સમાચાર

ચેપી રોગોને શોધવા માટેની પરંપરાગત ડાયગ્નોસ્ટિક વ્યૂહરચનાઓ માટે બેન્ચટોપ સાધનોનો ઉપયોગ જરૂરી છે જે પોઈન્ટ-ઓફ-કેર ટેસ્ટિંગ (POCT) માટે યોગ્ય નથી.ઇમર્જિંગ માઇક્રોફ્લુઇડિક્સ એ અત્યંત લઘુચિત્ર, સ્વચાલિત અને સંકલિત તકનીક છે જે ઝડપી, ઓછા ખર્ચે, સચોટ ઑન-સાઇટ ડાયગ્નોસ્ટિક્સ માટેની પરંપરાગત પદ્ધતિઓનો સંભવિત વિકલ્પ છે.પરમાણુ ડાયગ્નોસ્ટિક પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ માઇક્રોફ્લુઇડિક ઉપકરણોમાં પેથોજેન શોધવા માટેની સૌથી અસરકારક પદ્ધતિઓ તરીકે વ્યાપકપણે થાય છે.આ સમીક્ષા શૈક્ષણિક અને ઔદ્યોગિક બંને દ્રષ્ટિકોણથી ચેપી રોગોના માઇક્રોફ્લુઇડિક-આધારિત મોલેક્યુલર ડાયગ્નોસ્ટિક્સમાં તાજેતરની પ્રગતિનો સારાંશ આપે છે.પ્રથમ, અમે ન્યુક્લિક એસિડની લાક્ષણિક ઓન-ચિપ પ્રોસેસિંગનું વર્ણન કરીએ છીએ, જેમાં નમૂના પ્રીટ્રીટમેન્ટ, એમ્પ્લીફિકેશન અને સિગ્નલ રીડિંગનો સમાવેશ થાય છે.ત્યારબાદ ચાર પ્રકારના માઇક્રોફ્લુઇડિક પ્લેટફોર્મની લાક્ષણિકતાઓ, ફાયદા અને ગેરફાયદાની સરખામણી કરવામાં આવે છે.આગળ, અમે ન્યુક્લિક એસિડના સંપૂર્ણ પ્રમાણીકરણ માટે ડિજિટલ એસેસના ઉપયોગની ચર્ચા કરીશું.શાસ્ત્રીય અને તાજેતરના બંને વ્યાપારી માઇક્રોફ્લુઇડિક-આધારિત મોલેક્યુલર ડાયગ્નોસ્ટિક ઉપકરણોને બજારની વર્તમાન સ્થિતિના પુરાવા તરીકે સારાંશ આપવામાં આવે છે.અંતે, અમે ચેપી રોગોના માઇક્રોફ્લુઇડિક નિદાન માટે ભાવિ દિશાઓ સૂચવીએ છીએ.
ચેપી રોગો બેક્ટેરિયા, વાયરસ અને પરોપજીવીઓ સહિત પેથોજેન્સ દ્વારા થાય છે, જે સમગ્ર વિશ્વમાં વિતરિત થાય છે.અન્ય રોગોથી વિપરીત, પેથોજેન્સ ઝડપથી ચેપ લાગે છે અને ઇનોક્યુલેશન, હવા અને પાણીના માધ્યમો [1] દ્વારા મનુષ્યો અને યજમાન પ્રાણીઓ વચ્ચે ફેલાય છે.જાહેર આરોગ્યના માપદંડ તરીકે ચેપી રોગ નિવારણ મહત્વપૂર્ણ છે.ચેપી રોગો સામે લડવા માટે ત્રણ મુખ્ય વ્યૂહરચનાઓ: (1) ચેપના સ્ત્રોતને નિયંત્રિત કરો;(2) ટ્રાન્સમિશન પાથમાં વિક્ષેપ;(3) સંવેદનશીલ વસ્તીનું રક્ષણ.મુખ્ય વ્યૂહરચનાઓમાં, તેની સગવડતા અને ઓછી કિંમતને કારણે ચેપના સ્ત્રોતનું નિયંત્રણ સૌથી મહત્વપૂર્ણ વ્યૂહરચના માનવામાં આવે છે.ચેપગ્રસ્ત વ્યક્તિઓનું ઝડપી નિદાન, અલગતા અને સારવાર મહત્વપૂર્ણ છે, જેમાં ઝડપી, સંવેદનશીલ અને સચોટ ડાયગ્નોસ્ટિક વ્યૂહરચનાઓની જરૂર છે [2].ચેપી રોગોનું વર્તમાન નિદાન સામાન્ય રીતે ચિહ્નો અને લક્ષણો અને પ્રયોગશાળા અભ્યાસો જેમ કે સેલ કલ્ચર અને મોલેક્યુલર ડાયગ્નોસ્ટિક્સ પર આધારિત ક્લિનિકલ પરીક્ષાને જોડે છે, જેમાં પ્રશિક્ષિત કર્મચારીઓ, શ્રમ-સઘન પ્રક્રિયાઓ અને ખર્ચાળ પરીક્ષણ સાધનોની જરૂર પડે છે [3, 4].ચેપી રોગના પ્રકોપને રોકવા માટે ઝડપી, સસ્તું અને સચોટ સ્થાનિક નિદાન જરૂરી છે, ખાસ કરીને સંસાધન-મર્યાદિત વિસ્તારોમાં જ્યાં ચેપી રોગો સામાન્ય અને ગંભીર છે [5], તેમજ રણમાં અથવા યુદ્ધના મેદાનમાં સારવાર, જ્યાં કટોકટી અણધારી હોય છે..તબીબી સંભાળ મર્યાદિત છે [6].આ સંદર્ભમાં, માઇક્રોફ્લુઇડિક્સ એ એક તકનીક છે જે ચોક્કસ પ્રવાહી મેનીપ્યુલેશન [7,8,9,10] માટે માઇક્રોઇલેક્ટ્રોમિકેનિકલ સિસ્ટમ્સ ટેક્નોલોજી, નેનોટેકનોલોજી અથવા સામગ્રી વિજ્ઞાનને જોડે છે, જે પોઇન્ટ-ઓફ-કેર ડિટેક્શન (POCT) માટે નવી શક્યતાઓ પૂરી પાડે છે.) હોસ્પિટલો અને પ્રયોગશાળાઓની બહાર ચેપી એજન્ટો.પરંપરાગત સમય-વપરાશ નિદાનની તુલનામાં, માઇક્રોફ્લુઇડિક ટેક્નોલોજી રોગ ફાટી નીકળતી વખતે મોલેક્યુલર ડાયગ્નોસ્ટિક્સ માટે નમૂના અને ખર્ચ બચત પ્રદાન કરે છે.કોરોનાવાયરસ રોગ 2019 (COVID-19) નો વૈશ્વિક ફેલાવો ગંભીર તીવ્ર શ્વાસોચ્છવાસ સિન્ડ્રોમ કોરોનાવાયરસ 2 (SARS-CoV-2) દ્વારા થાય છે, તેથી રોગચાળાના સમયસર નિવારણ અને નિયંત્રણ માટે માઇક્રોફ્લુઇડિક્સના મહત્વ પર ફરીથી ભાર મૂકવામાં આવ્યો છે [11, 12 , 13].પરંપરાગત ડાયગ્નોસ્ટિક્સથી વિપરીત, માઇક્રોફ્લુઇડિક પીઓસીટી સેમ્પલિંગ પોઈન્ટ [14] નજીક પરીક્ષણ કરવા માટે બેન્ચટોપ વિશ્લેષકોથી લઈને નાની સાઇડસ્ટ્રીમ ટેસ્ટ સ્ટ્રીપ્સ સુધીના નાના પોર્ટેબલ ઉપકરણોનો ઉપયોગ કરે છે.આ પરીક્ષણોમાં સરળ અથવા કોઈ નમૂનાની તૈયારી, ઝડપી સિગ્નલ એમ્પ્લીફિકેશન અને સંવેદનશીલ સિગ્નલ રીડિંગની સુવિધા છે જેના પરિણામે ટૂંકી અવધિ અને મિનિટોમાં ચોક્કસ પરિણામો આવે છે.માઇક્રોફ્લુઇડિક-આધારિત આરોગ્યસંભાળ સાધનોની ઉપલબ્ધતા અને મોટા પાયે ઉત્પાદને હોસ્પિટલની બહાર, દર્દીની નજીક અને ઘરે પણ તેમના ખર્ચ-અસરકારક અને ડાયરેક્ટ ડાયગ્નોસ્ટિક એપ્લિકેશનનો વિસ્તાર કર્યો છે.
ચેપી રોગોના નિદાન માટેની હાલની વ્યૂહરચનાઓમાં, મોલેક્યુલર ડાયગ્નોસ્ટિક્સ સૌથી સંવેદનશીલ છે [15, 16].વધુમાં, મોલેક્યુલર ડાયગ્નોસ્ટિક્સનો ઉપયોગ COVID-19 ની સતત શોધ માટે ગોલ્ડ સ્ટાન્ડર્ડ તરીકે થાય છે, જે રોગપ્રતિકારક પ્રતિભાવની શરૂઆત પહેલા આરએનએ અથવા ડીએનએના વાયરસ-વિશિષ્ટ પ્રદેશોની સીધી તપાસની મંજૂરી આપે છે [17, 18].વર્તમાન સમીક્ષામાં, અમે શૈક્ષણિક પરિપ્રેક્ષ્યથી ભવિષ્યના ઔદ્યોગિક પરિપ્રેક્ષ્ય (ફિગ. 1) સુધી, ચેપી રોગો માટે માઇક્રોફ્લુઇડિક્સ-આધારિત પરમાણુ નિદાન પ્રક્રિયાઓમાં નવીનતમ પ્રગતિ રજૂ કરીએ છીએ.અમે ન્યુક્લીક એસિડ શોધમાં ત્રણ મુખ્ય પગલાઓથી શરૂઆત કરીશું: ઓન-ચીપ નમૂના પ્રીટ્રીટમેન્ટ, ન્યુક્લીક એસિડ એમ્પ્લીફિકેશન અને સિગ્નલ રીડિંગ.પછી અમે વિવિધ પ્રકારના માઇક્રોફ્લુઇડિક પ્લેટફોર્મ્સની તેમની રચના અને કાર્ય સાથે સરખામણી કરી, જે અનન્ય લાક્ષણિકતાઓ (શક્તિ અને નબળાઈઓ) દર્શાવે છે.ડિજિટલ ન્યુક્લિક એસિડ શોધની વધુ ચર્ચા કરવામાં આવી છે અને ચેપી પેથોજેન પરમાણુઓના સંપૂર્ણ પરિમાણ માટે ત્રીજી પેઢીની તકનીકના ઉદાહરણ તરીકે આપવામાં આવે છે.આ ઉપરાંત, મોલેક્યુલર ડાયગ્નોસ્ટિક્સ માટે માઇક્રોફ્લુઇડિક પીઓસીટી માર્કેટની વર્તમાન સ્થિતિ દર્શાવવા માટે ઘણા લાક્ષણિક અને નવીનતમ વ્યાપારી POCT ઉપકરણો રજૂ કરવામાં આવશે.અમે ભવિષ્યની અરજીઓ માટે અમારા વિઝનની પણ ચર્ચા કરીશું અને સમજાવીશું.
ન્યુક્લીક એસિડ શોધ માટે માઇક્રોફ્લુઇડિક ચિપ્સના મોડ્યુલોને તેમના કાર્યો [19] અનુસાર ત્રણ શ્રેણીઓમાં વિભાજિત કરી શકાય છે (સેમ્પલિંગ, માન્યતા અને સિગ્નલિંગ).આ મોડ્યુલોમાં, સેમ્પલિંગ મોડ્યુલ મુખ્યત્વે સેમ્પલ લિસિસ અને ન્યુક્લીક એસિડ એક્સટ્રેક્શનને અનુભવે છે.સેન્સર મોડ્યુલ મુખ્યત્વે ન્યુક્લીક એસિડ સિગ્નલોના રૂપાંતરણ અને એમ્પ્લીફિકેશનને નિયંત્રિત કરે છે.સિગ્નલિંગ મોડ્યુલ સેન્સિંગ મોડ્યુલ દ્વારા રૂપાંતરિત અને પ્રક્રિયા કરાયેલ સિગ્નલને શોધે છે.ચિપ પર ન્યુક્લિક એસિડ શોધવાની પ્રક્રિયાના આધારે, અમે વિવિધ ચિપ્સનો સારાંશ આપીશું જે "ઇનપુટ અને આઉટપુટ" કાર્યને અનુભવી શકે છે.
