文章来源于POCT分子诊断，作者尧灵
本文将核酸提取、纯化、LAMP 和纸条检测功能集成到一个封闭的微流控系统中，实现无污染的可视化检测，可同时检测牛奶中八种常见物种。
该芯片采用恒温加热板，由移动电池供电，无需额外的电源支持。通过磁力和毛细管力驱动的液体流动实现核酸的富集和转移，无需外部泵。
其它系列见 特斯拉阀用于微流控芯片设计中（附视频）、一种并行免疫检测微流控芯片。
纸条相关见 三种便携式核酸扩增+纸条检测装置、一种超便携式纸条检测微流控装置、等温扩增技术结合纸条实现病原体可视化检测、一种手持式笔状纸条检测装置、手持式POCT纸条检测仪、采用人工智能实现侧向流纸条的定量分析、RPA等温扩增技术结合纸条实现SARS-CoV-2 检测、侧向流免疫层析技术 (附视频)。
图 1
如图 2，本文提出的芯片主要由 2 部分组成：预处理区、检测区和加热区。预处理区含有两个改良的商业 EP 管。
图 2
两个隔板和一个垫片将管 a 分成三块，分别将管内的裂解液、洗涤液和 LAMP 反应液隔离开，两个隔板两侧各开有半径为 0.35 mm 的半圆形缺口，作为磁珠移动的通道。
如图 3，磁珠在外界磁体作用下聚集成簇，通过磁珠通道依次进入洗涤腔和 LAMP 反应腔，实现核酸的清洗和洗脱。采用微针可戳破试管底部的垫片，释放 LAMP 反应溶液 (如下图，微针在芯片上)。
管 b 储存了运行缓冲液，底部采用相同的垫片密封，在微针的轻压下释放其中的运行缓冲液。隔板和垫片厚度均为 3 mm，由 PMMA 采用激光雕刻机加工而成。
图 3
扇形状的微流控芯片厚 3 mm，内部集成 LAMP 扩增和纸条检测。
如图 4，该微流控芯片集成了多个功能单元，包括两个直径为 10 mm 的圆形腔体，两个圆形腔体中央固定有微针，分别装配有 b 管和 a 管，微针可刺穿管体底部垫片，释放运行缓冲液和 LAMP 反应液。
采用特斯拉阀门连通两环形腔体之间的通道，在环形腔 B 的上方与通道连通的区域内放置一蜡阀(熔点为38~40 度)，以避免 LAMP 反应溶液回流到腔 A。
腔 A 与 装有运行缓冲液的管 b 连通，腔 B 与 装有提取试剂的管 a 连通。
10 个直径为 5 mm 的半圆形 LAMP 反应腔 均与 圆形反应腔 B 相连通，可并行完成 10 个 LAMP 反应。
半圆形 LAMP 反应腔的深度为 2 mm，内嵌玻璃纤维素膜固定LAMP反应溶液。与之连接的微通道宽度 0.5 mm，这使得 LAMP 溶液可通过毛细作用进入半圆形 LAMP 反应腔。
图 5
与 LAMP 反应腔 相连的 缓冲槽深 0.5 mm，这种高低差设计保证了 LAMP 反应腔与相邻区域的分离，避免 LAMP 反应液 直接进入 纸条检测腔，同时实现了 LAMP 扩增产物与运行缓冲液预混合。
芯片表明均涂有 5% triton-100 以确保其亲水性。
图 6
如图 6，加热区由恒温加热板和9 V移动电池组成，为 LAMP 反应提供65 度的温度，同时溶解连接两个环形腔的蜡阀。
虽然实际加热区域只涉及 LAMP 反应腔和环形腔 b 的上部，但为了防止 LAMP 溶液在加热过程中挥发，整个扇形芯片都被加热。
如图 7，在 EP 管中获取到洗脱液后，将一体化核酸提取 EP 管插入芯片对应位置，轻压 EP 管，微针刺破 管底 隔板，释放 LAMP 反应液，通过毛细作用，将 LAMP 溶液均匀分布到 10 个 LAMP 反应腔中。
然后接通加热板，开始 LAMP 扩增反应。
随后，轻压 EP 管 b，释放运行缓冲液，缓冲液经环形腔 B 进入 LAMP 反应腔，与扩增子一起经缓冲槽进入纸条检测腔。
参考文献
An instrument-free, integrated micro-platform for rapid and multiplexed detection of dairy adulteration in resource-limited environments
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