數(shù)字液滴PCR(ddPCR)技術(shù)具有更高的靈敏度和準(zhǔn)確性，在核酸定量檢測(cè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。由于傳統(tǒng)ddPCR系統(tǒng)依賴精密流體控制單元，導(dǎo)致設(shè)備體積龐大、操作流程復(fù)雜、經(jīng)濟(jì)成本高，阻礙“去中心化”診斷的發(fā)展。近日，青島能源所單細(xì)胞中心設(shè)計(jì)了一種簡(jiǎn)單的收斂通道結(jié)構(gòu)微流控芯片，并通過(guò)整合液滴發(fā)生與反應(yīng)，開(kāi)發(fā)了一個(gè)簡(jiǎn)易型、集成化的雙重?cái)?shù)字液滴PCR系統(tǒng)SI-ddPCR。該系統(tǒng)無(wú)需精確流體控制就能實(shí)現(xiàn)液滴分離并逐個(gè)檢測(cè)，可同步、準(zhǔn)確定量2種病毒載量，有望大幅提高數(shù)字核酸檢測(cè)的便攜度與應(yīng)用范圍。相關(guān)研究成果發(fā)表于《分析化學(xué)》(Analytical Chemistry)。
 

　　圖1.?便攜式雙重?cái)?shù)字液滴PCR(SI-ddPCR)系統(tǒng)同步、準(zhǔn)確定量2種病毒載量
 

　　實(shí)時(shí)熒光定量PCR(RT-PCR)作為病原檢測(cè)的金標(biāo)準(zhǔn)，在大規(guī)模疫情篩查與防控中發(fā)揮關(guān)鍵作用，但陽(yáng)性檢出率低的技術(shù)局限日益顯現(xiàn)。當(dāng)目標(biāo)序列濃度較低或被其他序列干擾時(shí)易產(chǎn)生假陰性結(jié)果，且半定量檢測(cè)的結(jié)果易受試劑、儀器、操作等因素影響，難以滿足精準(zhǔn)診療需求。傳統(tǒng)ddPCR雖具備單分子級(jí)絕對(duì)定量能力，但受制于復(fù)雜流體控制系統(tǒng)和大型設(shè)備體積，難以向基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)場(chǎng)景下沉。研發(fā)兼具高靈敏度與便攜特征的集成化ddPCR系統(tǒng)，已成為提升分級(jí)診療能力、完善公共衛(wèi)生應(yīng)急體系的關(guān)鍵技術(shù)突破口。
 

　　為解決上述問(wèn)題，單細(xì)胞中心博士劉灃儀等人開(kāi)發(fā)一種收斂通道液滴再注入檢測(cè)芯片，大幅簡(jiǎn)化流體控制單元，降低試劑消耗和設(shè)備成本，簡(jiǎn)化操作流程。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步集成前期開(kāi)發(fā)的基于表面浸潤(rùn)的自發(fā)液滴發(fā)生芯片，并裝配光學(xué)檢測(cè)和溫度控制裝置，成功構(gòu)建了SI-ddPCR檢測(cè)系統(tǒng)。
 

　　SI-ddPCR系統(tǒng)存在以下優(yōu)勢(shì)：一是液滴檢測(cè)不依賴分離油或高精度泵，操作更加可靠和魯棒；二是系統(tǒng)集成了液滴產(chǎn)生、加熱、檢測(cè)等模塊，減少了人工干預(yù)和樣品損耗，降低了交叉污染風(fēng)險(xiǎn)；三是系統(tǒng)緊湊、便攜，定量結(jié)果準(zhǔn)確，在咽拭子樣本中檢測(cè)新冠病毒(SARS-CoV-2)和甲型流感病毒(H1N1)的準(zhǔn)確率為97.5%。
 

　　SI-ddPCR系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，促進(jìn)了便攜式核酸檢測(cè)平臺(tái)的發(fā)展，具有獨(dú)特的價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。在臨床應(yīng)用中，小型化設(shè)備尚不能取代傳統(tǒng)的大型設(shè)備，但緊湊、高效節(jié)能的設(shè)備能滿足床邊診斷的需要；在環(huán)境、食品檢測(cè)等領(lǐng)域，便攜式數(shù)字核酸檢測(cè)平臺(tái)可以作為重要補(bǔ)充手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)微生物組成和數(shù)量的快速檢測(cè)。
 

　　該工作由青島能源所單細(xì)胞中心研究員馬波主持，得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)、山東省泰山學(xué)者、山東省自然科學(xué)基金、青島市科技惠民示范專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目的支持。(文/劉灃儀 圖/劉陽(yáng))