通过具有随机存储系统的数字 LAMP 形成用于核酸定量的滑动形式的高密度液滴阵列

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数字核酸分析(数字 NAA)是精确定量核酸的重要工具,与传统的基于动力学的量化方法相比,数字 NAA 方法具有更高的稳定性和精确度。目前,研究者们已经开发了多种基于微流控技术的数字 NAA 方法,其中一些方法已经实现了商业化,但大多数方法需要复杂的辅助控制仪器、繁琐的设备制造或不方便的制备过程,这严重阻碍了数字 NAA 系统的广泛应用。滑动芯片是一种微流控装置,能够通过两个紧密接触的微流体板的简单相对运动来产生和操纵液体分区,但传统的滑动芯片需要在不同的板上精确对齐微观特征,这限制了反应分区的尺寸和密度。针对这些挑战,需要开发出更加简便的数字 NAA 系统,推动其在临床研究中的广泛应用。

近日,上海交通大学沈峰教授课题组在英国皇家化学会(RSC)期刊 Lab on a Chip 上发表题为“Slip formation of a high-density droplet array for nucleic acid quantification by digital LAMP with a random-access system”(DOI: 10.1039/D1LC00361E)的研究论文,提出了一种具有高密度反应分区和随机存储系统的微流控液滴阵列滑动芯片(da-SlipChip)。

与传统滑动芯片不同,da-SlipChip 的一个微流体板上有高密度微孔阵列,另一个板上有一个宽阔的流体加载通道,因此不需要精确的微对准。这不仅增加了液滴阵列的密度,同时也简化了器件设计。此外,利用顶部加载通道中的剩余试剂进行批量反应,既增加了样品使用效率,又提高了分析灵敏度。随机存储系统用于进行数字环介导等温扩增(LAMP)和荧光成像,它包括一个九槽扩增仪器和荧光成像仪器。九槽扩增仪器控制反应温度,即插即用,无需同时插入所有装置;荧光成像仪可以拍摄整个芯片的功能区域,无需拼接成像。该系统显著提高了数字 NAA 的灵活性和通量,同时也大大缩短了分析的总等待时间。研究人员向我们展示了通过数字 LAMP 从 COVID-19 假病毒中提取的 SARS-CoV-2 核酸的定量,证实了此滑动芯片的实用性,表明了 da-SlipChip 和随机存储系统可以进一步拓宽数字 NAA 在生物研究和临床分子诊断中的应用场景。

论文信息

  • Slip formation of a high-density droplet array for nucleic acid quantification by digital LAMP with a random-access system
    Weiyuan Lyu, Jiajie Zhang, Yan Yu, Lei Xu and Feng Shen*(沈峰,上海交通大学)
    Lab Chip, 2021,21, 3086-3093
    http://doi.org/10.1039/D1LC00361E


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