便携式现场快速诊断平台(LAMP+比色检测)

本文提出了便携式实时定量比色 LAMP 现场快速检测平台。其检测限制为 1-10 copies 。在 30 min 内可实现 8 样本处理。系统的整体检测过程如图所示 1 所示。

比色法原理见常用的等温扩增产物检测方法。

该平台由 3D 打印制造。所有必要的电子元件和容纳标准都放置在平台内部0.2 ml Eppendorf 管的 8 槽管架。

如图 2,3 顶盖用于正确 Eppendorf 管道同时施加压力 LAMP 提供与外界环境隔离的腔室进行检测。

电子元件包括一个主控板，一个 Raspberry Pi Zero，一个 Raspberry Pi Zero 相机与一个连接 PCB 电阻微加热器的温度传感器。

当顶部定位到位时，相机与试管对齐，两侧放置 LED 用于为腔室提供照明，如图所示 4 所示。

加热元件仅与管道底部直接接触(接触面直径约) 2 mm），同时，从顶盖施加适当的压力 ( 约 2 MPa ) 与加热元件保持良好的接触。

结合溶液加热，平台可以通过管壁侧面直接检查反应过程。在磁铁的帮助下，管架和顶盖部分固定到位，便于无螺钉打开和关闭设备。此外，磁铁最大限度地减少了不同操作员操作过程中施加的压力造成的潜在问题。

该设备通过蓝牙连接到智能手机或平板电脑，并通过内部开发 Android 如图所示 5 所示设备尺寸(11x10x10cm）和重量（370g）是 POCT 现场使用的理想选择。

通过使用不同的指标(例如，比色法检测通常依赖于肉眼对颜色变化的评估) pH、金属结合或 DNA 结合染料)实现。

由于在可变条件（照明、目标浓度等）下通常很难区分颜色变化，因此将相机与算法相结合，以实现终点比色检测结果。因此，本文使用相机进行实时监控 LAMP 各种颜色在扩展过程中的过渡。

相机以预定义的时间间隔(最小间隔为 6 秒)收集未校准的图像，自动提取红色、绿色和蓝色 (RGB) 像素值。

绘制实时曲线 绿色和蓝色 或 绿色和红色 像素之间的差异取决于指示剂染料。这两种方法的选择是酚红或羟基萘酚蓝 (HNB) 系统分析了染料的一系列图像(图) 6）。

使用酚红指示剂时，绿蓝像素 对阳性样品和阴性样品的区别反应良好； HNB 指标，绿红像素导致更好的区别。

图 7a 和 7b 酚红和分别显示 HNB 通道上的实时比色 LAMP 反应示例。细菌细胞被用作没有模板的阳性反应的阳性反应模板。

无论定时间点(酚红和 HNB 分别为 14.1 和 13.3 分钟)对应于阳性样品线的斜率变化表示目标的存在，而不是对应于负样本线，在整个监测过程中几乎保持不变。

拍摄完相机后，算法处理分析区如图所示 8 黑色矩形对应的分析区域。

参考文献

Real-time colorimetric LAMP methodology for quantitative nucleic acids detection at the point-of-care. 2020.

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