ન્યુક્લીક એસિડની શોધમાં પ્રથમ પગલું એ ન્યુક્લીક એસિડ નિષ્કર્ષણ છે, એટલે કે મૂળ નમૂનામાંથી લક્ષ્ય ન્યુક્લીક એસિડને અલગ કરવું.ન્યુક્લીક એસિડ નિષ્કર્ષણ અન્ય પરમાણુ દૂષકોમાંથી ન્યુક્લીક એસિડને શુદ્ધ કરવા, ન્યુક્લીક એસિડ પરમાણુઓની પ્રાથમિક રચનાની અખંડિતતાને સુનિશ્ચિત કરવા અને પરિણામોને શ્રેષ્ઠ બનાવવા માટે કરવામાં આવે છે.ન્યુક્લીક એસિડ નિષ્કર્ષણ માટે જરૂરી સેમ્પલ લિસિસ અને ન્યુક્લીક એસિડ કેપ્ચરની જરૂર પડે છે, જેની ગુણવત્તા અને કાર્યક્ષમતા સંશોધન અને નિદાનના પરિણામો પર ભારે અસર કરે છે.નિષ્કર્ષણ દરમિયાન કોઈપણ સૂક્ષ્મ આડઅસર વધુ તપાસને મર્યાદિત કરી શકે છે.ઉદાહરણ તરીકે, પોલિમરેઝ ચેઇન રિએક્શન (PCR) અને લૂપ આઇસોથર્મલ એમ્પ્લીફિકેશન (LAMP) પદ્ધતિઓ ન્યુક્લીક એસિડ આઇસોલેશન રીએજન્ટ્સ [20] માં ઇથેનોલ અને આઇસોપ્રોપેનોલ જેવા કેટલાક અવશેષ કાર્બનિક દ્રાવકો દ્વારા અટકાવવામાં આવે છે.પ્રવાહી-પ્રવાહી નિષ્કર્ષણ અને ઘન-તબક્કાના નિષ્કર્ષણ એ ન્યુક્લિક એસિડને અલગ કરવા માટેની સૌથી લોકપ્રિય પદ્ધતિઓ છે [21], જોકે, ચિપ પર પ્રવાહી-પ્રવાહી નિષ્કર્ષણ અત્યંત મર્યાદિત છે, કારણ કે પ્રવાહી-પ્રવાહી નિષ્કર્ષણમાં વપરાતા રીએજન્ટ્સ મોટાભાગની માઇક્રોફ્લુઇડિક ચિપ્સને કાટનું કારણ બને છે. .અહીં, અમે માઇક્રોએરે-આધારિત નક્કર તબક્કાના નિષ્કર્ષણ પદ્ધતિઓને પ્રકાશિત કરીએ છીએ અને તેમના ફાયદા અને ગેરફાયદાની તુલના કરીએ છીએ.
સિલિકોન એ તેની જૈવ સુસંગતતા, સ્થિરતા અને ફેરફારની સરળતાને કારણે ન્યુક્લિક એસિડ સાથે સુસંગત સબસ્ટ્રેટ સામગ્રી છે [22].અગત્યની રીતે, જ્યારે સિલિકા અથવા અન્ય સામગ્રીઓ સાથે સંશોધિત કરવામાં આવે છે, ત્યારે આ સંયુક્ત નીચા pH, ઉચ્ચ ક્ષારની સ્થિતિઓ હેઠળ નકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરેલ ન્યુક્લિક એસિડને શોષવા માટે ગુણધર્મો દર્શાવે છે જ્યારે ઉચ્ચ પીએચ, નીચા મીઠાના ઉકેલો સાથે એલ્યુટ થાય છે.આ ઘટનાના આધારે, ન્યુક્લિક એસિડને શુદ્ધ કરવું શક્ય છે.
સિલિકા-આધારિત સામગ્રીના વિવિધ સ્વરૂપોનો ઉપયોગ માઇક્રોફ્લુઇડિક્સમાં ન્યુક્લીક એસિડ નિષ્કર્ષણ માટે કરવામાં આવ્યો છે, જેમ કે સિલિકા મણકા, પાવડર, માઇક્રોફાઇબર ફિલ્ટર અને સિલિકા પટલ [23, 24, 25, 26].સામગ્રીના ગુણધર્મો પર આધાર રાખીને, સિલિકોન-આધારિત સામગ્રીનો ઉપયોગ માઇક્રોસિર્કિટમાં વિવિધ રીતે કરી શકાય છે.ઉદાહરણ તરીકે, સિલિકા ગ્રાન્યુલ્સ, પાઉડર અને કોમર્શિયલ નેનોફિલ્ટર્સને માઇક્રોફ્લુઇડિક ચિપ્સના છિદ્રો અથવા માઇક્રોચેનલ્સમાં ખાલી મૂકી શકાય છે અને નમૂનાઓમાંથી ન્યુક્લિક એસિડ કાઢવામાં મદદ કરે છે [27, 28, 29].સપાટી-સંશોધિત સિલિકા પટલનો ઉપયોગ ઓછી કિંમતે પેથોજેન્સથી ઝડપથી ડીએનએને શુદ્ધ કરવા માટે પણ થઈ શકે છે.ઉદાહરણ તરીકે, વાંગ એટ અલ.[૩૦] કાઇટોસન ઓલિગોસેકરાઇડ્સ સાથે કોટેડ સિલિકા પટલ સાથે વેસિકલ-મધ્યસ્થ સાંકળ વિનિમય સાથે વિકૃત એમ્પ્લીફિકેશન પ્રતિક્રિયાઓને જોડીને, એક બહુમુખી પોર્ટેબલ સિસ્ટમ રજૂ કરવામાં આવી હતી જેણે 102-108 વસાહત બનાવતા એકમો સફળતાપૂર્વક શોધી કાઢ્યા હતા.(CFU)/ml વિબ્રિઓ પેરાહેમોલિટીકસ., અને વાયરસની હાજરી સરળતાથી દેખાતી હતી.પોવેલ એટ અલ.[૩૧] ત્યારબાદ સિલિકોન-આધારિત માઇક્રોએરેનો ઉપયોગ હેપેટાઇટિસ C વાયરસ (HCV), હ્યુમન ઇમ્યુનોડેફિસિયન્સી વાયરસ (HIV), ઝિકા વાયરસ અને માનવ પેપિલોમાવાયરસ અને સ્વયંસંચાલિત પ્રસારને શોધવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો, જેમાં RNA વાયરસને પકડવા માટે 1.3 μl કપટી માઇક્રોરેક્ટર વિકસાવવામાં આવ્યું હતું.અને સીટુ એમ્પ્લીફિકેશનમાં પ્રદર્શન કરો.આ પદ્ધતિઓ ઉપરાંત, સપાટી-સંશોધિત સિલિકા માઇક્રોકોલમ્સ પણ ન્યુક્લીક એસિડ નિષ્કર્ષણમાં મુખ્ય ભૂમિકા ભજવે છે, કારણ કે સંશોધિત સામગ્રીની ભૂમિતિ અને ગુણધર્મો નિષ્કર્ષણ કાર્યક્ષમતામાં ઘણો વધારો કરે છે.ચેન એટ અલ.[૩૨] એમિનો-કોટેડ સિલિકોન માઈક્રોકોલમ્સ પર આધારિત ઓછી સાંદ્રતાવાળા આરએનએને અલગ કરવા માટે માઇક્રોફ્લુઇડિક પ્લેટફોર્મનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો.આ માઇક્રોફ્લુઇડિક ઉપકરણ ઉચ્ચ સપાટી વિસ્તાર અને વોલ્યુમ રેશિયો ડિઝાઇન દ્વારા ઉચ્ચ નિષ્કર્ષણ કાર્યક્ષમતા પ્રાપ્ત કરવા માટે સિલિકોન સબસ્ટ્રેટ પર 0.25 cm2 માઇક્રોપિલરની એરેને એકીકૃત કરે છે.આ ડિઝાઇનનો ફાયદો એ છે કે માઇક્રોફ્લુઇડિક ઉપકરણ 95% સુધી ન્યુક્લીક એસિડ નિષ્કર્ષણ કાર્યક્ષમતા પ્રાપ્ત કરી શકે છે.આ સિલિકોન-આધારિત વ્યૂહરચનાઓ ઓછી કિંમતે ન્યુક્લિક એસિડને ઝડપથી અલગ કરવાનું મૂલ્ય દર્શાવે છે.માઇક્રોફ્લુઇડિક ચિપ્સ સાથે સંયોજનમાં, સિલિકોન-આધારિત નિષ્કર્ષણ વ્યૂહરચના માત્ર ન્યુક્લિક એસિડ શોધની કાર્યક્ષમતામાં વધારો કરી શકે છે, પરંતુ વિશ્લેષણાત્મક ઉપકરણો [20] ના લઘુકરણ અને એકીકરણને પણ સરળ બનાવે છે.
ચુંબકીય વિભાજન પદ્ધતિઓ બાહ્ય ચુંબકીય ક્ષેત્રની હાજરીમાં ન્યુક્લિક એસિડને અલગ કરવા માટે ચુંબકીય કણોનો ઉપયોગ કરે છે.સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા ચુંબકીય કણોમાં Fe3O4 અથવા γ-Fe2O3 સિલિકા, એમિનો અને કાર્બોક્સિલ [33,34,35,36] સાથે કોટેડ ચુંબકીય કણોનો સમાવેશ થાય છે.સિલિકોન-આધારિત SPE પદ્ધતિઓની તુલનામાં ચુંબકીય કણોની વિશિષ્ટ વિશેષતા એ બાહ્ય ચુંબક સાથે મેનીપ્યુલેશન અને નિયંત્રણની સરળતા છે.
ન્યુક્લીક એસિડ અને સિલિકા વચ્ચેની ઈલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનો ઉપયોગ કરીને, ઉચ્ચ મીઠું અને નીચા pHની સ્થિતિમાં, ન્યુક્લિક એસિડ સિલિકા-કોટેડ ચુંબકીય કણોની સપાટી પર શોષાય છે, જ્યારે નીચા મીઠું અને ઉચ્ચ pHની સ્થિતિમાં, પરમાણુઓને ધોઈ શકાય છે. ફરી..સિલિકા-કોટેડ ચુંબકીય માળખા ચુંબકીય રીતે નિયંત્રિત ગતિનો ઉપયોગ કરીને મોટા જથ્થાના નમૂનાઓ (400 μL) માંથી DNA કાઢવાનું શક્ય બનાવે છે [37].નિદર્શન તરીકે, રોડ્રિગ્ઝ-મેટોસ એટ અલ.[૩૮] વિવિધ ચેમ્બરમાં ચુંબકીય માળખાના ટ્રાન્સફરને નિયંત્રિત કરવા માટે ટ્યુનેબલ મેગ્નેટનો ઉપયોગ કર્યો.સિલિકા-કોટેડ ચુંબકીય કણોના આધારે, LAMP રિવર્સ ટ્રાન્સક્રિપ્શન ડિટેક્શન (RT-LAMP) માટે SARS-CoV-2 જીનોમિક RNA ની 470 નકલો/mL ગંદા પાણીના નમૂનાઓમાંથી કાઢી શકાય છે અને પ્રતિભાવ 1 કલાકની અંદર વાંચી શકાય છે.નગ્ન આંખ (ફિગ. 2a).
ચુંબકીય અને છિદ્રાળુ સામગ્રી પર આધારિત ઉપકરણો.SARS-CoV-2 RNA ડિટેક્શન માટે IFAST RT-LAMP માઇક્રોફ્લુઇડિક ઉપકરણનો વૈચારિક રેખાકૃતિ ([38] માંથી અનુકૂલિત).b buccal swab nucleic acid ના dSPE માટે કેન્દ્રત્યાગી સૂક્ષ્મ ઉપકરણ ([39] માંથી અનુકૂલિત).c FTA® કાર્ડનો ઉપયોગ કરીને બિલ્ટ-ઇન સ્વ-સંચાલિત સેમ્પલ કોન્સેન્ટ્રેટર ([50] માંથી અનુકૂલિત).d ફ્યુઝન 5 ફિલ્ટર પેપર ચિટોસન સાથે સંશોધિત ([51] માંથી અનુકૂલિત).SARS-CoV-2 ગંભીર એક્યુટ રેસ્પિરેટરી સિન્ડ્રોમ કોરોનાવાયરસ 2, RT-LAMP રિવર્સ ટ્રાંસ્ક્રિપ્શન લૂપ મિડિયેટેડ આઇસોથર્મલ એમ્પ્લીફિકેશન, FTA ફાઇન્ડર્સ ટેક્નોલોજી પાર્ટનર્સ, NA ન્યુક્લિક એસિડ
ન્યુક્લિક એસિડના ફોસ્ફેટ બેકબોનને જોડવા માટે હકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરેલા ચુંબકીય કણો આદર્શ છે.ચોક્કસ મીઠાની સાંદ્રતા પર, ચુંબકીય સંયુક્ત કણોની સપાટી પર ન્યુક્લીક એસિડના નકારાત્મક ચાર્જવાળા ફોસ્ફેટ જૂથોને હકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરી શકાય છે.તેથી, ન્યુક્લિક એસિડના નિષ્કર્ષણ માટે ખરબચડી સપાટી અને એમિનો જૂથોની ઉચ્ચ ઘનતાવાળા ચુંબકીય નેનોપાર્ટિકલ્સ વિકસાવવામાં આવ્યા હતા.ચુંબકીય વિભાજન અને અવરોધ પછી, ચુંબકીય નેનોપાર્ટિકલ્સ અને ડીએનએ સંકુલનો પીસીઆરમાં સીધો ઉપયોગ કરી શકાય છે, જે જટિલ અને સમય લેતી શુદ્ધિકરણ અને ઉત્સર્જન કામગીરીની જરૂરિયાતને દૂર કરે છે [35].નકારાત્મક કાર્બોક્સિલ જૂથો સાથે કોટેડ મેગ્નેટિક નેનોપાર્ટિકલ્સનો ઉપયોગ ઉચ્ચ સાંદ્રતા પોલિઇથિલિન ગ્લાયકોલ અને સોડિયમ ક્લોરાઇડ સોલ્યુશનમાં સપાટી પર શોષાયેલા ન્યુક્લિક એસિડને અલગ કરવા માટે પણ કરવામાં આવ્યો છે [36].આ સપાટી-સંશોધિત ચુંબકીય માળખા સાથે, ડીએનએ નિષ્કર્ષણ અનુગામી એમ્પ્લીફિકેશન સાથે સુસંગત છે.દિગ્નાન એટ અલ.[૩૯] ન્યુક્લીક એસિડ પ્રીટ્રીટમેન્ટ માટે સ્વયંસંચાલિત અને પોર્ટેબલ સેન્ટ્રીફ્યુગલ માઇક્રોફ્લુઇડિક પ્લેટફોર્મનું વર્ણન કરે છે, જે બિન-તકનીકી કર્મચારીઓને સાઇટ પર તેનો ઉપયોગ કરવાની મંજૂરી આપે છે.વધુમાં, એલએએમપી સાથે અલગ ડીએનએની સુસંગતતા, પોઈન્ટ-ઓફ-કેર ન્યુક્લીક એસિડ વિશ્લેષણ માટે યોગ્ય પદ્ધતિ, વધુમાં ન્યૂનતમ સાધનોની આવશ્યકતાઓ અને કલરમેટ્રિક એસેઝ (ફિગ. 2b) માટે યોગ્યતા દર્શાવે છે.
