小到USB记忆棒那么大,”文章作者Graham Cooke说。

市场上已经有一些家用HIV检测产品,但是这些都需要几天时间处理,并且成本不少于40美元,Cook研究组研发的新设备可以用于偏远地区的HIV诊断,这款设备能够直接接入电脑使用,造型就像一个普通的U盘,内置一个手机芯片,而测试前只需要往卡槽里滴入数滴血液,设备通过检测血液的酸度,计算出血液中的病毒数量,并将这一数据转换为相应的电信号传输到电脑或移动设备上。也就是说只需一滴血,就能在30分钟内得到诊断的结果,以及病毒载量。

艾滋病毒的治疗常用手段之一就是利用抗逆转录病毒药物减少血细胞中的病毒数量,虽然这些药物是有效的,但是患者需要定期的血液检查,以检测病毒数。

如果药物停止工作,或如果病毒变得对药物免疫,就会引起治疗失效。此时一个关键的指标就是血液中的艾滋病毒量增加了。常规的艾滋病毒测试可以检查病毒的存在,但无法检测血液中病毒数量,这一新技术不仅可以快速有效的诊断艾滋病,而且还能检测出病毒载量,因此是非常重要的一种突破。

目前这一设备设计还处于初级阶段,还有待进一步完善。不过文章另外一位作者Chris Toumazou表示,“这种新型分析技术将有可能成为快速、准确、便携式HIV检测新工具。我们打算将其应用到了全球各处,帮助那些需要准确检测,改进治疗方案的患者。”

HIV检测一直都是研究热点之一,哥伦比亚大学的谢国基(Smauel K. Sia)等人曾研发了一种新型的基于微流体的便携式诊断设备:mChip(mobile microfluidic chip,移动微流体芯片),这一设备能在短时间内,低成本完成血液的检测。

他们以数百位患者为研究对象,用mChip从患者体内获取些微指血,检测艾滋病病毒,及梅毒,而且具有高灵敏性和特异性。当时技术在艾滋病患者中的检出率是100%。这一设备是通过喷射造型法集成,其中包含微型的测试管和化学物质,芯片成本大约为1美元,整套设备成本在100美元左右。谢国基等人希望用这款仪器在发展中国家帮助偏远地区的人们(尤其是孕妇)诊断感染性疾病,例如艾滋病或其他性传播疾病。 15分钟检测 华裔杰青Nature子刊获技术突破

(生物通:万纹)

原文摘要:

Novel pH sensing semiconductor for point-of-care detection of HIV-1 viremia

The timely detection of viremia in HIV-infected patients receiving antiviral treatment is key to ensuring effective therapy and preventing the emergence of drug resistance. In high HIV burden settings, the cost and complexity of diagnostics limit their availability. We have developed a novel complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) chip based, pH-mediated, point-of-care HIV-1 viral load monitoring assay that simultaneously amplifies and detects HIV-1 RNA. A novel low-buffer HIV-1 pH-LAMP (loop-mediated isothermal amplification) assay was optimised and incorporated into a pH sensitive CMOS chip. Screening of 991 clinical samples (164 on the chip) yielded a sensitivity of 95% (in vitro) and 88.8% (on-chip) at >1000 RNA copies/reaction across a broad spectrum of HIV-1 viral clades. Median time to detection was 20.8 minutes in samples with >1000 copies RNA. The sensitivity, specificity and reproducibility are close to that required to produce a point-of-care device which would be of benefit in resource poor regions, and could be performed on an USB stick or similar low power device.

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