Портативная диагностическая лаборатория использует "ферроботов" для автоматизации тестирования на вирусы

Портативная диагностическая лаборатория использует "ферроботов" для автоматизации тестирования на вирусы

22 Nov 2022
29

Американские ученые из Калифорнийского университета заявили, что они разработали технологию для портативного лабораторного набора, который может значительно увеличить скорость и объем тестирования заболеваний, одновременно снижая затраты и использование дефицитных материалов. Используя "рой" магнитов размером с булавочную головку, портативный и универсальный диагностический лабораторный набор способен полностью автоматизировать мультиплексное и объединенное тестирование.

Информацию о своей разработке ученые опубликовали в журнале Nature.

Автоматизированные тесты, говорят исследователи, могут быть легко изготовлены, развернуты и своевременно применены в кабинете врача, поликлинике или в местах массового тестирования в аэропортах и школах в начале распространения любого крупного инфекционного заболевания. В статье, посвященной проекту, исследователи описали принцип работы лабораторного набора и привели результаты клинического исследования с использованием образцов анализов людей, у которых наблюдались симптомы COVID-19. При этом набор может быть легко адаптирован для тестирования на многие виды заболеваний в полевых условиях и с лабораторным качеством.

Более 100 результатов тестов с использованием лабораторного набора были сравнены с теми же образцами, проверенными на COVID-19 с помощью молекулярной диагностики на основе полимеразной цепной реакции (ПЦР), проводимой в рамках обычной клинической помощи в больнице Калифорнийского университета.

Используя электронное устройство, управляющее набором подвижных магнитных дисков размером 1 миллиметр ("ферроботы") для транспортировки образцов через диагностический процесс теста амплификации нуклеиновых кислот, сверхчувствительный лабораторный набор калифорнийских исследователей смог обнаружить присутствие генетического материала вируса - в данном случае SARS-CoV-2, вызывающего COVID-19. Этапы разделения, сортировки, смешивания и амплификации образцов для тестирования автоматизированы и выполняются на миниатюрном уровне внутри набора.

Компактный дизайн этой платформы и автоматизированная обработка образцов позволяют легко реализовать объединенное тестирование, когда можно тестировать десятки образцов пациентов одновременно, и все это с использованием тех же материалов, которые в настоящее время требуются для тестирования только одного пациента. Например, можно протестировать студентов в общежитии целого колледжа, используя всего несколько десятков наборов для тестирования.

Благодаря разработке набора для совместного тестирования система требует гораздо меньшего количества реагентов по сравнению с теми, которые необходимы для тестирования отдельных образцов. В ходе исследования разработчики объединяли и тестировали одновременно до 16 образцов. Если объединенный тест показывал положительный результат, последующие тесты автоматически проводились в рамках той же платформы до тех пор, пока не были выявлены действительно положительные образцы.

Весь процесс занимал от 30 до 60 минут, в зависимости от того, были ли положительные образцы. Благодаря миниатюризации анализа и возможности совместного тестирования, по словам исследователей, затраты на химические реагенты могут быть снижены в 10-300 раз.

Помимо возможности одновременного тестирования на несколько заболеваний, платформа также обеспечивает точность и надежную автоматизацию. Например, при объединенном тестировании 16 образцов более 300 лабораторных операций, включая смешивание и сортировку, были автоматизированы "ферроботами" — это более 3 000 отдельных движений, или срабатываний. В ходе исследований надежности, по словам исследователей, они показали, что "ферроботы" могут выполнить более 8 миллионов действий без ошибок.