精准检测病毒抗体和核酸，助力传染病防控！
近日，由杜克大学牵头，加州大学洛杉矶分校和哈佛医学院研究人员参与在声流控和分子诊断技术的交叉领域取得了重大突破。他们开发了一种声流控集成分子诊断芯片（AIMDx），可在单一声流控芯片上实现病毒RNA和宿主免疫抗体的快速、高灵敏度检测。这项研究不仅提升了早期传染病的检测能力，还为便携式、多重诊断技术开辟了全新方向。相关研究成果已发表在国际顶级期刊《Science Advances》。
声流控集成分子诊断芯片（AIMDx）：突破传统检测瓶颈
目前，核酸检测（PCR）、抗原检测和抗体检测是三大主流检测手段，各有优缺点：
- PCR检测精准度高，但依赖专业实验室和昂贵设备，难以普及至现场检测。
- 抗原检测快速便捷，但灵敏度相对较低。
- 抗体检测可追踪免疫反应，但难以用于早期诊断。
AIMDx芯片突破了这些限制，集病毒RNA富集、裂解、扩增检测和宿主免疫抗体检测于一体。该平台利用亚波长尺度（1/10,000λ）的声旋涡和Gor’kov势阱，实现病毒和抗体的高效分离，同时排除细胞、细菌和大尺寸生物颗粒（>200 nm），使得检测灵敏度提升32倍，抗体检测阈值降至15.6 pg/mL。
图1 （A) 唾液样本包含宿主免疫抗体、中和抗体、病毒遗传物质和病毒颗粒等关键生物标志物。(B)自主唾液样本采集与RT-LAMP混合液制备流程。(C) AIMDx集成芯片实物图，展示其四个主要模块：样本纯化、病毒裂解、RNA检测和抗体检测。(D) 综合检测报告：显示RT-LAMP检测三种目标RNA基因的比色结果，并与阴性对照进行对比，同时量化IgM、IgA和IgG抗体水平。报告还包含完整宿主抗体范围的三维（3D）可视化结果。
创新技术：声学操控+多重检测
研究团队在AIMDx芯片中集成了以下关键技术：
- 声流体分离技术：利用微米级声学楔形结构，实现病毒RNA和抗体的高效分离，去除干扰物，提高检测准确性。
- 高效病毒裂解：声流和裂解缓冲液结合，使病毒在2分钟内完全裂解，释放RNA，避免传统方法的长时间处理。
- 多重RNA检测：结合逆转录环介导等温扩增（RT-LAMP）技术，在单一芯片上检测多种病毒基因（N、O、E）。
- 高灵敏抗体检测：突破传统检测对IgA的屏蔽效应，精准检测SARS-CoV-2 IgA、IgG和IgM，为病毒感染和免疫状态提供全面评估。
实验验证：高效检测SARS-CoV-2
研究团队使用临床唾液样本进行测试，AIMDx芯片成功检测出COVID-19患者的RNA和抗体：
- 病毒RNA检测灵敏度提高32倍，检测下限达44拷贝/μL。
- 抗体检测：IgA、IgG、IgM均能精准识别，且背景噪声大幅降低，使早期免疫反应的检测成为可能。
- 临床测试：对15名患者的样本分析，AIMDx能够区分健康人群和康复患者，并追踪患者免疫恢复情况。
图2 (A-C) 集成芯片在有无声流体分离情况下对SARS-CoV-2三个基因区域N、O和E的检测限 (n = 4)。（D-F）在8名康复患者和7名健康对照的临床样本中检测到的抗SARS-CoV-2 IgA、IgG和IgM抗体的净信号。(O)使用AIMDx对8名患者样本和7名健康对照样本的宿主免疫特征进行三维可视化分析，结果显示健康样本与患者样本之间存在明显的空间分离。
前景展望：革新便携式分子诊断
AIMDx芯片的成功研发，不仅拓宽了声学技术在生物医学工程中的应用，还为便携式、多重、高灵敏度传染病检测提供了新工具。未来该技术有望用于：
- 快速现场诊断：可应用于流行病防控，实现大规模、高效筛查。
- 个性化医疗：追踪个体免疫状态，评估疫苗接种效果。
- 精准疾病管理：可用于流感、登革热等其他病毒感染的早期检测。
AIMDx芯片的核心优势在于将样本制备、病毒裂解、核酸扩增和抗体检测无缝整合，提供了一种低成本、快速、精准的检测方法。这项技术有望改变传染病诊断的模式，使全球疾病防控更高效、更精准。杜克大学博士生钱姣和夏建平为论文共同第一作者。论文的通讯作者为哈佛医学院Luke P. Lee教授和杜克大学Tony Jun Huang教授。研究成果已发表于《Science Advances》。
论文信息：
DOI: 10.1126/sciadv.adt5464
《印刷和柔性传感器技术及市场-2024版》
