一种基于一锅法的超灵敏“口袋式”CRISPR核酸检测装置(附视频)

本文提出了一种快速、超灵敏的 “口袋式” CRISPR/Cas13a 诊断系统 (52 × 30 × 60 mm)，可对 皮疹液体拭子、口腔拭子、唾液和尿液样本实现病原体即时检测。

可在 15 min 内完成猴痘病毒的检测，其检测限为 0.5 copies/µL。

其它系列见 一种手持式可视化核酸检测装置(附视频)、一种集成核酸提取和CRISPR的微流控平台、(视频)超快速PCR热循环仪(2min)、一种集成试剂存储、核酸提取、PCR扩增和检测的微流控芯片、手指驱动式多重微流控芯片(附视频)。

图 1

如图 1，收集的样本 首先 经过 2 min 的核酸粗提 (热裂解)，然后进行 10 min 单步 RPA-CRISPR/Cas13a 反应，该反应在一个试管中完成了 RPA扩增、T7 转录和 Cas13a 反式切割。这避免了气溶胶污染，进一步简化了工作流程。

整个反应流程(裂解、扩增、荧光信号采集及结果读取)，都可通过一 口袋大小 的设备完成。

其中，荧光信号检测可通过以下两种方式完成：

(1) 通过设备上的指示灯颜色，采用肉眼读取测试结果 (视频 1)。

(2) 通过智能手机 APP 获取实时荧光曲线获取检测结果 (视频 2)。

图 2

如图 2，整个检测系统仅包含三个移液管、一管裂解液、一管复溶液和一管 CRISPR 冻干试剂。

用户只需将收集的样本装入裂解液，并将裂解的样本连同复溶液一起转移到 CRISPR 反应腔中即可。

图 3

图 2 对应的操作流程如视频 1 所示。此处，通过设备上的指示灯颜色，采用肉眼读取测试结果。

视频 1

如图 4，该仪器采用一个 ESP32 微控制器通过 PID 算法控制金属陶瓷加热器和 PT1000 温度传感器实现温度控制，同时一个风扇位于仪器侧壁用于加速将裂解温度 (80 ℃) 降至 CRISPR反应温度 (37 ℃) 。

图 4

如图 5，仪器采用低成本、微型、灵敏的光谱传感器 AS7341 来采集荧光信号，去掉了传统昂贵的滤光片光学系统。

AS7341 光谱传感器集成了八个可见光通道和一个近红外光谱通道，可满足多重检测要求。

图 5

因本文只检测一个靶标，因此只使用 AS7341 的 F4 通道（FAM 通道：500–520 nm）。

因此，FAM 标记的荧光报告物可用蓝色 LED 激发，然后发射光可由光谱传感器收集。

视频 2

通过智能手机 APP 获取实时荧光曲线获取检测结果对应的视频如视频 2 所示。

参考文献

Ultrasensitive single-step CRISPR detection ofmonkeypox virus in minutes with a vest- pocket diagnostic device.

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