Artikkelissa ehdotetaan uutta mikrofluidista sirutekniikkaa katkarapujen patogeenisten mikro -organismien multipleksoimiseksi. Tutkimusryhmä integroi monentsyymi-isotermisen nopean nukleiinihappojen monistustekniikan (MIRA) tekniikan ja reaaliaikaisen fluoresenssin havaitsemismenetelmät. Tämä mikrofluidinen siru tarjoaa nopean, herkän ja tehokkaan liuoksen suurten katkarapujen taudinaiheuttajien paikan päällä havaitsemiseksi.
Tutkimuksen tausta ja merkitys
Globaali katkarapujen viljelyteollisuus on yksi vesiviljelyn tärkeimmistä taloudellisista komponenteista, mutta teollisuus on jo pitkään joutunut uhkia useista patogeenisistä mikro -organismeista. Nämä taudinaiheuttajat johtavat usein katkarapujen laajamittaiseen kuolemaan, mikä vaikuttaa vakavasti tuotantoon ja taloudellisiin etuihin. Sisältää akuutti maksasanan nekroositauti (AHPND), valkoisen pisteen oireyhtymän virus (WSSV), tarttuva ihohnesä ja hematopoieettinen nekroosivirus (IHHNV), katkarapujen hemosyyttien iridovirus (shiv) ja enterohepoticus (EHP) jne. Virukset, Bacteria ja Parasites Pose -uhat.
Perinteisillä patogeenien havaitsemismenetelmillä, kuten polymeraasiketjureaktiolla (PCR -tekniikka), on suuri herkkyys ja spesifisyys, mutta ne ovat monimutkaisia toimia, kestää kauan ja luottaa laboratoriolaitteisiin. Nämä rajoitukset tekevät PCR-tekniikasta sopimattomia nopeaan paikan päällä olevaan testaukseen. MIRA-tekniikasta on tullut molekyylin havaitsemistyökalu, joka soveltuu paikan päällä tapahtuvaan levitykseen, koska sen nopea monistusominaisuudet ovat vakiona lämpötilassa ja normaalissa lämpötilassa.
Mira Technology -periaate
Multi-entsyymivakio-lämpötilan nopea nukleiinihappo-monistustekniikka (MIRA-tekniikka) on vakio lämpötilan monistustekniikka, joka riippuu useiden funktionaalisten proteiinien synergiasta huoneenlämpötilassa nukleiinihappojen nopean monistuksen saavuttamiseksi. Se on todella kannettava nopea nukleiinihapon havaitsemistekniikka. PCR: ään verrattuna MIRA: lla on enemmän etuja.
Mikrofluidisten sirujen suunnittelu ja innovaatio
Kaavio RPA: n havaitsemisalustasta sirulla useille tärkeille katkarapupatogeenisille mikro -organismeille
(A) Disc-tyyppisen mikrofluidisen sirun rakenne. 1: reaktiokammio; 2: palloventtiili; 3: pakoportti; 4: näytteenottoportti;
(B) Räjähtänyt näkymä. 5: Lämpötilan kalvo; 6: Chip -substraatti.
C) Alan kuuden alukkeiden kuuden alukkeiden yksityiskohtainen asettelu. Jokainen pohjamaalit kiinnitetään esiasennettuun reaktiokammioon.
(D) Täydellinen toimintamenettely RPA: n hakeutumisalustalla.
Artikkelissa ehdotetaan mikrofluidista sirua, joka on integroitu MIRA -tekniikkaan katkarapujen patogeenisten mikro -organismien multipleksoimiseksi. Mikrofluiditekniikka voi hallita nesteitä mikronitason kanavilla tarkan manipuloinnin saavuttamiseksi, saavuttaen siten tehokkaan ja edullisen monen kohteen havaitsemisen.
Sirulla on seuraavat avainsuunnitteluominaisuudet:
● Keskipako -mikrofluidinen siru
Siru käyttää keskipako -aseman suunnittelua käyttämällä keskipakovoimaa näytteen tasaisesti jokaiseen reaktiokammioon. Tämä malli yksinkertaistaa toimintaprosessia, ja operaattori voi suorittaa koko reaktion yksinkertaisesti injektoimalla näyte.
● Monitason havaitseminen
Siru on esiasennettu bakteerityypeillä, jotka on havaittu: akuutti hepatopancreatic nekroosi (V-AHPND), valkoisen pisteen oireyhtymän virus (WSSV), tarttuva ihonalainen nekroosivirus (IHHNV), katkarapujen hemosyytti iridovirus (SHIV) ja Enterhopatiitti-hepaatti (EHP). ) Viiden patogeenin alukkeen koettimet. Tämä malli voi samanaikaisesti havaita kuusi geenikohdetta yhdessä reaktiossa, mikä mahdollistaa useiden patogeenien nopean seulonnan.
● Reaaliaikainen fluoresenssin havaitseminen
MIRA -tekniikan monistusreaktio sirussa yhdistetään fluoresoivaan koettimeen, joka voi seurata monistusreaktion etenemistä reaaliajassa. Koettimen suunnittelu mahdollistaa fluoresoivan signaalin vapautumisen vain, kun monistustuote syntyy, mikä saavuttaa nopean ja herkän kvantitatiivisen havaitsemisen.
