多重核酸传感器在血液病毒筛查中的应用研究文献综述

 2022-12-25 15:24:14

开题报告内容:

一、研究背景

POCT(point-of-care testing),又称为即时检测或床旁检测,意为在采样现场或患者附近即刻进行的生物化学、血液学、凝血或分子诊断等测试[1],为病原体感染的检测提供了新的手段。近二十年中,POCT在医疗中的应用迅速增加,小至自我测试和门诊,大至重症监护病房,POCT已应用于各种医疗场合之中。POCT具有检测耗时少、分析前干扰少的优点,并且具有改善患者治疗效果的潜力。

POCT如今在全球范围内均有广泛的应用,主要原因是其在过去十年中发生了两种模式的转变[1]。第一,POCT原本是中心实验室的补充,定义为在医院床边进行的有限组合的生化检测。而现在,在缺乏中心实验室基础设施的发展中国家中,POCT常被用作独立的诊断方法。第二,实验室中的检验医学常致力于使用复杂的方法检测人体中大量的参数,而POCT仅使用重复性可靠的方法或设备分析少量参数,患者或基础实验人员均可实现检测。

  1. 相关POCT技术

早在20世纪90年代,已有研究将POCT中的侧流层析方法(lateral-flow assay,LFA)引入病原体(细菌和病毒)的检测中。如今,对人类免疫缺陷病毒(HIV)、疟疾、A型链球菌群、肺炎双球菌及其他病原体的检测技术已发展得更加成熟并且应用得更加广泛。关于POCT LFAs用于病原体的检测,已有多篇综述报道[7,8]。有研究表明,LFA的阴性预测值比传统的微生物培养方法高出三倍,在急诊决策是否入院治疗时相对于传统方法更加有效[9]。该方法与炎症因子的快速测定[10]相结合,可以更加有效地帮助急诊临床医师控制病原体的传播。

除了使用LFAS进行微生物的抗原检测外,还可以使用核酸检测方法( nucleic acid testing, NAT)对感染性疾病进行快速可靠的诊断。常用于微生物核酸检测的NAT方法有聚合酶链式反应(Polymerase chainreaction, PCR)和一系列恒温扩增方法,包括核酸序列依赖性扩增(Nucleic Acid Sequence Base Amplification,NASBA)[11]、解旋酶依赖性扩增(Helicase Dependent Amplification,HDA)[12,13]、重组酶聚合酶扩增( Recombinase Polymerase Amplifcation, RPA ) [14]、 环介导等温扩增( Loop Mediated Isothermal Amplification,LAMP) [15]、 链置换扩增(Strand Displacement Amplification, SDA) [16]、滚环扩增(Rolling Circle Amplification, RCA) [17]等 。

  1. 生物传感器

许多POCT设备是基于生物传感器技术( biosensor)建立的。生物传感器集合了生物、化学、微电子等多种技术。当待测物(如全血血清、血浆、尿液、唾液、脑脊髓液)与固定化的生物敏感材料结合时,相互之间产生物理或化学反应,由换能器转换为生物信号、光信号或电信号,实现待测物的检测[2]。以血糖的检测为例,在氧气存在的情况下,葡萄糖被葡萄糖氧化酶氧化成葡萄糖酸内酯和过氧化氢。过氧化氢氯随后在传感元件上被氧化,产生2个电子,实现化学信号向电信号的转化。仪器自动记录电信号,即实现血糖浓度的监测[1]。除此之外,生物传感器在激素、药物、细菌、病毒等的检测中也发挥着重要作用[3]

  1. 侧流层析技术

侧流层析技术(lateral-f1ow assay,LFA) 也称为侧流免疫层析。该方法的载体也是多孔材料,呈现为试纸条的形式,但相比于干化学法更加复杂。与干化学法试纸条将检测区直接浸泡于待测样品不同,侧流层析法试纸条仅在加样区上样,样品通过毛细作用移动到检测区。

侧流层析试纸条-般由硝酸纤维素膜、 样品垫、结合垫、吸水垫和底板组成,其中,底板起结构支撑的作用:吸水垫在最远离样品的位置,使样品通过毛细作用上移,分别经过结合垫和硝酸纤维素膜;在硝酸纤维素膜特定位置使用捕获分子(如抗体)进行喷膜,形成检测线和质控线。相邻两个部分需要相互叠加,以保证液体的侧向流动。使用侧流层析试纸条进行检测时,将少量样品加于样品垫,样品在毛细作用下上移[4]。至结合垫时,与预先固定在结合垫上的显色粒子(如纳米金颗粒)结合[5,6], 当继续上移至检测线和质控线时,即可与检测线和质控线上的捕获分子结合,发生显色。

三、研究目的及内容

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