來源：中國科學院蘇州醫工所
據麥姆斯咨詢報道，近日，中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所（簡稱：蘇州醫工所）馬漢彬、梅茜研究員團隊聯合廣東省疾病預防控制中心尉超博士提出了一種基于有源矩陣數字微流控（AM-DMF）和重組酶聚合酶擴增（RPA）技術的新型核酸絕對定量方法，構建出“AM-DMF-ddRPA”一體化平臺，實現了60分鐘內完成從核酸提取、數字擴增、熒光檢測到統計分析的全自動化流程。相關研究成果以“AM-DMF-ddRPA: An All-in-One Digital Microfluidic Platform for Rapid and Automatic Digital Nucleic Acid Analysis”為題，在線發表于國際知名期刊Angewandte Chemie International Edition。
傳染病的預防與控制一直是全球公共衛生面臨的重大挑戰之一。病毒感染性疾病具有多樣的臨床表現和傳播途徑，因此準確、靈敏的病毒載量檢測技術對于疫情防控和患者治療至關重要。然而，現有的的數字核酸絕對定量方法（如dPCR、dRPA）等，過程繁瑣、耗時且勞動強度大，難以滿足傳染病快速變化的防控需求。
針對上述問題，蘇州醫工所研究團隊提出了基于有源數字微流控的微滴等溫擴增方法（AM-DMF-ddRPA），實現了60分鐘全流程自動化核酸絕對定量，如圖1所示。本研究的主要工作內容分為三點：首先，團隊設計并制造了包含129,600個電極的有源數字微流控芯片，通過電子集成電路技術，僅需40根連接線即可驅動微流控芯片，簡化了操作并提高了系統的穩定性和效率；其次，開發了基于啟發式原理的人工智能（AI）算法，能夠自動規劃大量滴液的運動和混合路徑，實現了高通量滴液（4608滴，每滴體積為0.9 nL）的精確導航；最后，針對甲型流感病毒（IAV）和乙型流感病毒（IBV）設計了雙靶標RPA檢測體系，通過優化反應條件，實現了對IAV和IBV的高靈敏度檢測，檢測限可達1.69個拷貝/反應，并且與qPCR結果實現了100%的一致性。
圖1 基于AM-DMF-ddRPA方法的檢測平臺架構和功能
實驗結果表明，AM-DMF-ddRPA方法在38例IAV和IBV臨床樣本檢測中表現出卓越的性能，與qPCR方法檢測結果一致，且在低濃度樣本中展現出良好的線性響應和檢測靈敏度，如圖2所示。此外，研究團隊還利用該平臺對呼吸道合胞病毒等5種RNA病毒進行了特異性檢測，進一步驗證了其在多種病原體識別中的高特異性和準確性。本項研究為傳染病的快速、精準診斷提供了一種全新的技術方案，具備高度自動化、快速檢測與超高靈敏度等優勢，具有廣闊的應用前景，尤其適用于偏遠地區及基層醫療衛生機構，有望成為未來核酸檢測領域的有力工具。
圖2 使用甲流乙流臨床樣本對AM-DMF-ddRPA方法進行驗證
本研究的成果為傳染病的快速、準確診斷提供了一種全新的技術手段，有望在臨床治療、疾病監測以及基礎研究等領域發揮重要作用。AM-DMF-ddRPA方法的高度自動化、快速、靈敏的特點，使其在疾病防控中心和醫院臨床場景中具有廣闊的應用前景。
中國科學技術大學博士研究生季家建為本論文的第一作者，中國科學技術大學/蘇州醫工所馬漢彬、梅茜研究員以及廣東省疾病預防控制中心尉超博士為本論文的通訊作者。該研究工作得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金、蘇州市基礎研究試點等項目的資助。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1002/anie.202501913
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