新加坡国立大学研究团队研发出一个名为Epidax的便携式微型PCR诊断系统,可对传染病进行快速、准确的就地筛查,并大大减少患者样本分析所需的时间。
采用Epidax诊断系统,在检测站现场通过鼻拭子采样进行新冠病毒就地检测,一小时内就能测出结果。而当前用于新冠诊断的聚合酶链反应(PCR)测试必须在专用设备中进行,而且要花费数小时甚至数天的时间才能得出结果。
由新国大医疗健康创新与科技研究院院长林水德(Lim Chwee Teck)教授领导的十人小组,在短短两个月内从零开始研发出这个创新诊断系统,同等规模的项目往往需要至少一到两年的时间才能完成。
“新冠大流行史无前例地给全世界带来了健康、经济和社会挑战。在成功研制出新冠疫苗之前,加强检测是遏制疾病蔓延和治疗新冠患者关键的第一步。然而这些检测需要时间,并且在人力和设备方面成本高昂。如果我们能够快速检测到新冠病毒,那么就可以更好地遏制它。所以Epidax提供了一个针对这些局限性的高效解决方案。”林水德教授说道。
操作简便的便携式诊断系统
Epidax是一种基于微流控技术的PCR诊断系统,它大约只有一个烤面包机的大小且易于携带,可以快速且简单地就地进行病毒筛查。在PCR测试尚未应用前,新冠检测需要在诊所或专门测试地点收集鼻拭子样本,然后送至实验室处理以提取核糖核酸(RNA)。
而Epidax系统使用经过特殊设计的微流控芯片,这种芯片包含了可以处理样本的微通道。通过微流控技术,该系统可以处理更少量的样本,同时更快地得到检测结果。在收集了鼻拭子样本后,可以在芯片上同时提取和扩增RNA的试剂从而绕开RNA提取的中间步骤,立即进行PCR检测。所有的这些功能极大地简化了样本处理过程并缩短了测试和等待时间,因此患者可以在大约一小时内就获得检测结果。
“我们设计的Epidax系统操作非常便捷。操作系统的实验室技术人员只需要用移液管把样本和试剂转移到微流控芯片中,然后将其加载到Epidax系统中处理即可。这些简单的步骤可以在5分钟内轻松完成。”林教授说。
这支新国大研究团队验证了Epidax系统且发现该系统的灵敏度与目前使用的某些PCR系统相同甚至更高。实际上,Epidax的灵敏度至少可以达到每微升10份RNA鼻液样本。目前该团队正在努力提升检测限度,以达到每微升1份RNA鼻液样本。
林教授解释道:“标准PCR诊断测试是目前在中央实验室进行新冠病毒检测的黄金标准。我们的Epidax作为基于微流控芯片技术的独特诊断系统,无论是在当地诊所、疗养院还是机场,它都可以就地进行PCR检测,从而快速筛查病患。通过这种方式,我们可以快速识别出受感染个体并迅速采取行动以防止病毒传播。”
Epidax的研发并非没有挑战。“这项研究工作是在新冠病毒阻断措施期间进行的,我们必须克服各种限制,比如供应链中断、消耗品和组件短缺以及由于必须采取额外安全措施而导致的进出限制。但是团队所有人都锲而不舍地克服了所有困难并完成了项目,这展现了一个团队的智慧和合作精神。”该项目联合负责人Nguyen Quoc Mai Phuong博士说道。
Epidax的优势:
- 易于携带且可就地筛查,如在诊所、疗养院或机场等;
- 检测操作流程简单;
- 检测结果易于解读;
- 在一小时内出结果。
Epidax的操作步骤:
① 用拭子采集鼻液样本;
② 把样本加入试剂,无需提取病毒核糖核酸;
③ 把混合试剂注入微流控芯片;
④ 把微流控芯片载入Epidax检测系统,可同时扩增核糖核酸以及使用LED照明探测核糖核酸;
⑤ 结果为阳性的样本会在微流体芯片中显示绿光。
Epidax上市计划
新国大研究团队已经为这项发明申请了专利,并正在和一家医疗技术公司商谈,以推动Epidax的上市计划。
林教授说道:“展望未来,我们希望可以进一步地改良我们的便携式微型PCR诊断系统,让它甚至可以在各家各户使用。比如,这样的诊断系统会类似于小型的胶囊咖啡机,易携带、易使用、价格适中,我们可以通过插入不同的‘胶囊’来测试各种疾病。随着目前科学技术的发展,我相信这在不久的将来是可以实现的。”
Epidax系统是新国大为解决当前全球大流行而研发的创新技术之一,自危机爆发以来,新国大一直在不同领域积极地参与这场对抗新冠病毒的斗争,其研究范围包括快速诊断、案例关联和疫苗开发、利用信息技术解决方案为公共卫生建模、在线打击虚假谣言等。
文章英文版发表于NUS News,原题为On-site COVID-19 test results in one hour