● Matala pitoisuusreaktiojärjestelmä
Jokainen sirun reaktioyksikkö vaatii vain 5 μl: n reaktiotilavuuden, mikä vähentää huomattavasti reagenssin kulutusta. Kun koko järjestelmä on käynnissä, kor
Herkkyys, spesifisyys ja toistettavuus
Sirujärjestelmän suorituskyky sisältää symmetrian, resonanssin ja toistettavuuden havaitsemisen.
● Herkkyys
Kokeelliset tulokset osoittavat, että siru pystyy havaitsemaan kohdegeenikopioiden lukumäärät niinkin alhaiset kuin 10 kopiota/μl, herkkyydellä, joka on vertailukelpoinen tai jopa korkeampi kuin perinteiset PCR -menetelmät. Tämä korkea herkkyys varmistaa, että tekniikka pystyy havaitsemaan varhaisen tartunnan saaneet yksilöt käytännön sovelluksissa, mikä mahdollistaa patogeenien varhaisen seulonnan.
● spesifisyys
Koe suoritti ristireaktiotestit monissa muissa kuin kohdepatogeeneissä, ja tulokset osoittivat, että siru on erittäin spesifinen kohdepatogeeneille ja voi erottaa tarkasti erityyppiset patogeenit. Kaikki akuutin hepatopancreatic nekroositaudin (V-AHPND), valkoisen pisteen oireyhtymän viruksen (WSSV), tarttuvan ihonalisen ja hematopoieettisen nekroosiviruksen (IHHNV), katkarapujen hemasyyttisen iridesenssiviruksen (shiv) ja enterohepatiitti hepaatin (EHP). epäspesifinen monistus.
● Toistettavuus
Menetelmän stabiilisuuden arvioimiseksi tutkimusryhmä suoritti useita toistuvia kokeita. Tulokset osoittivat, että eri kokeiden välinen variaatiokerroin (CV -arvo) oli alle 10%, mikä osoitti hyvää kokeellista toistettavuutta ja johdonmukaisuutta.
Kenttäsovellukset ja edut
MIRA -tekniikan mikrofluidisirun suunnittelu antaa sille merkittäviä kenttäsovellusetuja, erityisesti soveltuvat katkarapujen viljelyn patogeenien nopeaan havaitsemiseen ja seurantaan:
● Kätevä käyttöprosessi
Koko havaitsemisprosessi vaatii vain näytteen injektoinnin siruun ja reaktiolaitteen käynnistämisen. Se ei vaadi melkein mitään manuaalista toimintaa, ja se sopii muille kuin ammattilaisille käytettäväksi paikan päällä.
● Nopea vastausominaisuus
Järjestelmä voi saada testitulokset 20 minuutin sisällä, lyhentäen huomattavasti testiaikaa. Tämä on ratkaisevan tärkeää tilojen nopeaan sairausvasteeseen ja vähentämään patogeenien leviämistä.
● Multipleksin havaitsemiskyky
Yhdessä testissä voidaan tunnistaa viisi suurta patogeeniä, mikä parantaa huomattavasti havaitsemistehokkuutta ja säästää havaitsemiskustannuksia ja aikaa.
Mira Technology -näkymät
Vaikka PCR -tekniikka on jo pitkään arvioitu nukleiinihappojen monistumisen havaitsemisen kultastandardiksi, MIRA -tekniikka on osoittanut suuren käyttöpotentiaalin sen nopeasta reaktiosta vakiolämpötilassa, yksinkertaisessa toiminnassa ja alhaisissa laitteiden vaatimuksissa. Vertaamalla PCR: ään yhdistettynä DNA -sekvensointiin havaittiin, että isotermisen monistussirun havaitsemistulokset ovat yhdenmukaisia PCR -tulosten kanssa herkkyyden ja spesifisyyden suhteen, ja MIRA -tekniikan reaktioaika lyhenee merkittävästi. Siksi MIRA Technology -mikrofluidisirut pidetään tekniikan mukaisimpana kenttäsovelluksiin, etenkin ympäristöissä, jotka vaativat nopeaa ja laajamittaista patogeenin havaitsemista.
Mikrofluidiset sirut, jotka perustuvat multi-entsyymi-isotermisiin nopeaan nukleiinihappo-monistustekniikkaan (MIRA) -tekniikkaan, tarjoavat tehokkaan työkalun patogeenisten mikro-organismien havaitsemiseksi katkarapujen viljelyssä. Tällä tekniikalla on korkea herkkyyden, hyvän spesifisyyden, helpon toiminnan ja nopean havaitsemisnopeuden edut, ja sillä on laajat käyttömahdollisuudet vesiviljelytaudin ehkäisyssä ja hallinnassa. Teknologian edelleen kehittämisen ja optimoinnin myötä järjestelmän odotetaan sovellettavan vesipatogeenien havaitsemiseen, mikä mahdollistaa laajemman sairauden ehkäisyn ja seurannan.
Tutkimustulokset tarjoavat vesiviljelyteollisuudelle luotettavan varhaisen havaitsemismenetelmän, joka voi tehokkaasti vähentää sairauksien puhkeamisen riskiä, parantaa maatilojen tuotannon tehokkuutta ja tuotantoa ja luoda teknisen perustan vesiviljelyteollisuuden kestävälle kehitykselle.