ચુંબકીય મણકાની પદ્ધતિઓ સ્વયંસંચાલિત નિષ્કર્ષણની શક્યતા પ્રદાન કરે છે, જેમાંથી કેટલાક વ્યવસાયિક સ્વયંસંચાલિત ન્યુક્લિક એસિડ એક્સ્ટ્રેક્ટર્સમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે [કિંગફિશર;થર્મોફિશર (વોલ્થમ, એમએ, યુએસએ), QIAcube® HT;CapitalBio (બેઇજિંગ, ચીન) અને Biomek®;બેકમેન (મિયામી, યુએસએ).), ફ્લોરિડા, યુએસએ)].માઇક્રોફ્લુઇડિક્સ સાથે ચુંબકીય મણકાને સંયોજિત કરવાના ફાયદાનો ઉપયોગ ન્યુક્લિક એસિડના કાર્યક્ષમ સ્વચાલિત નિષ્કર્ષણ માટે થઈ શકે છે, જે સંભવિતપણે મોલેક્યુલર ડાયગ્નોસ્ટિક્સના વિકાસને આગળ વધારી શકે છે;જોકે, માઇક્રોફ્લુઇડિક્સ સાથે ચુંબકીય માળખાનું સંયોજન હજુ પણ ચુંબકીય માળખાના ચોક્કસ મેનીપ્યુલેશન માટે જટિલ નિયંત્રણ પ્રણાલીઓ પર ખૂબ આધાર રાખે છે, જે વ્યાપારી ઉત્પાદનોની લોકપ્રિયતા વિશાળ અને ખર્ચાળ હોવાનું સમજાવે છે, જે POCT માં ચુંબકીય માળખાના વધુ ઉપયોગને મર્યાદિત કરે છે.
સંશોધિત નાઈટ્રોસેલ્યુલોઝ ફિલ્ટર્સ, ફાઇન્ડર્સ ટેક્નોલોજી એસોસિએટ્સ (FTA) કાર્ડ્સ, પોલિએથર્સલ્ફોન-આધારિત ફિલ્ટર પેપર અને ગ્લાયકેન-કોટેડ સામગ્રી જેવી કેટલીક છિદ્રાળુ સામગ્રીનો પણ ન્યુક્લિક એસિડ શોધ માટે ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે [40, 41, 42, 43, 44].છિદ્રાળુ તંતુમય સામગ્રી જેમ કે તંતુમય કાગળનો ઉપયોગ સૌપ્રથમ ડીએનએને અલગ કરવા માટે લાંબા-અસહાય ડીએનએ પરમાણુઓને તંતુઓ સાથે ભૌતિક રીતે ફસાવીને કરવામાં આવ્યો હતો.નાના છિદ્રો ડીએનએ અણુઓના મજબૂત શારીરિક પ્રતિબંધ તરફ દોરી જાય છે, જે હકારાત્મક રીતે ડીએનએ નિષ્કર્ષણને અસર કરે છે.તંતુમય કાગળના વિવિધ છિદ્રોના કદને લીધે, નિષ્કર્ષણ કાર્યક્ષમતા ડીએનએ એમ્પ્લીફિકેશન [45, 46] ની જરૂરિયાતોને પૂરી કરી શકતી નથી.એફટીએ કાર્ડ એ ફોરેન્સિક દવાના ક્ષેત્રમાં ઉપયોગમાં લેવાતું વ્યવસાયિક ફિલ્ટર પેપર છે અને મોલેક્યુલર ડાયગ્નોસ્ટિક્સના અન્ય ક્ષેત્રોમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.નમૂનામાં કોષ પટલને લીઝ કરવા માટે વિવિધ રસાયણોથી ગર્ભિત સેલ્યુલોઝ ફિલ્ટર પેપરના ઉપયોગ દ્વારા, મુક્ત થયેલ ડીએનએ 2 વર્ષ સુધી અધોગતિથી સુરક્ષિત છે.તાજેતરમાં, SARS-CoV-2, લીશમેનિયાસિસ અને મેલેરિયા [47,48,49] સહિત વિવિધ પેથોજેન્સની પરમાણુ શોધ માટે ગર્ભિત સેલ્યુલોઝ પેપર વિકસાવવામાં આવ્યું છે.આઇસોલેટેડ પ્લાઝમામાં એચ.આઇ.વી.ને સીધું જ લીઝ કરવામાં આવે છે, અને વાઇરલ ન્યુક્લીક એસિડને કોન્સેન્ટ્રેટરમાં બનેલ FTA® ફ્લો મેમ્બ્રેનમાં સમૃદ્ધ બનાવવામાં આવે છે, જે ન્યુક્લીક એસિડ [50] (ફિગ. 2c) નું કાર્યક્ષમ ઉત્પાદન કરવાની મંજૂરી આપે છે.એફટીએ કાર્ડનો ઉપયોગ કરીને ન્યુક્લીક એસિડની તપાસમાં મુખ્ય સમસ્યા એ છે કે ગુઆનીડીન અને આઇસોપ્રોપાનોલ જેવા રસાયણો અનુગામી એમ્પ્લીફિકેશન પ્રતિક્રિયાઓને અટકાવે છે.આ સમસ્યાને ઉકેલવા માટે, અમે ફ્યુઝન 5 ચિટોસન-સંશોધિત ફિલ્ટર પેપર વિકસાવ્યું છે, જે અત્યંત કાર્યક્ષમ ન્યુક્લિક એસિડ નિષ્કર્ષણ પ્રાપ્ત કરવા માટે ડીએનએ અણુઓ અને તંતુમય ફિલ્ટર પેપરના ભૌતિક ઇન્ટરલેસિંગ અને ચિટોસન-સંશોધિત સંયોજનો પર ડીએનએના ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક શોષણ બંનેના ફાયદાઓને જોડે છે. ..ફિલ્ટર રેસા [51] (ફિગ. 2d).એ જ રીતે, ઝુ એટ અલ.[૫૨] ઝિકા વાયરસ આરએનએના ઝડપી અલગતા અને શોધ માટે ઇન સિટુ કેશિલરી માઇક્રોફ્લુઇડિક સિસ્ટમ પર આધારિત ચિટોસન-સંશોધિત પીસીઆર પદ્ધતિનું નિદર્શન કર્યું.ચિટોસનની ચાલુ/બંધ સ્વીચ ગુણધર્મના આધારે અનુક્રમે ન્યુક્લીક એસિડ મિશ્રિત લિસેટ/પીસીઆર માધ્યમમાં શોષી/શોષી શકાય છે.ચાલુ અને બંધ", pH માટે પ્રતિભાવશીલ.
ઉપર સૂચવ્યા મુજબ, આ વ્યૂહરચનાઓ વિવિધ નક્કર તબક્કાની સામગ્રીના ફાયદાઓને જોડે છે અને માઇક્રોફ્લુઇડિક્સમાં ન્યુક્લિક એસિડ નિષ્કર્ષણની કાર્યક્ષમતામાં વધારો કરે છે.વ્યાવહારિક એપ્લિકેશનમાં, આ સામગ્રીઓનો મોટા પ્રમાણમાં ઉપયોગ બિનઆર્થિક છે, અને આ સામગ્રીઓ સાથેની સામાન્ય સામગ્રીની યોગ્ય સપાટીની સારવાર અથવા સપાટીમાં ફેરફાર પણ તેમના કાર્યને સાચવી શકે છે.તેથી, એવું માનવામાં આવે છે કે પાયલોટ અભ્યાસ પછી આ વ્યૂહરચનાઓનો અમલ ખર્ચમાં ઘટાડો કરી શકે છે.
માઇક્રોફ્લુઇડિક પ્લેટફોર્મ્સ પર ન્યુક્લિયક એસિડ પરીક્ષણ ઘણીવાર નાના નમૂના વોલ્યુમ્સ (< 100 μl) નો ઉપયોગ કરે છે, તેથી ડાઉનસ્ટ્રીમ ડિટેક્શન (ઓપ્ટિકલ, ઇલેક્ટ્રિકલ અને મેગ્નેટિક) માટે અનુકૂળ સિગ્નલમાં રૂપાંતર કરવા માટે ચોક્કસ પ્રોબ્સ સાથે લક્ષ્ય ન્યુક્લિક એસિડના એમ્પ્લીફિકેશનની જરૂર પડે છે [53, 54]. માઇક્રોફ્લુઇડિક પ્લેટફોર્મ્સ પર ન્યુક્લિયક એસિડ પરીક્ષણ ઘણીવાર નાના નમૂના વોલ્યુમ્સ (< 100 μl) નો ઉપયોગ કરે છે, તેથી ડાઉનસ્ટ્રીમ ડિટેક્શન (ઓપ્ટિકલ, ઇલેક્ટ્રિકલ અને મેગ્નેટિક) માટે અનુકૂળ સિગ્નલમાં રૂપાંતર કરવા માટે ચોક્કસ પ્રોબ્સ સાથે લક્ષ્ય ન્યુક્લિક એસિડના એમ્પ્લીફિકેશનની જરૂર પડે છે [53, 54]. При тестировании нуклеиновых кислот на микрожидкостных платформах часто используются небольшие объемы образцов (< 100 мкл), поэтому требуется амплификация целевых нуклеиновых кислот с помощью специальных зондов для преобразования в сигнал, удобный для последующего обнаружения (оптического, электрического и магнитного) [53, 54]. માઇક્રોફ્લુઇડિક પ્લેટફોર્મ્સ પર ન્યુક્લીક એસિડનું પરીક્ષણ કરતી વખતે, નાના નમૂનાના વોલ્યુમો (<100 µL) નો વારંવાર ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, તેથી તેને અનુગામી શોધ (ઓપ્ટિકલ, ઇલેક્ટ્રિકલ અને મેગ્નેટિક) માટે અનુકૂળ સિગ્નલમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે વિશિષ્ટ ચકાસણીઓ સાથે લક્ષ્ય ન્યુક્લીક એસિડનું એમ્પ્લીફિકેશન જરૂરી છે. [53, 54].. ].. ]. Обнаружение нуклеиновых кислот на микрожидкостных платформах обычно использует небольшие объемы образцов (<100 мкл), что требует амплификации целевых нуклеиновых кислот с помощью специальных зондов для преобразования в сигналы для последующего обнаружения (оптического, электрического и магнитного) [53, 54]]. માઇક્રોફ્લુઇડિક પ્લેટફોર્મ્સ પર ન્યુક્લિયક એસિડની તપાસ સામાન્ય રીતે નાના નમૂના વોલ્યુમ્સ (<100 μl) નો ઉપયોગ કરે છે, જેને અનુગામી શોધ (ઓપ્ટિકલ, ઇલેક્ટ્રિકલ અને મેગ્નેટિક) [53, 54]] માટે સંકેતોમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે વિશિષ્ટ ચકાસણીઓ સાથે લક્ષ્ય ન્યુક્લીક એસિડના એમ્પ્લીફિકેશનની જરૂર પડે છે. .માઇક્રોફ્લુઇડિક્સમાં ન્યુક્લીક એસિડ એમ્પ્લીફિકેશન પણ પ્રતિક્રિયાઓને ઝડપી બનાવી શકે છે, તપાસ મર્યાદાને ઑપ્ટિમાઇઝ કરી શકે છે, નમૂનાની આવશ્યકતાઓને ઘટાડી શકે છે અને શોધની ચોકસાઈમાં સુધારો કરી શકે છે [55, 56].તાજેતરના વર્ષોમાં, ઝડપી અને સચોટ શોધની અનુભૂતિ સાથે, વિવિધ ન્યુક્લિક એસિડ એમ્પ્લીફિકેશન પદ્ધતિઓ માઇક્રોફ્લુઇડિક્સમાં લાગુ કરવામાં આવી છે, જેમાં પીસીઆર અને કેટલીક આઇસોથર્મલ એમ્પ્લીફિકેશન પ્રતિક્રિયાઓનો સમાવેશ થાય છે.આ વિભાગ માઇક્રોફ્લુઇડિક સિસ્ટમ્સ પર આધારિત ન્યુક્લીક એસિડ શોધ માટેની પદ્ધતિઓનો સારાંશ આપશે.
