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为解决传统水生动物病原体检测方法设备庞大昂贵、无法现场检测等问题,研究人员开展 μLAMP-LFA 平台研究。开发出集成技术的芯片与设备,可检测多种病原体,降低成本、操作简便,为现场检测带来新方案。
在水产养殖蓬勃发展的当下,却遭遇着水生动物疾病的 “拦路虎”。为了提高单位产量,如今鱼虾贝类等水生动物多采用高密度养殖模式。可一旦有病原体来袭,在这种高密度环境中,疾病就像脱缰的野马,迅速传播,导致大规模死亡,给养殖户带来惨重的经济损失。
就拿白斑病来说,它是一种病毒性疾病,在甲壳类养殖中肆意横行。自 1992 年在台湾首次现身,便迅速扩散,让多个水产养殖地区苦不堪言。其病原体白斑综合征病毒(WSSV)是一种大型包膜 DNA 病毒,对全球尤其是亚洲的养虾业构成了巨大威胁,每年都让养虾产业损失数百万美元。感染后的虾,死亡率在 3 - 10 天内可高达 100%。而沙门氏菌(Salmonella)也不容小觑,它不仅会让水生动物患上细菌性肠炎、生理功能失调,人类要是吃了被其感染的海鲜,还会遭遇严重的食物中毒。
以往,聚合酶链反应(PCR)是检测水生动物疾病的常用方法,但它就像个 “娇贵” 的大小姐,需要大型的热循环仪和专业操作人员,根本无法在现场一展身手。后来环介导等温扩增(LAMP)技术出现,为现场检测带来了曙光。不过,现有的 LAMP 与侧向流动分析(LFA)结合技术仍存在诸多不足,比如检测时需要大量核酸扩增试剂,操作复杂还容易被气溶胶污染,样本预处理也费时费力,而且检测灵敏度也有待提高。
为了突破这些困境,来自国内的研究人员积极开展研究。他们开发出了一种微体积环介导等温扩增 - 侧向流动分析平台(μLAMP-LFA),这个平台由一个全封闭的微流控芯片(μLAMP-LFA 芯片)和配套设备(mini LAMPer)组成。
研究人员运用了微流控技术,将 LAMP 和 LFA 集成到芯片中,实现了检测流程的简化。同时,利用密封设计,有效避免了气溶胶污染导致的假阳性结果。并且在芯片中设置专门的水室来储存稀释液,大大减少了核酸扩增试剂的使用量。
在研究结果方面:
- 芯片性能良好:研究通过使用红蓝墨水模拟反应液,评估了 μLAMP-LFA 芯片在流动控制、流动性和混合能力方面的可行性。结果显示,该芯片具备优秀的液体处理能力。
- 检测灵敏度高:该平台对白斑综合征病毒和沙门氏菌的检测浓度低至 28 copies/μL 和 15 copies/μL,展现出了高灵敏度。
- 具备双病原体检测能力:研究人员利用真实的虾样本,验证了平台的双病原体检测能力,成功实现了在实际水生动物样本中的双病原体检测。
从研究结论和意义来看,μLAMP-LFA 平台优势显著。它大幅降低了检测成本,芯片中预存的稀释液能冷却扩增产物,避免试纸失效。操作简单、便于携带的特点,让它在水生动物病原体现场检测领域潜力无限。此外,它还能拓展应用到食品安全、农业监测、环境分析等多个现场检测场景,为这些领域的病原体检测提供了更高效、经济的新途径,有望在相关行业掀起一场检测技术的革新风暴,助力各行业更好地应对病原体检测难题,保障产业健康发展。
研究人员开展这项研究主要运用了以下关键技术方法:一是微流控芯片技术,设计并制造了能集成 μLAMP 和 LFA 的微流控芯片;二是等温扩增技术,利用环介导等温扩增(LAMP)对目标核酸进行扩增;三是侧向流动分析技术,通过侧向流动分析(LFA)检测扩增产物。研究样本包括浙江天科科技发展有限公司提供的沙门氏菌,以及从杭州当地超市购买的新鲜中国明对虾(Fenneropenaeus chinensis) 。