全新Covid-19搭载光学芯片 检测过程就像“打印”

近日，英国基因检测公司DnaNudge研究出了一种芯片实验室Covid-19病毒检测技术。该技术无需实验室环境，可现场检测，一个多小时就能出结果。

芯片实验室(Lab-on-a-chip)技术指把多种化学、生物分析功能整合到单一小型芯片上，处理非常微小液量的技术。

DnaNudge公司创始人Chris Toumazou介绍，这项技术的早期验证结果非常好，检测容量也较大。

“有40个试剂盒，我们一周就能进行14000次检测，如果有2000个试剂盒，一周就能进行100万次测试。”他说。

目前，英国卫生和社会保健部已经采购了10000台该检测装置，将其推广到临床站点。DnaNudge表示希望该装置能尽快获得现场部署许可，以便扩大推广规模。

一、专利小型分析仪+试剂盒，使用简单检测快

2016年，英国皇家工程学教授、帝国理工学院生物医学专业奠基人Chris Toumazou成立了DnaNudge公司，致力于提供易于操作的DNA检测方案。

今年早些时候，DnaNudge就曾推出一个便携芯片实验室，可以在商店内进行快速DNA检测，帮助消费者选择适合他们特殊营养需求的食品。

新冠疫情全球蔓延的背景下，主流的实验室PCR病毒检测方法至少需要1～2天才能拿到检测结果，难以快速追踪病毒传播、及时发现病例。因此，许多生物医药公司都在探索快检技术。DnaNudge也提出了解决方案。

DnaNudge利用其专利小型NudgeBox分析仪和试剂盒技术，结合基因组DNA提取方法和多重实时PCR扩增，制作出容易操作的装置和低成本一次性试剂盒。还与剑桥的技术咨询公司进行合作，综合利用了云通信、生物测定、系统工程、热控、光学、设计和制造业的专业知识。

使用方法上，把棉签拭子直接放进试剂盒，再放到分析仪里即可，等一个多小时就能出结果。

Toumazou说：“DnaNudge测试不需要实验室环境，可以现场提供测试，能大规模生产。因此我们充分相信，它在新冠病毒流行期间的大规模检测方面具有潜力。”

二、检测过程就像“打印”

芯片实验室Covid-19病毒检测装置的设计思路是，关键细胞溶解和固相DNA提取装置被集成到试剂盒的核心部位，净化材料被传递到一个DNA序列进行扩增。

据悉，为了保证获得高质量的结果，检测过程中需要对一些关键因素进行精确地控制。比如，DNA扩增序列中，72个独立的DNA扩增反应要被仔细地控制和监控，以确定特定的遗传变异体。

Toumazou介绍，这个检测过程就像打印东西的过程。

分析仪就像是“打印机”，里面有所有的固化软件和程序。试剂盒就像是“墨盒”，可以从病人的拭子采样中提取和扩增DNA。“系统的核心是固化软件和处理器。盒子里有精密的电子设备，使用了大量的处理器，它也控制着驱动试剂盒的伺服系统。”他说。

这个解决方案的关键微分器是在一个光学芯片上的“多路复用”，即一个小型光学阵列。Toumazou说：“事实上，我们有72个孔板，这意味着我们可以把所有Covid-19病毒的引物放在一个芯片上。”

三、已联系到制造商，获批就能生产

Toumazou表示：“我们希望在未来数天内获得部署许可，这样药品与食品产品监管局就能在没有完整CE标志认证的情况下使用它。”

目前，DnaNudge已经联系到了制造商，将由Benchmark公司生产分析仪，由Jabil公司生产试剂盒。

预计到2020年5月底，DnaNudge将生产出约30万套检测装置，到了7月份，这个数字将达到约100万。

四、或用半导体元件代替光学芯片，下一代检测装置更经济

Toumazou已经在筹划下一代检测装置，据悉，他计划用半导体DNA测序技术代替光学芯片。这项技术由他的另一家公司DNAe开发。

LiDia-SEQ是一个基于半导体测序的诊断平台，分析和读出过程都在单个芯片上进行，可以以一种快速、简单易用的格式直接在样品上运行。离子敏感场效应晶体(ISFETs)作为简单的电信号来检测核苷酸。

如果存在病毒，核苷酸会在核酸逐步构建的过程中被合并并释放氢离子，氢离子作为电信号被检测到。如果不存在病毒，就不会释放氢离子，也就没有可被检测到的电信号。

这种方法适用于在标准CMOS半导体芯片上进行任何DNA或RNA的测序，不需要荧光染料或标签，也不需要精密光学部件，比当前的DNA分析方法成本更低。

LiDia-SEQ可以执行一系列的基因组分析，能提供快速、精确、深刻的诊断。整个过程是自动化的，从原始样本到可行性报告都在一个试剂盒里，不需要额外操作。

DNAe公司的检测装置能够实现快速、经济、高效的测试，可以用于检测传染病、癌症，还可用于传染控制和预防、应对大流行病。

上周，美国食品与药品管理局(FDA)已经突破性地授予该装置一项检测资格，用于检测传染病。这种方法通过检测取样获知血液感染和抗菌素耐药情况，可以识别出可能导致败血症的感染。

结语：新冠病毒快检队列添一员，有助于满足检测需求

DnaNudge拥有实地DNA检测技术背景，推出的芯片实验室Covid-19病毒检测技术可在非实验室环境下快速检测。如果能顺利获批，或能在几个月内迅速提升检测容量，为医疗系统减负。

DNAe公司开发的基于半导体测序技术的检测装置也已通过一项审批。随着技术的升级，越来越多的病毒快检装置被设计出来，期待它们能够弥补病毒检测的巨大缺口，及时遏制住疫情。

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