પીસીઆર એ જીવતંત્રની ડીએનએ પ્રતિકૃતિ પ્રક્રિયાનું અનુકરણ છે, જેનો સિદ્ધાંત અન્યત્ર વિગતવાર વર્ણવેલ છે અને તેની અહીં ચર્ચા કરવામાં આવશે નહીં.PCR ઘાતાંકીય દરે લક્ષ્ય DNA/RNA ની ખૂબ જ ઓછી માત્રામાં વધારો કરી શકે છે, PCR ને ન્યુક્લિક એસિડની ઝડપી તપાસ માટે એક શક્તિશાળી સાધન બનાવે છે.તાજેતરના દાયકાઓમાં, પોઈન્ટ-ઓફ-કેર ડાયગ્નોસ્ટિક્સ [57, 58]ની જરૂરિયાતોને પહોંચી વળવા માટે પીસીઆર થર્મલ સાયકલિંગ સિસ્ટમ્સથી સજ્જ ઘણા પોર્ટેબલ માઇક્રોફ્લુઇડિક ઉપકરણો વિકસાવવામાં આવ્યા છે.ઓન-ચિપ પીસીઆરને વિવિધ તાપમાન નિયંત્રણ પદ્ધતિઓ [59] અનુસાર ચાર પ્રકારોમાં વિભાજિત કરી શકાય છે (પરંપરાગત, સતત પ્રવાહ, અવકાશી સ્વિચ્ડ અને કન્વેક્ટિવ પીસીઆર).ઉદાહરણ તરીકે, જી એટ અલ.[60] SARS-CoV-2, ઈન્ફલ્યુએન્ઝા A અને B વાયરસના મલ્ટીપ્લેક્સ ડિટેક્શન માટે તેમના પોતાના માઇક્રોફ્લુઇડિક પ્લેટફોર્મ પર ડાયરેક્ટ રિવર્સ ટ્રાન્સક્રિપ્શન ક્વોન્ટિટેટિવ ​​PCR (RT-qPCR) પદ્ધતિ વિકસાવી છે (ફિગ. 3a).પાર્ક એટ અલ.[૬૧] પાતળી ફિલ્મ પીસીઆર, ઇલેક્ટ્રોડ્સ અને આંગળીથી સંચાલિત પોલિડાઇમેથિલસિલોક્સેન-આધારિત માઇક્રોફ્લુઇડિક મોડ્યુલને એકીકૃત કરીને એક સરળ પેથોજેન વિશ્લેષણ ચિપ બનાવી.જો કે, બંને કાર્યો પરંપરાગત પીસીઆરની સામાન્ય ખામીઓને મૂર્ત બનાવે છે.પીસીઆરને થર્મલ સાયકલિંગની જરૂર છે, જે ઉપકરણના વધુ લઘુકરણને મર્યાદિત કરે છે અને પરીક્ષણ સમય ઘટાડે છે.
આ મુદ્દાને ઉકેલવા માટે સતત પ્રવાહ આધારિત માઇક્રોફ્લુઇડિક અને સ્પેસ-સ્વિચ્ડ પીસીઆરનો વિકાસ મહત્વપૂર્ણ છે.લાંબી સર્પેન્ટાઇન ચેનલ અથવા ટૂંકી સીધી ચેનલનો ઉપયોગ કરીને, સતત પ્રવાહ પીસીઆર ઑફ-ચિપ પંપ સાથે ત્રણ પ્રીહિટ ઝોનમાં સક્રિયપણે રીએજન્ટ્સનું પરિભ્રમણ કરીને ઝડપી એમ્પ્લીફિકેશન પ્રદાન કરી શકે છે.આ કામગીરી વિવિધ પ્રતિક્રિયાના તાપમાન વચ્ચેના સંક્રમણના તબક્કાને સફળતાપૂર્વક ટાળે છે અને આ રીતે પરીક્ષણ સમય [62] (ફિગ. 3b) નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડે છે.જંગ એટ અલ દ્વારા અન્ય અભ્યાસમાં.[૬૩] એક નવા રોટરી પીસીઆર આનુવંશિક વિશ્લેષકની દરખાસ્ત કરી જે અલ્ટ્રાફાસ્ટ અને મલ્ટિપ્લેક્સ રિવર્સ ટ્રાન્સક્રિપ્શન પીસીઆર (ફિગ. 3c) માટે ફિક્સ અને ફ્લો પીસીઆરની લાક્ષણિકતાઓને જોડે છે.ન્યુક્લીક એસિડ એમ્પ્લીફિકેશન માટે, પીસીઆર માઇક્રોચિપને ત્રણ હીટિંગ બ્લોક્સ દ્વારા અલગ-અલગ તાપમાને ફેરવવામાં આવશે: 1. ડિનેચ્યુરેશન બ્લોક 94°C, 2. એનિલિંગ બ્લોક 58°C પર, 3. 72°C પર વિસ્તરણ બ્લોક.
માઇક્રોફ્લુઇડિક્સમાં પીસીઆરનો ઉપયોગ.માઇક્રોફ્લુઇડિક પ્લેટફોર્મ પર dirRT-qPCR ની યોજનાકીય રજૂઆત ([60] માંથી અનુકૂલિત).b સર્પેન્ટાઇન ચેનલ પર આધારિત સતત પ્રવાહ પીસીઆર માઇક્રોએરેની યોજનાકીય રજૂઆત ([62] માંથી અનુકૂલિત).c રોટરી પીસીઆર આનુવંશિક વિશ્લેષકની યોજનાકીય રજૂઆત, જેમાં માઇક્રોચિપ, ત્રણ હીટિંગ બ્લોક્સ અને સ્ટેપર મોટર ([63] માંથી સ્વીકારવામાં આવી છે).d સેન્ટ્રીફ્યુગેશન અને સેટઅપ સાથે થર્મોકન્વેક્શન પીસીઆરનું ડાયાગ્રામ ([64] માંથી અનુકૂલિત).DirRT-qPCR, ડાયરેક્ટ ક્વોન્ટિટેટિવ ​​રિવર્સ ટ્રાન્સક્રિપ્શન પોલિમરેઝ ચેઇન રિએક્શન
રુધિરકેશિકાઓ અને આંટીઓ અથવા તો પાતળી પ્લેટોનો ઉપયોગ કરીને, સંવહન પીસીઆર બાહ્ય પંપની જરૂરિયાત વિના કુદરતી મુક્ત થર્મલ સંવહન દ્વારા ન્યુક્લિક એસિડને ઝડપથી વિસ્તૃત કરી શકે છે.ઉદાહરણ તરીકે, એક સાયક્લિક ઓલેફિન પોલિમર માઇક્રોફ્લુઇડિક પ્લેટફોર્મ ફેબ્રિકેટેડ રોટેટિંગ હીટિંગ સ્ટેજ પર વિકસાવવામાં આવ્યું હતું જે પીસીઆર લૂપ માઇક્રોચેનલ [64] (ફિગ. 3d) માં સેન્ટ્રીફ્યુગેશન સાથે થર્મલ સાયકલિંગનો ઉપયોગ કરે છે.પ્રતિક્રિયા સોલ્યુશન થર્મલ સંવહન દ્વારા ચલાવવામાં આવે છે, જે વલયાકાર માળખું સાથે માઇક્રોચેનલમાં ઉચ્ચ અને નીચા તાપમાનનું સતત વિનિમય કરે છે.સમગ્ર એમ્પ્લીફિકેશન પ્રક્રિયા 70.5 pg/ચેનલની શોધ મર્યાદા સાથે 10 મિનિટમાં પૂર્ણ કરી શકાય છે.
અપેક્ષા મુજબ, ઝડપી પીસીઆર એ સંપૂર્ણ સંકલિત નમૂના-પ્રતિભાવ મોલેક્યુલર ડાયગ્નોસ્ટિક અને મલ્ટિપ્લેક્સ વિશ્લેષણ સિસ્ટમ્સ માટે એક શક્તિશાળી સાધન છે.રેપિડ પીસીઆર SARS-CoV-2 ને શોધવા માટે જરૂરી સમયને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડે છે, જે COVID-19 રોગચાળાના અસરકારક નિયંત્રણમાં ફાળો આપે છે.
PCR માટે જટિલ થર્મલ સાયકલની જરૂર છે જે POCT માટે યોગ્ય નથી.તાજેતરમાં જ, આઇસોથર્મલ એમ્પ્લીફિકેશન તકનીકો માઇક્રોફ્લુઇડિક્સ પર લાગુ કરવામાં આવી છે, જેમાં એલએએમપી, રિકોમ્બીનેઝ પોલિમરેઝ એમ્પ્લીફિકેશન (આરપીએ), અને ન્યુક્લીક એસિડ સિક્વન્સ [65,66,67,68] પર આધારિત એમ્પ્લીફિકેશનનો સમાવેશ થાય છે પરંતુ તેના સુધી મર્યાદિત નથી.આ તકનીકો સાથે, ન્યુક્લીક એસિડને સતત તાપમાને વિસ્તૃત કરવામાં આવે છે, મોલેક્યુલર ડાયગ્નોસ્ટિક્સ માટે ઓછી કિંમત, અત્યંત સંવેદનશીલ પોર્ટેબલ POCT ઉપકરણો બનાવવાની સુવિધા આપે છે.
ઉચ્ચ-થ્રુપુટ માઇક્રોફ્લુઇડિક્સ-આધારિત LAMP એસેસ ચેપી રોગોની બહુવિધ તપાસની મંજૂરી આપે છે [42, 69, 70, 71].કેન્દ્રત્યાગી માઇક્રોફ્લુઇડિક સિસ્ટમ સાથે સંયોજનમાં, LAMP ન્યુક્લિક એસિડ શોધ [69, 72, 73, 74, 75]ના સ્વચાલિતતાને વધુ સરળ બનાવી શકે છે.LAMP [76] (ફિગ. 4a) નો ઉપયોગ કરીને બહુવિધ સમાંતર બેક્ટેરિયાની વિઝ્યુઅલ શોધ માટે સ્પિન-એન્ડ-રિએક્ટ સ્લિપચીપ વિકસાવવામાં આવી હતી.પરીક્ષામાં ઑપ્ટિમાઇઝ્ડ LAMP નો ઉપયોગ કરતી વખતે, ફ્લોરોસેન્સ સિગ્નલ-ટુ-અવાજ ગુણોત્તર આશરે 5-ગણો હતો, અને શોધ મર્યાદા જીનોમિક DNA ની 7.2 નકલો/μl સુધી પહોંચી હતી. વધુમાં, બેસિલસ સેરેયસ, એસ્ચેરીચિયા કોલી, સાલ્મોનેલા એન્ટરિકા, વિબ્રિઓ ફ્લુવિઆલિસ અને વિબ્રિઓ પેરાહેમોલિટીકસ સહિત પાંચ સામાન્ય પાચક બેક્ટેરિયલ પેથોજેન્સનું અસ્તિત્વ <60 મિનિટમાં પદ્ધતિના આધારે વિઝ્યુઅલાઈઝ કરવામાં આવ્યું હતું. વધુમાં, બેસિલસ સેરેયસ, એસ્ચેરીચિયા કોલી, સાલ્મોનેલા એન્ટરિકા, વિબ્રિઓ ફ્લુવિઆલિસ અને વિબ્રિઓ પેરાહેમોલિટીકસ સહિત પાંચ સામાન્ય પાચક બેક્ટેરિયલ પેથોજેન્સનું અસ્તિત્વ <60 મિનિટમાં પદ્ધતિના આધારે વિઝ્યુઅલાઈઝ કરવામાં આવ્યું હતું.તદુપરાંત, પાચનતંત્રના પાંચ સામાન્ય બેક્ટેરિયલ પેથોજેન્સની હાજરી, જેમાં બેસિલસ સેરિયસ, એસ્ચેરીચિયા કોલી, સાલ્મોનેલા એન્ટરિકા, વિબ્રિઓ ફ્લુવિઆલિસ અને વિબ્રિઓ પેરાહેમોલિટીકસનો સમાવેશ થાય છે, આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને 60 મિનિટથી ઓછા સમયમાં કલ્પના કરવામાં આવી હતી.. 基于 该 方法 在. 基于 该 方法 在弧菌 弧菌 弧菌 弧菌 弧菌 弧菌 弧菌 HIPવધુમાં, પાંચ સામાન્ય બેક્ટેરિયલ ગેસ્ટ્રોઇન્ટેસ્ટાઇનલ પેથોજેન્સની હાજરી, જેમાં બેસિલસ સેરેયસ, એસ્ચેરીચિયા કોલી, સાલ્મોનેલા એન્ટરિકા, વિબ્રિઓ ફ્લુવિયસ અને વિબ્રિઓ પેરાહેમોલિટીકસનો સમાવેશ થાય છે, આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને 60 મિનિટથી ઓછા સમયમાં કલ્પના કરવામાં આવી હતી.
માઇક્રોફ્લુઇડિક્સમાં LAMP ના ફાયદાઓમાં, અન્યો વચ્ચે, ઝડપી પ્રતિભાવ અને લઘુચિત્ર શોધનો સમાવેશ થાય છે.જો કે, પ્રતિક્રિયા તાપમાન (લગભગ 70 ° સે) ના કારણે, LAMP દરમિયાન એરોસોલ્સ અનિવાર્યપણે ઉત્પન્ન થાય છે, પરિણામે ઉચ્ચ ખોટા હકારાત્મક દરમાં પરિણમે છે.એસે વિશિષ્ટતા, પ્રાઈમર ડિઝાઇન અને તાપમાન નિયંત્રણને પણ LAMP માટે ઑપ્ટિમાઇઝ કરવાની જરૂર છે.વધુમાં, ચિપ ડિઝાઇન કે જે એક ચિપ પર બહુવિધ લક્ષ્ય શોધને અમલમાં મૂકે છે તે ખૂબ મૂલ્યવાન છે અને તેને વિકસાવવી જોઈએ.વધુમાં, LAMP એ એક ચિપમાં સંકલિત બહુહેતુક શોધ માટે યોગ્ય છે, જેનું ખૂબ મહત્વ છે, પરંતુ હજુ પણ વિકાસ માટે ઘણો અવકાશ છે.
