Nature热议：未来黑科技！手持诊断实验室为流行病提供即时护理解决方案

加州大学洛杉矶分校的研究人员将针头大小的磁铁聚集在手提式一体化实验室套件中，开发出一种技术，可以显著提高疾病检测的速度和数量，同时降低成本和稀缺物资的使用。自动化检测可以很容易地在医生办公室、卫生诊所或机场和学校的大规模检测点部署，在任何重大传染病暴发时发挥作用。

　　

   

   

图片:加州大学洛杉矶分校开发的手持诊断实验室套件，能够全自动多路复用和池测试    

图片来源:Kiarash Sabet/UCLA

加州大学洛杉矶分校的研究人员将针头大小的磁铁聚集在手提式一体化实验室套件中，开发出一种技术，可以显著提高疾病检测的速度和数量，同时降低成本和稀缺物资的使用。

自动化检测可以很容易地制造、部署和及时在医生办公室、卫生诊所或机场和学校的大规模检测点在任何重大传染病暴发时执行。加州大学洛杉矶分校领导的研究团队的动机是，在COVID-19大流行的最初几个月里，只有少数临床实验室被授权进行检测，缺乏公平的检测机会。这项技术突破可以通过分散检测和最大限度地利用资源，帮助当局更好地为未来的大流行做准备。

加州大学洛杉矶分校Samueli工程学院生物工程教授Dino Di Carlo和电子与计算机工程副教授Sam Emaminejad共同撰写了一项研究，并于本周发表在《自然》杂志上。该论文概述了实验室套件的工作原理，并包括一项临床研究的发现，该研究使用了来自出现COVID-19症状的个人的测试样本。使用实验室试剂盒的100多个检测结果与使用基于聚合酶链式反应(PCR)的分子诊断对COVID-19进行检测的相同样本进行了比较，这是加州大学洛杉矶分校卫生学院常规临床护理的一部分。

“我们的手持实验室技术可以帮助克服缺乏和获得检测的一些障碍，特别是在大流行的早期，这是控制疾病传播最关键的时候，”Sam Emaminejad说，“除了解决供应短缺和高需求问题的潜力外，它还可以广泛适用于实地检测多种类型的疾病，并具有实验室级别的质量。”

通过一个电路板控制一组1毫米大小的可移动磁盘(称为“铁机器人”)，通过核酸扩增测试(NAAT)的诊断流程传输样本，研究人员的超灵敏实验室工具包能够检测到一种病毒的遗传物质的存在——在本例中，是导致COVID-19的SARS-CoV-2。分离、排序、混合和放大测试样本的步骤都是自动化的，并在套件中以小型化的水平执行。

“这个平台的紧凑设计和样本的自动处理使集合测试变得容易，你可以同时测试几十个患者的样本，所有的材料都是目前只测试一个患者所需的，”Di Carlo说，“例如，你可以用几十个测试包在整个大学宿舍里测试学生。”

通过设计用于混合检测的试剂盒，该系统所需的试剂化学物质比单个检测样品所需的试剂化学物质少得多。在该团队的研究中，多达16个样本被同时组合和测试。如果合并测试显示阳性结果，则在同一平台内自动进行后续测试，直到识别出实际阳性样本。整个过程需要30到60分钟，取决于是否有阳性样本。由于该技术的检测小型化和联合检测能力，化学试剂成本可降低10至300倍。

除了能够同时检测几种疾病外，该平台还提供了精确性和健壮的自动化。例如，在一项16个样本的混合测试中，包括混合和分类在内的300多个实验室操作都是由铁机器人自动化完成的，也就是3000多个单独的动作或驱动。在他们的可靠性研究中，研究人员表明，铁机器人可以进行超过800万次的驱动而没有错误。

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Ferrobotic swarms enable accessible and adaptable automated viral testing