3D打印检测试剂盒可实现更快、更低成本的制造
在抗击疫情的道路上,检测试剂盒可以说是病情诊断最有效的设备之一,然而传统的制造材料却往往让病情检测成本居高不下。荷兰瓦格宁根大学(WUR)的研究人员开发出一种新的3D打印检测试剂盒,使用类似石蜡的相变材料(PCM)打造,整个设备的成本仅不到20便士,无疑为很多发展中国家提供了更为经济的测试产品。
使用3D打印制造的试剂盒设备CoroNaspresso
自全球疫情大流行以来,全球各国政府都在争先恐后地建立检测,追踪和隔离机制,以防止新冠疫情的传播。尽管在许多国家已经建立了集中式检测中心,但是样品收集,存储和运输方面的缺陷使它们无法达到理想的10%人口筛查阈值。
例如,在英国,这种检查制度每周将需要进行不可行的660万次检查,这意味着自检变得至关重要,尤其是对于查找无症状感染者。但是,标准的SARS-CoV2测试基于聚合酶链反应(PCR),对于自我管理而言,它过于复杂。
相比之下,环介导的扩增或“ LAMP”设备要简单得多,可以使用引物选择性扩增新冠病毒基因组的一部分,从而尽早检测感染。商业LAMP系统通过将样品加热到60-70°C来评估样品,但在家中得出的结果可能不一致,因此,该团队现在开发了一种由可重复的放热反应触发的新型设备。
科学家最初测试了家用电器(包括烤箱,洗碗机和洗衣机)作为加热样品的手段,然后他们选择了基于石蜡的PCM Rubitherm RT64HC。低成本蜡的熔化温度为63-65°C,这意味着它可以有效地以一致的速率有效地加热样品,每公斤的成本约为11英镑。
在测试过程中,研究人员将价格适中的PCM放入其设备中,该PCM由四个Nespresso咖啡胶囊和一个3D打印的样品瓶支架组成。然后,在小瓶内部,研究小组将专门设计用于检测COVID-19 E基因区域的引物装入样品中,然后将其浸泡在沸水中25分钟。 待样品冷却三分钟后,科学家观察到LAMP反应降低了其pH值,导致其变为淡黄色,表明结果是阳性的。在随后的实验中,该团队利用他们的CoroNaspresso重新测试了三个阳性和阴性患者样品,结果与通过更昂贵的常规PCR试剂盒获得的结果相匹配。
尽管研究人员成功地验证了他们的方法,但他们承认目前需要在开始测试之前使用复杂的RNA提取步骤。结果,荷兰团队现在打算致力于开发一种改进的试剂盒,该试剂盒能够直接进行唾液检测以及解决其他传染病。研究人员在论文中总结道:“它(CoroNaspresso)几乎是通用的,因为进行测试所需的仅有两件事是火(或电)和水。考虑到设计和所需的材料,可以在短时间内生产数百万种产品,并且已经可以进行生产。”
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