LAMP ના ઉચ્ચ ખોટા સકારાત્મક દરને RPA સાથે આંશિક રીતે ઘટાડી શકાય છે, કારણ કે પ્રમાણમાં ઓછું પ્રતિક્રિયા તાપમાન (~37 °C) પ્રમાણમાં ઓછી બાષ્પીભવન સમસ્યાઓ [77] માં પરિણમે છે.આરપીએ સિસ્ટમમાં, બે વિરોધી પ્રાઈમર ડીએનએ સંશ્લેષણને રીકોમ્બીનેઝ સાથે જોડાઈને શરૂ કરે છે અને એમ્પ્લીફિકેશન 10 મિનિટ [78,79,80,81] ની અંદર પૂર્ણ થઈ શકે છે.તેથી, સમગ્ર RPA પ્રક્રિયા PCR અથવા LAMP કરતાં ઘણી ઝડપી છે.તાજેતરના વર્ષોમાં, માઇક્રોફ્લુઇડિક ટેક્નોલોજી RPA [82,83,84] ની ઝડપ અને ચોકસાઈને વધુ સુધારવા માટે દર્શાવવામાં આવી છે.ઉદાહરણ તરીકે, લિયુ એટ અલ.[૮૫] રિવર્સ ટ્રાન્સક્રિપ્શન RPA (RT-RPA) અને યુનિવર્સલ લેટરલ ફ્લો ટેસ્ટ સ્ટ્રીપ ડિટેક્શન સિસ્ટમને એકીકૃત કરીને SARS-CoV-2 ની ઝડપી અને સંવેદનશીલ તપાસ માટે માઇક્રોફ્લુઇડિક ઇન્ટિગ્રેટેડ લેટરલ ફ્લો પોલિમરેઝ રિકોમ્બીનેઝ એમ્પ્લીફિકેશન એસે વિકસાવ્યું છે.એક માઇક્રોફ્લુઇડિક સિસ્ટમમાં.આકૃતિ 4b).તપાસની મર્યાદા 1 નકલ/µl અથવા 30 નકલો/નમૂનો છે, અને શોધ લગભગ 30 મિનિટમાં પૂર્ણ કરી શકાય છે.કોંગ એટ અલ.પહેરી શકાય તેવું માઇક્રોફ્લુઇડિક ઉપકરણ વિકસાવ્યું છે.[૮૬] RPA (આકૃતિ 4c) નો ઉપયોગ કરીને HIV-1 DNAને ઝડપથી અને સીધી રીતે શોધવા માટે શરીરનું તાપમાન અને મોબાઇલ ફોન આધારિત ફ્લોરોસેન્સ ડિટેક્શન સિસ્ટમનો ઉપયોગ કર્યો.પહેરવા યોગ્ય આરપીએ એસે 24 મિનિટની અંદર લક્ષ્ય ક્રમની 100 નકલો/એમએલ શોધી કાઢે છે, જે સંસાધન-મર્યાદિત સેટિંગ્સમાં એચઆઈવી-1-સંક્રમિત શિશુઓના ઝડપી નિદાનની મોટી સંભાવના દર્શાવે છે.
પોઈન્ટ-ઓફ-કેર ટેસ્ટિંગમાં ઈસોથર્મલ એમ્પ્લીફિકેશન (POCT).સ્પિન અને પ્રતિક્રિયા SlipChip વિકાસ અને ઉત્પાદન.પ્લાઝ્મા વેલ્ડીંગ પછી, ટોચની અને નીચેની ચિપ્સને નટ્સના સમૂહ સાથે એસેમ્બલ કરવામાં આવી હતી જેથી અંતિમ ચિપ બનાવવામાં આવે ([76] માંથી અનુકૂલિત).b COVID-19 શોધ માટે MI-IF-RPA સિસ્ટમની યોજનાકીય ([85] માંથી સ્વીકારવામાં આવેલ).એચઆઈવી-1 ડીએનએ ([86] માંથી અનુકૂલિત) ની ઝડપી તપાસ માટે પહેરવા યોગ્ય RPA પરીક્ષણની યોજનાકીય.SE Salmonella enterica, VF Vibrio fluvius, VP Vibrio parahaemolyticus, BC Bacillus cereus, EC Escherichia coli, FAM carboxyfluorescein, Human immunodeficiency virus HIV, RPA રિકોમ્બીનેઝ પોલિમરેઝ એમ્પ્લીફિકેશન, LED લાઇટ એમિટીંગ ડાયોકોમ-લેબિનેસ, એફએમઆઈ-એમઆઈએફએલ-એમઆઈએફ-એલઈડી લાઈફ રિકોમ્બિનેસ એમ્પ્લીફિકેશન. એમ્પ્લીફિકેશન
માઇક્રોફ્લુઇડિક-આધારિત RPA ઝડપથી વિકાસ કરી રહ્યું છે, જો કે, ચિપ ફેબ્રિકેશન અને પ્રતિક્રિયા વપરાશની કિંમત ખૂબ ઊંચી છે અને આ ટેક્નોલોજીની ઉપલબ્ધતા વધારવા માટે તેને ઘટાડવી આવશ્યક છે.વધુમાં, આરપીએની ઉચ્ચ સંવેદનશીલતા બિન-વિશિષ્ટ ઉત્પાદનોના એમ્પ્લીફિકેશનને અસર કરી શકે છે, ખાસ કરીને દૂષણની હાજરીમાં.આ મર્યાદાઓ માઇક્રોફ્લુઇડિક સિસ્ટમમાં આરપીએના ઉપયોગને અસર કરી શકે છે અને વધુ ઑપ્ટિમાઇઝેશનને યોગ્ય બનાવે છે.POCT માં RPA-આધારિત માઇક્રોફ્લુઇડિક વ્યૂહરચનાઓની શક્યતાને સુધારવા માટે વિવિધ લક્ષ્યો માટે સારી રીતે ડિઝાઇન કરેલા પ્રાઇમર્સ અને પ્રોબ્સની પણ જરૂર છે.
Cas13 અને Cas12a પાસે ન્યુક્લીક એસિડને રેન્ડમલી ક્લીવ કરવાની ક્ષમતા છે અને આ રીતે તેને તપાસ અને નિદાન સાધનો તરીકે વિકસાવી શકાય છે.Cas13 અને Cas12a અનુક્રમે DNA અથવા RNA ને લક્ષ્યમાં બાંધવા પર સક્રિય થાય છે.એકવાર સક્રિય થઈ ગયા પછી, પ્રોટીન નજીકના અન્ય ન્યુક્લીક એસિડને તોડી નાખવાનું શરૂ કરે છે, જે પછી માર્ગદર્શિકા આરએનએ પેથોજેન-વિશિષ્ટ ન્યુક્લીક એસિડને ટાર્ગેટ કરે છે, જે ક્વેન્ચ્ડ ફ્લોરોસન્ટ પ્રોબ્સને તોડી શકે છે અને ફ્લોરોસેન્સ છોડે છે.આ સિદ્ધાંતના આધારે, કેલનર એટ અલ.[૮૭] Cas13-આધારિત પદ્ધતિ વિકસાવી [સ્પેસિફિક હાઇ-સેન્સિટિવિટી એન્ઝાઇમેટિક રિપોર્ટર અનલોકિંગ (શેરલોક)], અને બ્રાઉટન એટ અલ.[૮૮] Cas12a [CRISPR Trans Reporter Targeting DNA endonuclease (DTECR)] પર આધારિત બીજો અભિગમ વિકસાવ્યો.
તાજેતરના વર્ષોમાં, CRISPR પર આધારિત ન્યુક્લિક એસિડની શોધ માટેની વિવિધ પદ્ધતિઓ દેખાઈ છે [89, 90].પરંપરાગત CRISPR આધારિત પદ્ધતિઓ ઘણી વખત સમય માંગી લેતી હોય છે અને ન્યુક્લીક એસિડ નિષ્કર્ષણ, એમ્પ્લીફિકેશન અને CRISPR શોધ સહિતની બહુવિધ પ્રક્રિયાઓને કારણે શ્રમ સઘન હોય છે.હવામાં પ્રવાહીના સંપર્કમાં ખોટા હકારાત્મક પરિણામોની શક્યતા વધી શકે છે.ઉપરોક્ત જોતાં, CRISPR-આધારિત સિસ્ટમોને ઑપ્ટિમાઇઝેશનની સખત જરૂર છે.
CRISPR-Cas12a અને CRISPR-Cas13a ડિટેક્શન એપ્લીકેશનો [91] માટે ન્યુમેટિકલી નિયંત્રિત માઇક્રોફ્લુઇડિક પ્લેટફોર્મ કે જે સમાંતરમાં 24 વિશ્લેષણ કરી શકે છે તે વિકસાવવામાં આવ્યું છે.સિસ્ટમ ફ્લોરોસેન્સ ડિટેક્શન ડિવાઇસથી સજ્જ છે જે ન્યુક્લીક એસિડ એમ્પ્લીફિકેશનને બાયપાસ કરે છે અને ફેમટોમોલર ડીએનએ અને આરએનએ સેમ્પલને આપમેળે શોધી કાઢે છે.ચેન એટ અલ.[૯૨] સેન્ટ્રીફ્યુગલ માઇક્રોફ્લુઇડિક્સ (ફિગ. 5a) માં CRISPR-Cas12a સિસ્ટમ સાથે સંકલિત રિકોમ્બીનેઝ એમ્પ્લીફિકેશન.આ કાર્ય આ બે પ્રક્રિયાઓને એકીકૃત કરવાની મુશ્કેલીને દૂર કરે છે કારણ કે Cas12a મેસેન્જર ડીએનએને ડાયજેસ્ટ કરી શકે છે અને એમ્પ્લીફિકેશન પ્રક્રિયાને અટકાવી શકે છે.વધુમાં, ચેન એટ અલ.[૯૨] વધુમાં આખી પ્રક્રિયાને આપમેળે પૂર્ણ કરવા માટે કેન્દ્રત્યાગી માઇક્રોફ્લુઇડિક નિયંત્રણમાં પ્રતિક્રિયા રીએજન્ટને પૂર્વ-સંગ્રહિત કરે છે.અન્ય કાર્યમાં, સિલ્વા એટ અલ.[૯૩] CRISPR/Cas12a એમ્પ્લીફિકેશન અને SARS-CoV-2 (ફિગ. 5b) ને શોધવા માટે સ્માર્ટફોન વિના નિદાન પદ્ધતિ વિકસાવી.સેલ ફોન-આધારિત એમ્પ્લીફિકેશન-ફ્રી સિસ્ટમ તરીકે ઓળખાતી આ પરીક્ષામાં CRISPR/Cas-આશ્રિત એન્ઝાઇમનો સમાવેશ થાય છે જે માઇક્રોફ્લુઇડિક ચેનલોમાં કેટાલેઝ-જનરેટેડ બબલ સિગ્નલોના સ્માર્ટફોન વિઝ્યુલાઇઝેશન પર આધારિત છે.પ્રી-એમ્પ્લીફિકેશન વિના ન્યુક્લીક એસિડની 50 નકલો/µl કરતાં ઓછી સંવેદનશીલ તપાસ, સેમ્પલ ઈન્જેક્શનથી લઈને સિગ્નલ રીડિંગ સુધીની આખી પ્રક્રિયા માત્ર 71 મિનિટ લે છે.
CRISPR પર આધારિત ન્યુક્લિક એસિડ શોધ પદ્ધતિઓ.CRISPR પર આધારિત સંકલિત મોલેક્યુલર ડાયગ્નોસ્ટિક્સ માટે સેન્ટ્રીફ્યુગલ POCT ([92] માંથી અનુકૂલિત).b SARS-CoV-2 ના સ્માર્ટફોન-આધારિત વિશ્લેષણ માટે CASCADE ટેસ્ટનો વિકાસ ([93] માંથી અનુકૂલિત).RAA રિકોમ્બીનેઝ એમ્પ્લીફિકેશન, PAM સંલગ્ન પ્રોટોસ્પેસર મોટિફ, નિયમિત અંતરાલો પર CRISPR ક્લસ્ટર થયેલ ટૂંકા પેલિન્ડ્રોમિક રિપીટ, CRISPR/CAS-આશ્રિત ઉત્સેચકો સાથે સેલ ફોન એમ્પ્લીફિકેશન વિના CASCADE સિસ્ટમ, 1-ethyl-3-[3-dimethylaminopropyl] કાર્બોડાઇડિમાઇડ EDC
ન્યુક્લીક એસિડ શોધના છેલ્લા પગલા તરીકે, સિગ્નલ શોધ એ ડાયગ્નોસ્ટિક પરિણામોને સીધું પ્રતિબિંબિત કરે છે અને કાર્યક્ષમ, સંવેદનશીલ અને સચોટ POCT ના વિકાસમાં એક મહત્વપૂર્ણ પરિબળ છે.ફ્લોરોસન્ટ, ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ, કલરમેટ્રિક અને મેગ્નેટિક વ્યૂહરચનાઓ જેવી વિવિધ પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને સિગ્નલો વાંચી શકાય છે.આ વિભાગમાં, અમે દરેક અભિગમ માટેના તર્કનું વર્ણન કરીએ છીએ અને માઇક્રોફ્લુઇડિક્સમાં ચેપી રોગોના મોલેક્યુલર ડાયગ્નોસ્ટિક્સની તુલના કરીએ છીએ.
