在抗擊疫情的道路上,檢測試劑盒可以說是病情診斷最有效的設備之一,然而傳統的制造材料卻往往讓病情檢測成本居高不下。荷蘭瓦格甯根大學(WUR)的研究人員開發出一種新的3D打印檢測試劑盒,使用類似石蠟的相變材料(PCM)打造,整個設備的成本僅不到20便士,無疑為很多發展中國家提供了更為經濟的測試産品。
使用3D打印制造的試劑盒設備CoroNaspresso
自全球疫情大流行以來,全球各國政府都在争先恐後地建立檢測,追蹤和隔離機制,以防止新冠疫情的傳播。盡管在許多國家已經建立了集中式檢測中心,但是樣品收集,存儲和運輸方面的缺陷使它們無法達到理想的10%人口篩查阈值。
例如,在英國,這種檢查制度每周将需要進行不可行的660萬次檢查,這意味着自檢變得至關重要,尤其是對于查找無症狀感染者。但是,标準的SARS-CoV2測試基于聚合酶鍊反應(PCR),對于自我管理而言,它過于複雜。
相比之下,環介導的擴增或“ LAMP”設備要簡單得多,可以使用引物選擇性擴增新冠病毒基因組的一部分,從而盡早檢測感染。商業LAMP系統通過将樣品加熱到60-70°C來評估樣品,但在家中得出的結果可能不一緻,因此,該團隊現在開發了一種由可重複的放熱反應觸發的新型設備。
經過科學家簡化的LAMP COVID-19測試方法
科學家最初測試了家用電器(包括烤箱,洗碗機和洗衣機)作為加熱樣品的手段,然後他們選擇了基于石蠟的PCM Rubitherm RT64HC。低成本蠟的熔化溫度為63-65°C,這意味着它可以有效地以一緻的速率有效地加熱樣品,每公斤的成本約為11英鎊。
在測試過程中,研究人員将價格适中的PCM放入其設備中,該PCM由四個Nespresso咖啡膠囊和一個3D打印的樣品瓶支架組成。然後,在小瓶内部,研究小組将專門設計用于檢測COVID-19 E基因區域的引物裝入樣品中,然後将其浸泡在沸水中25分鐘。
待樣品冷卻三分鐘後,科學家觀察到LAMP反應降低了其pH值,導緻其變為淡黃色,表明結果是陽性的。在随後的實驗中,該團隊利用他們的CoroNaspresso重新測試了三個陽性和陰性患者樣品,結果與通過更昂貴的常規PCR試劑盒獲得的結果相匹配。
盡管研究人員成功地驗證了他們的方法,但他們承認目前需要在開始測試之前使用複雜的RNA提取步驟。結果,荷蘭團隊現在打算緻力于開發一種改進的試劑盒,該試劑盒能夠直接進行唾液檢測以及解決其他傳染病。
研究人員在論文中總結道:“它(CoroNaspresso)幾乎是通用的,因為進行測試所需的僅有兩件事是火(或電)和水。” “考慮到設計和所需的材料,可以在短時間内生産數百萬種産品,并且已經可以進行生産。”
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2023-07-13