精准检测病毒抗体和核酸，助力传染病防控！
近日，由杜克大学牵头，加州大学洛杉矶分校和哈佛医学院研究人员参与在声流控和分子诊断技术的交叉领域取得了重大突破。他们开发了一种声流控集成分子诊断芯片（AIMDx），可在单一声流控芯片上实现病毒RNA和宿主免疫抗体的快速、高灵敏度检测。这项研究不仅提升了早期传染病的检测能力，还为便携式、多重诊断技术开辟了全新方向。相关研究成果已发表在国际顶级期刊《Science Advances》。
声流控集成分子诊断芯片（AIMDx）：突破传统检测瓶颈
目前，核酸检测（PCR）、抗原检测和抗体检测是三大主流检测手段，各有优缺点：
- PCR检测精准度高，但依赖专业实验室和昂贵设备，难以普及至现场检测。
- 抗原检测快速便捷，但灵敏度相对较低。
- 抗体检测可追踪免疫反应，但难以用于早期诊断。
AIMDx芯片突破了这些限制，集病毒RNA富集、裂解、扩增检测和宿主免疫抗体检测于一体。该平台利用亚波长尺度（1/10,000λ）的声旋涡和Gor’kov势阱，实现病毒和抗体的高效分离，同时排除细胞、细菌和大尺寸生物颗粒（>200 nm），使得检测灵敏度提升32倍，抗体检测阈值降至15.6 pg/mL。
图1 （A) 唾液样本包含宿主免疫抗体、中和抗体、病毒遗传物质和病毒颗粒等关键生物标志物。(B)自主唾液样本采集与RT-LAMP混合液制备流程。(C) AIMDx集成芯片实物图，展示其四个主要模块：样本纯化、病毒裂解、RNA检测和抗体检测。(D) 综合检测报告：显示RT-LAMP检测三种目标RNA基因的比色结果，并与阴性对照进行对比，同时量化IgM、IgA和IgG抗体水平。报告还包含完整宿主抗体范围的三维（3D）可视化结果。
创新技术：声学操控+多重检测
研究团队在AIMDx芯片中集成了以下关键技术：
- 声流体分离技术：利用微米级声学楔形结构，实现病毒RNA和抗体的高效分离，去除干扰物，提高检测准确性。
- 高效病毒裂解：声流和裂解缓冲液结合，使病毒在2分钟内完全裂解，释放RNA，避免传统方法的长时间处理。
- 多重RNA检测：结合逆转录环介导等温扩增（RT-LAMP）技术，在单一芯片上检测多种病毒基因（N、O、E）。
- 高灵敏抗体检测：突破传统检测对IgA的屏蔽效应，精准检测SARS-CoV-2 IgA、IgG和IgM，为病毒感染和免疫状态提供全面评估。
实验验证：高效检测SARS-CoV-2
研究团队使用临床唾液样本进行测试，AIMDx芯片成功检测出COVID-19患者的RNA和抗体：
- 病毒RNA检测灵敏度提高32倍，检测下限达44拷贝/μL。
- 抗体检测：IgA、IgG、IgM均能精准识别，且背景噪声大幅降低，使早期免疫反应的检测成为可能。
- 临床测试：对15名患者的样本分析，AIMDx能够区分健康人群和康复患者，并追踪患者免疫恢复情况。
图2 (A-C) 集成芯片在有无声流体分离情况下对SARS-CoV-2三个基因区域N、O和E的检测限 (n = 4)。（D-F）在8名康复患者和7名健康对照的临床样本中检测到的抗SARS-CoV-2 IgA、IgG和IgM抗体的净信号。(O)使用AIMDx对8名患者样本和7名健康对照样本的宿主免疫特征进行三维可视化分析，结果显示健康样本与患者样本之间存在明显的空间分离。
前景展望：革新便携式分子诊断
AIMDx芯片的成功研发，不仅拓宽了声学技术在生物医学工程中的应用，还为便携式、多重、高灵敏度传染病检测提供了新工具。未来该技术有望用于：
- 快速现场诊断：可应用于流行病防控，实现大规模、高效筛查。
- 个性化医疗：追踪个体免疫状态，评估疫苗接种效果。
- 精准疾病管理：可用于流感、登革热等其他病毒感染的早期检测。
AIMDx芯片的核心优势在于将样本制备、病毒裂解、核酸扩增和抗体检测无缝整合，提供了一种低成本、快速、精准的检测方法。这项技术有望改变传染病诊断的模式，使全球疾病防控更高效、更精准。杜克大学博士生钱姣和夏建平为论文共同第一作者。论文的通讯作者为哈佛医学院Luke P. Lee教授和杜克大学Tony Jun Huang教授。研究成果已发表于《Science Advances》。
论文信息：
DOI: 10.1126/sciadv.adt5464
《印刷和柔性传感器技术及市场-2024版》