ઉત્કૃષ્ટ સંવેદનશીલતા, ઓછી કિંમત, કામગીરીમાં સરળતા અને પોઈન્ટ-ઓફ-કેર વિશ્લેષણ [94, 95] ના નોંધપાત્ર ફાયદાઓને કારણે ચેપી રોગોના POCT ડાયગ્નોસ્ટિક્સ માટે ફ્લોરોસેન્સ-આધારિત વ્યૂહરચનાઓ વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.આ વ્યૂહરચનાઓ શોધી શકાય તેવા સિગ્નલ (ફ્લોરોસેન્સ એન્હાન્સમેન્ટ અથવા ક્વેન્ચિંગ) બનાવવા માટે ફ્લોરોસન્ટ ડાયઝ અને નેનોમેટરિયલ્સ જેવા લેબલવાળા ફ્લોરોફોર્સનો ઉપયોગ કરે છે.આ શોધ સૂચવે છે કે ફ્લોરોસેન્સ-આધારિત વ્યૂહરચનાઓને ડાયરેક્ટ ફ્લોરોસન્ટ લેબલિંગ, સિગ્નલ-ઓન અને સિગ્નલ-ઓફ ફ્લોરોસન્ટ ડિટેક્શન [96] માં વિભાજિત કરી શકાય છે.ડાયરેક્ટ ફ્લોરોસન્ટ લેબલ ડિટેક્શન ચોક્કસ લિગાન્ડ્સને લેબલ કરવા માટે ખાસ ફ્લોરોસન્ટ લેબલનો ઉપયોગ કરે છે જે લક્ષ્ય સાથે પસંદગીપૂર્વક બંધાયેલા હોય ત્યારે ચોક્કસ માત્રામાં ફ્લોરોસેન્સ ઉત્પન્ન કરે છે.સિગ્નલ-આધારિત ફ્લોરોસેન્સ શોધ માટે, ફ્લોરોસન્ટ સિગ્નલની ગુણવત્તા હકારાત્મક રીતે રસની તીવ્રતા સાથે સંબંધિત છે.લક્ષ્યની ગેરહાજરીમાં ફ્લોરોસેન્સની તીવ્રતા નજીવી છે અને જ્યારે લક્ષ્યની પૂરતી માત્રા હાજર હોય ત્યારે તે શોધી શકાય છે.તેનાથી વિપરિત, "સિગ્નલ-ઑફ" ફ્લોરોસેન્સ દ્વારા શોધાયેલ ફ્લોરોસેન્સની તીવ્રતા લક્ષ્યની માત્રાના વિપરિત પ્રમાણસર છે, શરૂઆતમાં મહત્તમ મૂલ્ય સુધી પહોંચે છે અને લક્ષ્ય મોટું થતાં ધીમે ધીમે ઘટતું જાય છે.ઉદાહરણ તરીકે, CRISPR-Cas13a ટાર્ગેટ-આશ્રિત ટ્રાન્સ-ક્લીવેજ મિકેનિઝમનો ઉપયોગ કરીને, Tian et al.[૯૭] આરએનએ શોધવા માટે એક નવલકથા ઓળખ વ્યૂહરચના વિકસાવી જે સીધી રીતે રિવર્સ ટ્રાન્સક્રિપ્શનને બાયપાસ કરે છે (ફિગ. 6a).પૂરક લક્ષ્ય આરએનએ સાથે બંધન પર, CRISPR-Cas13-RNA સંકુલને સક્રિય કરી શકાય છે, જે બિન-વિશિષ્ટ રિપોર્ટર આરએનએ દ્વારા ટ્રાન્સકોલેટરલ ક્લીવેજને ટ્રિગર કરે છે.ફ્લોરોસન્ટલી લેબલ થયેલ રિપોર્ટર [ફ્લોરોફોર (F)] ક્વેન્ચર (Q) દ્વારા અકબંધ હોય છે અને જ્યારે સક્રિય સંકુલ દ્વારા ક્લીવ કરવામાં આવે ત્યારે ફ્લોરોસેસ હોય છે.
ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ડિટેક્શનનો ફાયદો ઉચ્ચ શોધ ઝડપ, સરળ ઉત્પાદન, ઓછી કિંમત, વહન કરવા માટે સરળ અને સ્વચાલિત નિયંત્રણ છે.તે POCT એપ્લિકેશનો માટે એક શક્તિશાળી વિશ્લેષણાત્મક પદ્ધતિ છે.ગ્રાફીન ફિલ્ડ-ઇફેક્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટર પર આધારિત ગાઓ એટ અલ.[૯૮] 2 pg/mL (ફિગ. 6b) ની શોધ મર્યાદા સાથે બોરેલિયા બર્ગડોર્ફેરી બેક્ટેરિયામાંથી લાઇમ રોગ એન્ટિજેન્સની મલ્ટિપ્લેક્સ શોધ માટે નેનોબાયોસેન્સર વિકસાવ્યું.
પોર્ટેબિલિટી, ઓછી કિંમત, તૈયારીમાં સરળતા અને વિઝ્યુઅલ રીડિંગના ફાયદાઓથી લાભ મેળવતા, POCT એપ્લિકેશન્સમાં કલરમેટ્રિક એસેસનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે.રંગમેટ્રિક શોધ પેરોક્સિડેઝ અથવા પેરોક્સિડેઝ-જેવી નેનોમટેરિયલ્સના ઓક્સિડેશનનો ઉપયોગ કરી શકે છે, નેનોમેટરિયલ્સનું એકત્રીકરણ, અને લક્ષ્ય ન્યુક્લિક એસિડની હાજરી વિશેની માહિતીને દૃશ્યમાન રંગ ફેરફારો [99, 100, 101] માં રૂપાંતરિત કરવા માટે સૂચક રંગોનો ઉમેરો કરી શકે છે.નોંધનીય રીતે, સોનાના નેનોપાર્ટિકલ્સનો ઉપયોગ કલરમિટ્રિક વ્યૂહરચનાઓના વિકાસમાં વ્યાપકપણે થાય છે, અને ઝડપી અને નોંધપાત્ર રંગ ફેરફારોને પ્રેરિત કરવાની તેમની ક્ષમતાને કારણે, ચેપી રોગોના સીટુ નિદાન માટે POCT કલરમિટ્રિક પ્લેટફોર્મના વિકાસમાં રસ વધી રહ્યો છે [102].એક સંકલિત કેન્દ્રત્યાગી માઇક્રોફ્લુઇડિક ઉપકરણ [103] સાથે, દૂષિત દૂધના નમૂનાઓમાં ખોરાકજન્ય રોગાણુઓ 10 બેક્ટેરિયલ કોષોના સ્તરે આપમેળે શોધી શકાય છે, અને પરિણામો 65 મિનિટની અંદર દૃષ્ટિની રીતે વાંચી શકાય છે (ફિગ. 6c).
મેગ્નેટિક સેન્સિંગ તકનીકો ચુંબકીય સામગ્રીનો ઉપયોગ કરીને વિશ્લેષકોને ચોક્કસ રીતે શોધી શકે છે, અને તાજેતરના દાયકાઓમાં POCT એપ્લિકેશન્સમાં નોંધપાત્ર રસ છે.ચુંબકીય સંવેદના તકનીકોમાં કેટલાક અનન્ય ફાયદા છે જેમ કે ખર્ચાળ ઓપ્ટિકલ ઘટકોને બદલે ઓછી કિંમતની ચુંબકીય સામગ્રી.જો કે, ચુંબકીય ક્ષેત્રનો ઉપયોગ શોધ કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરે છે અને નમૂના તૈયાર કરવાનો સમય ઘટાડે છે [104].વધુમાં, જૈવિક નમૂનાઓ [105] ના નજીવા ચુંબકીય પૃષ્ઠભૂમિ સિગ્નલને કારણે ચુંબકીય ચકાસણીના પરિણામો ઉચ્ચ વિશિષ્ટતા, સંવેદનશીલતા અને ઉચ્ચ સંકેત-થી-અવાજ ગુણોત્તર દર્શાવે છે.શર્મા વગેરે.પોર્ટેબલ માઇક્રોચિપ પ્લેટફોર્મમાં મેગ્નેટિક ટનલ જંકશન આધારિત બાયોસેન્સરને એકીકૃત કર્યું.[૧૦૬] મલ્ટિપ્લેક્સ પેથોજેન્સની શોધ માટે (ફિગ. 6d).બાયોસેન્સર્સ પેથોજેન્સથી અલગ સબનાનોમોલર ન્યુક્લીક એસિડને સંવેદનશીલ રીતે શોધી કાઢે છે.
લાક્ષણિક સિગ્નલ શોધ પદ્ધતિ.Cas13a ની હાયપરલોકલાઈઝ્ડ ડિટેક્શનની વિભાવના ([97] માંથી અનુકૂલિત).b Graphene નેનોબાયોસેન્સર FET લાઇમ GroES scFv સાથે સંયોજનમાં ([98] માંથી અનુકૂલિત).c સેન્ટ્રીફ્યુગલ માઇક્રોફ્લુઇડિક ચિપમાં ફૂડબોર્ન પેથોજેન્સની મલ્ટિપ્લેક્સ શોધ માટે રંગમિત્રિક સંકેતો: લક્ષ્ય પેથોજેન્સ સાથે નંબર 1 અને નંબર 3 નમૂનાઓ અને લક્ષ્ય પેથોજેન્સ વિના નંબર 2, નંબર 4 અને નંબર 5 નમૂનાઓ ([103] માંથી અનુકૂલિત) .d બાયોસેન્સર ચુંબકીય ટનલ જંકશન પર આધારિત છે, જેમાં પ્લેટફોર્મ, બિલ્ટ-ઇન બ્લોકીંગ એમ્પ્લીફાયર, કંટ્રોલ યુનિટ અને સિગ્નલ જનરેશન/એક્વિઝિશન માટે પાવર સપ્લાયનો સમાવેશ થાય છે ([106] માંથી અનુકૂલિત).GFET Graphene FET, Escherichia coli, Escherichia coli, Salmonella typhimurium, Vibrio parahaemolyticus, Vibrio parahaemolyticus, Listeria monocytogenes, PC PC, PDMS Dimethicone, PMMA પોલિમિથાઈલ મેથાક્રાયલેટ
ઉપરોક્ત શોધ પદ્ધતિઓની ઉત્તમ લાક્ષણિકતાઓ હોવા છતાં, તેઓ હજુ પણ ગેરફાયદા ધરાવે છે.આ પદ્ધતિઓની સરખામણી કરવામાં આવે છે (કોષ્ટક 1), વિગતો સાથેની કેટલીક એપ્લિકેશનો (ગુણ અને વિપક્ષ) સહિત.
માઇક્રોફ્લુઇડિક્સ, માઇક્રોઇલેક્ટ્રોમિકેનિકલ સિસ્ટમ્સ, નેનોટેકનોલોજી અને સામગ્રી વિજ્ઞાનના વિકાસ સાથે, ચેપી રોગોની તપાસ માટે માઇક્રોફ્લુઇડિક ચિપ્સનો ઉપયોગ સતત આગળ વધી રહ્યો છે [55,96,107,108].લઘુચિત્ર સાધનો અને પ્રવાહીની ચોક્કસ હેરફેર નિદાનની ચોકસાઈ અને ખર્ચ-અસરકારકતામાં ફાળો આપે છે.તેથી, વધુ વિકાસ માટે, ચિપ્સને ઑપ્ટિમાઇઝ અને અપગ્રેડ કરવાના પ્રયાસો કરવામાં આવ્યા છે, જેના પરિણામે વિવિધ માળખાં અને કાર્યો સાથે વિવિધ માઇક્રોફ્લુઇડિક ચિપ્સ મળી આવે છે.અહીં અમે સંક્ષિપ્તમાં માઇક્રોફ્લુઇડિક પ્લેટફોર્મના કેટલાક સામાન્ય પ્રકારો રજૂ કરીએ છીએ અને તેમની લાક્ષણિકતાઓ (ગુણ અને વિપક્ષ)ની તુલના કરીએ છીએ.વધુમાં, નીચે સૂચિબદ્ધ મોટાભાગના ઉદાહરણો મુખ્યત્વે SARS-CoV-2 સામે લડવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે.
LOCC એ સૌથી સામાન્ય લઘુચિત્ર જટિલ વિશ્લેષણાત્મક પ્રણાલીઓ છે અને તેમની કામગીરી અત્યંત લઘુચિત્ર, સંકલિત, સ્વયંસંચાલિત અને નમૂનાના ઇન્જેક્શન અને તૈયારી, પ્રવાહ નિયંત્રણ અને પ્રવાહી શોધ [109, 110] થી સમાંતર છે.પ્રવાહીને કાળજીપૂર્વક ડિઝાઇન કરેલી ભૂમિતિ અને દબાણના ઢાળ, કેશિલરી ક્રિયા, ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક્સ, ચુંબકીય ક્ષેત્રો અને એકોસ્ટિક તરંગો [111] જેવી ઘણી ભૌતિક અસરોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દ્વારા હેરફેર કરવામાં આવે છે.LOCC ઉચ્ચ-થ્રુપુટ સ્ક્રીનીંગ અને બહુવિધ શોધમાં ઉત્તમ ફાયદા દર્શાવે છે, જેમાં ઝડપી વિશ્લેષણ ગતિ, નાના નમૂનાનું કદ, ઓછી વીજ વપરાશ અને ઉચ્ચ સંચાલન અને કામગીરી કાર્યક્ષમતા છે;જોકે, LOCC ઉપકરણો ખૂબ જ નાજુક છે, અને ઉત્પાદન, પેકેજિંગ અને ઇન્ટરફેસિંગ છે.જો કે, મલ્ટિપ્લેક્સીંગ અને પુનઃઉપયોગને ભારે મુશ્કેલીઓનો સામનો કરવો પડે છે [96].અન્ય પ્લેટફોર્મની તુલનામાં, LOCC પાસે મહત્તમ એપ્લિકેશન વિવિધતા અને શ્રેષ્ઠ ટેક્નોલોજી સુસંગતતાના સંદર્ભમાં અનન્ય ફાયદા છે, પરંતુ તેના ગેરફાયદા પણ સ્પષ્ટ છે, એટલે કે ઉચ્ચ જટિલતા અને નબળી પુનરાવર્તિતતા.બાહ્ય પંપ પર નિર્ભરતા, જે મોટાભાગે ભારે અને ખર્ચાળ હોય છે, તે POCT માં તેમના ઉપયોગને વધુ મર્યાદિત કરે છે.
COVID-19 ફાટી નીકળતી વખતે, LOCC ને ઘણું ધ્યાન મળ્યું.તે જ સમયે, ત્યાં ઘણી નવી ચિપ્સ છે જે ઘણી તકનીકોને જોડે છે.ઉદાહરણ તરીકે, સ્માર્ટફોનનો હવે પોર્ટેબલ એનાલિટિક્સ ડિવાઇસ તરીકે વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે અને તેમાં LOCC એકીકરણની મોટી સંભાવના છે.સન એટ અલ.[21] LAMP નો ઉપયોગ કરીને SARS-CoV-2 સહિત પાંચ પેથોજેન્સના ચોક્કસ ન્યુક્લીક એસિડ સિક્વન્સને મલ્ટિપ્લેક્સીંગ કરવાની મંજૂરી આપે છે અને પ્રતિક્રિયાના અંત પછી 1 કલાકની અંદર સ્માર્ટફોનનો ઉપયોગ કરીને તેનું વિશ્લેષણ કરવાની મંજૂરી આપે છે તે માઇક્રોફ્લુઇડિક ચિપ બનાવી છે.બીજા ઉદાહરણ તરીકે, સુન્દા એટ અલ.[૧૧૨] સ્માર્ટફોનનો ઉપયોગ કરીને SARS-CoV-2 RNA લક્ષ્યોની સીધી અને સંવેદનશીલ તપાસ માટે મોલેક્યુલર સ્વિચ [કેટાલિટીક એમ્પ્લીફિકેશન બાય મોલેક્યુલર ટ્રાન્ઝિશન સ્ટેટ સ્વીચ (CATCH)] બનાવ્યું. CATCH એ પોર્ટેબલ LOCC સાથે સુસંગત છે અને શ્રેષ્ઠ કામગીરી પ્રાપ્ત કરે છે (અંદાજે 8 RNA કોપી/μl; ઓરડાના તાપમાને < 1 h) [112]. CATCH એ પોર્ટેબલ LOCC સાથે સુસંગત છે અને શ્રેષ્ઠ કામગીરી પ્રાપ્ત કરે છે (અંદાજે 8 RNA કોપી/μl; ઓરડાના તાપમાને < 1 h) [112]. કૅચ совместим с портативным LOCC и обеспечивает превосходную производительность (примерно 8 копий РНК/мкл; < 1. 12) CATCH પોર્ટેબલ LOCC સાથે સુસંગત છે અને ઉત્તમ થ્રુપુટ પ્રદાન કરે છે (અંદાજે 8 RNA કોપી/µl; ઓરડાના તાપમાને < 1 h) [112]. 与便携式LOCC 兼容并具有卓越的性能（大约8 RNA 拷贝/μl；室温下< 1 小时）.[112] 与便携式LOCC 兼容并具有卓越的性能（大约8 RNA 拷贝/μl；室温下< 1 小时）.[112] CATCH совместим с портативными LOCC и обладает превосходной производительностью (примерно 8 копий РНК/мкл; < 1 чари 12) CATCH પોર્ટેબલ LOCCs સાથે સુસંગત છે અને તે ઉત્તમ પ્રદર્શન ધરાવે છે (અંદાજે 8 RNA કોપી/µl; ઓરડાના તાપમાને < 1 કલાક) [112].વધુમાં, મોલેક્યુલર ડાયગ્નોસ્ટિક્સ માટેના LOCC ઉપકરણો પણ વેક્યૂમ, સ્ટ્રેચ અને ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ જેવા કેટલાક ડ્રાઇવિંગ ફોર્સનો ઉપયોગ કરે છે.કાંગ એટ અલ.[૧૧૩] વેક્યુમ પ્લાઝમોનિક લિક્વિડ પીસીઆર ચિપનો ઉપયોગ કરીને ક્ષેત્રમાં કોવિડ-19ના ઝડપી અને માત્રાત્મક નિદાન માટે રીઅલ-ટાઇમ, અલ્ટ્રા-ફાસ્ટ નેનોપ્લાઝ્મા-ઓન-એ-ચીપ પીસીઆરનું નિદર્શન કર્યું.લિ એટ અલ.[૧૧૪] ત્યારબાદ સ્ટ્રેચ-ડ્રાઇવ માઇક્રોફ્લુઇડિક ચિપ વિકસાવી જેણે COVID-19નું નિદાન સક્ષમ કર્યું.નમૂના ગુણાત્મક રીતે હકારાત્મક કે નકારાત્મક છે તે નક્કી કરવા માટે પ્લેટફોર્મ RT-LAMP એમ્પ્લીફિકેશન સિસ્ટમનો ઉપયોગ કરે છે.ત્યારબાદ, રામચંદ્રન વગેરે.[115] આઇસોટાકોફોરેસીસ (ITP) નો ઉપયોગ કરીને યોગ્ય ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ ગ્રેડિયન્ટ્સ હાંસલ કર્યા, જે માઇક્રોફ્લુઇડિક્સમાં લાગુ કરાયેલ પસંદગીયુક્ત આયન ફોકસિંગ ટેકનિક છે.ITP સાથે, કાચા નાસોફેરિંજલ સ્વેબ નમૂનાઓમાંથી લક્ષ્ય આરએનએ આપોઆપ શુદ્ધ થઈ શકે છે.પછી રામચંદ્રન વગેરે.[૧૧૫] આ ITP શુદ્ધિકરણને ITP-એન્હાન્સ્ડ LAMP અને CRISPR એસેસ સાથે જોડીને લગભગ 35 મિનિટમાં માનવ નાસોફેરિંજલ સ્વેબ અને ક્લિનિકલ નમૂનાઓમાં SARS-CoV-2 શોધી કાઢ્યું.વધુમાં, નવા વિચારો સતત ઉભરી રહ્યા છે.જાધવ વગેરે.[૧૧૬] વર્ટિકલી ઓરિએન્ટેડ ગોલ્ડ/સિલ્વર-કોટેડ કાર્બન નેનોટ્યુબ અથવા ડિસ્પોઝેબલ ઇલેક્ટ્રોસ્પન માઇક્રો/નેનોટ્યુબ્સ ધરાવતા માઇક્રોફ્લુઇડિક ઉપકરણ સાથે સંયોજનમાં સપાટી-ઉન્નત રમન સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી પર આધારિત ડાયગ્નોસ્ટિક સ્કીમનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો.મેમ્બ્રેન-ફંક્શનલ બિલ્ટ-ઇન ફિલ્ટર માઇક્રોચેનલ નિકાલજોગ છે.ઉપકરણ શરીરના વિવિધ પ્રવાહી/સ્ત્રાવ જેમ કે લાળ, નાસોફેરિન્ક્સ અને આંસુમાંથી વાયરસને શોષી લે છે.આમ, વાયરસ ટાઇટર વિપુલ પ્રમાણમાં છે અને રામન હસ્તાક્ષર દ્વારા વાયરસને ચોક્કસ રીતે ઓળખી શકાય છે.
LOAD એ એક કેન્દ્રત્યાગી માઇક્રોફ્લુઇડિક પ્લેટફોર્મ છે જેમાં તમામ પ્રક્રિયાઓ ફ્રીક્વન્સી પ્રોટોકોલ દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે જે માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર્ડ સબસ્ટ્રેટ [110]ને ફેરવે છે.LOAD ઉપકરણ એક મહત્વપૂર્ણ ચાલક બળ તરીકે કેન્દ્રત્યાગી બળનો ઉપયોગ કરીને લાક્ષણિકતા ધરાવે છે.પ્રવાહી પણ કેશિલરી, યુલર અને કોરિઓલિસ દળોને આધિન છે.સેન્ટ્રીફ્યુજ ઉપકરણનો ઉપયોગ કરીને, વધારાના બાહ્ય ટ્યુબિંગ, પંપ, એક્ટ્યુએટર્સ અને સક્રિય વાલ્વની જરૂરિયાતને દૂર કરીને, રેડિયલ ઇનવર્ડથી બહારની સ્થિતિ સુધી સતત પ્રવાહી કામગીરીમાં વિશ્લેષણ કરવામાં આવે છે.ટૂંકમાં, એક નિયંત્રણ પદ્ધતિ કામગીરીને સરળ બનાવે છે.લોડ સેન્ટરથી સમાન અંતરે સમાન માઇક્રોફ્લુઇડિક ચેનલમાં પ્રવાહી પર કાર્ય કરતા દળો સમાન છે, જે ચેનલ માળખાને પુનરાવર્તિત કરવાનું શક્ય બનાવે છે.આમ, LOAD સાધનો પરંપરાગત LOCC સાધનો કરતાં ડિઝાઇન અને ઉત્પાદન માટે સરળ અને વધુ આર્થિક છે, જ્યારે પ્રતિક્રિયાઓ મોટાભાગે સ્વતંત્ર અને સમાંતર હોય છે;જો કે, કેન્દ્રત્યાગી સાધનોની ઉચ્ચ યાંત્રિક શક્તિને કારણે, ઉપલબ્ધ ચિપ સામગ્રી મર્યાદિત છે અને નાના વોલ્યુમો મુશ્કેલ છે.કાર માટે.તે જ સમયે, મોટાભાગના LOAD ઉપકરણો ફક્ત એક જ ઉપયોગ માટે રચાયેલ છે, જે મોટા પાયે તપાસ [96, 117, 118, 119] માટે ખર્ચાળ છે.
તાજેતરના દાયકાઓમાં, LOAD, જે સૌથી આશાસ્પદ માઇક્રોફ્લુઇડિક ઉપકરણોમાંનું એક માનવામાં આવે છે, તેને સંશોધકો અને ઉત્પાદકો તરફથી નોંધપાત્ર ધ્યાન આપવામાં આવ્યું છે.આમ, LOAD ને વ્યાપક સ્વીકૃતિ મળી છે અને તેનો ઉપયોગ ચેપી રોગાણુઓ [120, 121, 122, 123, 124]ના મોલેક્યુલર ડાયગ્નોસ્ટિક્સ માટે કરવામાં આવ્યો છે, ખાસ કરીને COVID-19 ફાટી નીકળ્યા દરમિયાન.ઉદાહરણ તરીકે, 2020 ના અંતમાં, જી એટ અલ.[60] ગળાના સ્વેબ નમુનાઓમાં SARS-CoV-2 અને ઈન્ફલ્યુએન્ઝા A અને B ચેપની ઝડપી અને સ્વયંસંચાલિત સમાંતર શોધ માટે સીધી RT-qPCR પરીક્ષાનું નિદર્શન કર્યું.પછી Xiong એટ અલ.[૭૪] 40 મિનિટની અંદર SARS-CoV-2 સહિત સાત માનવ શ્વાસોચ્છવાસના કોરોનાવાયરસની ઝડપી, સચોટ અને એક સાથે શોધ માટે LAMP-સંકલિત ડિસ્કોઇડ માઇક્રોફ્લુઇડિક પ્લેટફોર્મ રજૂ કર્યું.2021 ની શરૂઆતમાં, ડી ઓલિવેરા એટ અલ.[૭૩] કોવિડ-19ના RT-LAMP મોલેક્યુલર નિદાન માટે, આંગળીના ટેરવે રોટેટર વડે મેન્યુઅલી સંચાલિત પોલિસ્ટરીન ટોનર સેન્ટ્રીફ્યુગલ માઇક્રોફ્લુઇડિક ચિપનું નિદર્શન કર્યું.ત્યારબાદ, ડીગ્નાન એટ અલ.[૩૯] SARS-CoV-2 RNA ના શુદ્ધિકરણ માટે સ્વયંસંચાલિત પોર્ટેબલ સેન્ટ્રીફ્યુજ માઇક્રોડિવાઈસ સીધા જ બકલ સ્વેબ વિભાગોમાંથી રજૂ કર્યું.મેદવેદ એટ અલ.[૫૩] 10 કોપી/μL ની તપાસ મર્યાદા અને 15 મિનિટની ન્યૂનતમ ચક્ર થ્રેશોલ્ડ સાથે નાના વોલ્યુમ ફરતી માઇક્રોફ્લુઇડિક ફ્લોરોસન્ટ ચિપ સાથે ઇનલાઇન SARS-CoV-2 એરોસોલ સેમ્પલિંગ સિસ્ટમનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો.સુઆરેઝ એટ અલ.[૭૫] તાજેતરમાં LAMP નો ઉપયોગ કરીને ગરમી-નિષ્ક્રિય નાસોફેરિંજલ સ્વેબ નમૂનાઓમાં SARS-CoV-2 RNA ની સીધી તપાસ માટે સંકલિત મોડ્યુલર સેન્ટ્રીફ્યુગલ માઇક્રોફ્લુઇડિક પ્લેટફોર્મના વિકાસની જાણ કરવામાં આવી છે.આ ઉદાહરણો COVID-19 ના મોલેક્યુલર ડાયગ્નોસ્ટિક્સમાં LOAD ના મહાન ફાયદા અને વચન દર્શાવે છે.
1945માં મુલર અને ક્લેગે [125] સૌપ્રથમ ફિલ્ટર પેપર અને પેરાફિનનો ઉપયોગ કરીને કાગળ પર માઇક્રોફ્લુઇડિક ચેનલો રજૂ કરી.2007 માં, વ્હાઇટસાઇડ્સ જૂથ [126] પ્રોટીન અને ગ્લુકોઝ પરીક્ષણ માટે પ્રથમ કાર્યાત્મક પેપર પ્લેટફોર્મ બનાવ્યું.માઇક્રોફ્લુઇડિક્સ માટે કાગળ એક આદર્શ સબસ્ટ્રેટ બની ગયો છે.પેપરમાં હાઇડ્રોફિલિસિટી અને છિદ્રાળુ માળખું, ઉત્કૃષ્ટ બાયોકોમ્પેટિબિલિટી, હલકો વજન, લવચીકતા, ફોલ્ડિબિલિટી, ઓછી કિંમત, ઉપયોગમાં સરળતા અને સગવડતા જેવા સહજ ગુણધર્મો છે.ક્લાસિકલ µPAD માં પેપર સબસ્ટ્રેટ પર બનેલ હાઈડ્રોફિલિક/હાઈડ્રોફોબિક સ્ટ્રક્ચર્સનો સમાવેશ થાય છે.ત્રિ-પરિમાણીય બંધારણના આધારે, μPAD ને દ્વિ-પરિમાણીય (2D) અને ત્રિ-પરિમાણીય (3D) μPAD માં વિભાજિત કરી શકાય છે.2D µPADs માઇક્રોફ્લુઇડિક ચેનલો બનાવવા માટે હાઇડ્રોફોબિક સીમાઓ બનાવીને બનાવવામાં આવે છે, જ્યારે 3D µPAD સામાન્ય રીતે 2D માઇક્રોફ્લુઇડિક કાગળના સ્તરોના સ્ટેક્સમાંથી બનાવવામાં આવે છે, કેટલીકવાર પેપર ફોલ્ડિંગ, સ્લિપ તકનીકો, ઓપન ચેનલો અને 3D પ્રિન્ટીંગ [96] દ્વારા.μPAD પર જલીય અથવા જૈવિક પ્રવાહી મુખ્યત્વે બાહ્ય શક્તિના સ્ત્રોત વિના રુધિરકેશિકા બળ દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે, રીએજન્ટના પૂર્વ-સંગ્રહ, નમૂનાનું સંચાલન અને મલ્ટિપ્લેક્સ શોધની સુવિધા આપે છે.જો કે, સચોટ પ્રવાહ નિયંત્રણ અને મલ્ટિપ્લેક્સ શોધમાં અપૂરતી શોધ ઝડપ, સંવેદનશીલતા અને પુનઃઉપયોગીતા [96, 127, 128, 129, 130] દ્વારા અવરોધ આવે છે.
અસામાન્ય માઇક્રોફ્લુઇડિક પ્લેટફોર્મ તરીકે, HCV, HIV, અને SARS-CoV-2 [131, 132] જેવા ચેપી રોગોના પરમાણુ નિદાન માટે μPAD ને વ્યાપકપણે પ્રોત્સાહન આપવામાં આવ્યું છે અને વિકસાવવામાં આવ્યું છે.HCV ની પસંદગીયુક્ત અને સંવેદનશીલ તપાસ માટે, Tengam et al.[૧૩૩] પાયરોલિડિનાઇલ પેપ્ટાઇડ પર આધારિત અત્યંત વિશિષ્ટ ન્યુક્લીક એસિડ ચકાસણીનો ઉપયોગ કરીને ફ્લોરોસન્ટ પેપર પર આધારિત નવલકથા બાયોસેન્સર વિકસાવ્યું.ન્યુક્લિક એસિડ એમિનો જૂથો અને એલ્ડિહાઇડ જૂથો વચ્ચેના ઘટાડાના આલ્કિલેશન દ્વારા આંશિક રીતે ઓક્સિડાઇઝ્ડ સેલ્યુલોઝ પેપર પર સહસંયોજક રીતે સ્થિર થાય છે, અને તપાસ ફ્લોરોસેન્સ પર આધારિત છે.આ સિગ્નલો સેલ ફોન કેમેરા સાથે પોર્ટેબલ ફ્લોરોસન્ટ કેમેરા સાથે ખાસ બનાવેલા ગેજેટ દ્વારા વાંચી શકાય છે.ત્યારબાદ, લુ એટ અલ.[134] ડીએનએ રેડોક્સ સૂચક તરીકે મેથિલિન બ્લુનો ઉપયોગ કરીને ડીએનએ હાઇબ્રિડાઇઝેશન દ્વારા એચઆઇવી લક્ષ્યની શોધ માટે નિકલ/ગોલ્ડ નેનોપાર્ટિકલ્સ/કાર્બન નેનોટ્યુબ્સ/પોલીવિનાઇલ આલ્કોહોલ ઓર્ગેનોમેટાલિક ફ્રેમવર્ક કમ્પોઝીટ પર આધારિત પેપર આધારિત લવચીક ઇલેક્ટ્રોડ ડિઝાઇન કર્યું.તાજેતરમાં, ચૌધરી એટ અલ.[135] કોવિડ-19 વિશ્લેષક શોધ માટે LAMP અને પોર્ટેબલ ઇમેજિંગ ટેક્નોલોજી સાથે સંયોજનમાં કાચા દર્દીની લાળનો ઉપયોગ કરીને પોઈન્ટ-ઓફ-કેર µPAD પરીક્ષણ માટે અનુમાનિત પ્લેટફોર્મ ડિઝાઇન રજૂ કરી.
પાર્શ્વીય પ્રવાહ પરીક્ષણો કેશિલરી દળો દ્વારા પ્રવાહીને માર્ગદર્શન આપે છે અને છિદ્રાળુ અથવા માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર્ડ સબસ્ટ્રેટ્સની ભીનીતા અને લાક્ષણિકતાઓ દ્વારા પ્રવાહીની હિલચાલને નિયંત્રિત કરે છે.લેટરલ ફ્લો ડિવાઇસમાં સેમ્પલ, કન્જુગેટ, ઇન્ક્યુબેટર અને ડિટેક્શન અને શોષક પેડ્સનો સમાવેશ થાય છે.એલએફએમાં ન્યુક્લીક એસિડના પરમાણુઓ ચોક્કસ બાઇન્ડર્સને ઓળખે છે જે બાઈન્ડિંગ સાઇટ પર પહેલાથી જ સંગ્રહિત હોય છે અને સંકુલ તરીકે જોડાય છે.જેમ જેમ પ્રવાહી ઇન્ક્યુબેશન અને ડિટેક્શન પ્લેટ્સમાંથી પસાર થાય છે તેમ, પરીક્ષણ અને નિયંત્રણ રેખાઓ પર સ્થિત કેપ્ચર પરમાણુઓ દ્વારા સંકુલને કેપ્ચર કરવામાં આવે છે, જે નરી આંખે સીધા વાંચી શકાય તેવા પરિણામો દર્શાવે છે.સામાન્ય રીતે, LFA 2-15 મિનિટમાં પૂર્ણ કરી શકાય છે, જે પરંપરાગત શોધ કરતાં વધુ ઝડપી છે.વિશિષ્ટ મિકેનિઝમને લીધે, LFA ને થોડા ઓપરેશનની જરૂર પડે છે અને વધારાના સાધનોની જરૂર પડતી નથી, જે તેને ખૂબ જ વપરાશકર્તા મૈત્રીપૂર્ણ બનાવે છે.તેનું ઉત્પાદન અને લઘુચિત્ર બનાવવું સરળ છે અને કાગળ આધારિત સબસ્ટ્રેટની કિંમત ઓછી છે.જો કે, તેનો ઉપયોગ માત્ર ગુણાત્મક પૃથ્થકરણ માટે થાય છે, અને જથ્થાત્મક શોધ ખૂબ જ મુશ્કેલ છે, અને મલ્ટીપ્લેક્સીંગ ક્ષમતા અને થ્રુપુટ ખૂબ જ મર્યાદિત છે, અને એક સમયે માત્ર એક પર્યાપ્ત ન્યુક્લિક એસિડ શોધી શકાય છે [96,110,127].
જો કે LFA ની મોટાભાગની એપ્લિકેશનો ઇમ્યુનોએસેઝ પર કેન્દ્રિત છે, માઇક્રોફ્લુઇડિક ચિપ્સમાં મોલેક્યુલર ડાયગ્નોસ્ટિક્સ માટે LFA નો ઉપયોગ પણ અસરકારક અને લોકપ્રિય છે [136].હેપેટાઇટિસ બી વાયરસના કિસ્સામાં, HIV અને SARS-CoV-2 LFA Gong et al.[૧૩૭] એક અપ-રૂપાંતર નેનોપાર્ટિકલ એલએફએ પ્લેટફોર્મનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો અને HBV ન્યુક્લિક એસિડ જેવા બહુવિધ લક્ષ્યોની સંવેદનશીલ અને જથ્થાત્મક શોધ દ્વારા આ લઘુત્તમ અને પોર્ટેબલ પ્લેટફોર્મની વૈવિધ્યતાને દર્શાવી.વધુમાં, ફુ એટ અલ.[૧૩૮] નીચી સાંદ્રતામાં HIV-1 DNA ના જથ્થાત્મક પૃથ્થકરણ માટે સપાટી-ઉન્નત રમન સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી પર આધારિત નવલકથા LFA દર્શાવ્યું.SARS-CoV-2 ની ઝડપી અને સંવેદનશીલ તપાસ માટે, લિયુ એટ અલ.[૮૫] એક માઇક્રોફ્લુઇડિક સિસ્ટમમાં RT-RPA અને યુનિવર્સલ લેટરલ ફ્લો ડિટેક્શન સિસ્ટમને સંયોજિત કરીને માઇક્રોફ્લુઇડિક-સંકલિત RPA લેટરલ ફ્લો વિશ્લેષણ વિકસાવ્યું.
વિવિધ માઇક્રોફ્લુઇડિક પ્લેટફોર્મનો ઉપયોગ ચોક્કસ અભ્યાસના આધારે બદલાય છે, પ્લેટફોર્મની ક્ષમતાઓ અને ફાયદાઓનો સંપૂર્ણ લાભ લે છે.પરવડે તેવા વાલ્વ, પંપ અને નળીઓ સાથે, LOCC એ એપ્લીકેશનની વિવિધતા અને વિકાસ માટે સૌથી મોટી જગ્યા સાથે આંતર કાર્યક્ષમતા માટેનું સૌથી વ્યાપક પ્લેટફોર્મ છે.તેથી, અમે આશા રાખીએ છીએ અને ભલામણ કરીએ છીએ કે પ્રથમ પ્રયાસ તરીકે LOCC ખાતે નવા અભ્યાસો હાથ ધરવામાં આવે અને શરતોને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવામાં આવે.વધુમાં, સિસ્ટમમાં વધુ કાર્યક્ષમ અને સચોટ પદ્ધતિઓ શોધવા અને ઉપયોગમાં લેવાની અપેક્ષા છે.LOAD હાલના LOCC ઉપકરણોમાંથી પ્રવાહીના ચોક્કસ નિયંત્રણમાં ઉત્કૃષ્ટ છે અને બાહ્ય ડ્રાઈવોની જરૂરિયાત વિના કેન્દ્રત્યાગી બળ દ્વારા સિંગલ ડ્રાઈવોમાં અનન્ય ફાયદા દર્શાવે છે, જ્યારે સમાંતર પ્રતિભાવો અલગ અને સિંક્રનાઈઝ થઈ શકે છે.આમ, ભવિષ્યમાં, LOAD ઓછા મેન્યુઅલ ઓપરેશન્સ અને વધુ પરિપક્વ અને સ્વચાલિત તકનીકો સાથેનું મુખ્ય માઇક્રોફ્લુઇડિક પ્લેટફોર્મ બનશે.µPAD પ્લેટફોર્મ ઓછી કિંમત, એકલ ઉપયોગ નિદાન માટે LOCC અને કાગળ આધારિત સામગ્રીના ફાયદાઓને જોડે છે.તેથી, ભાવિ વિકાસ માટે અનુકૂળ અને સુસ્થાપિત તકનીકો પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવું જોઈએ.વધુમાં, એલએફએ નગ્ન આંખની તપાસ માટે યોગ્ય છે, જે નમૂનાના વપરાશને ઘટાડવા અને તપાસને ઝડપી બનાવવાનું વચન આપે છે.એક વિગતવાર પ્લેટફોર્મ સરખામણી કોષ્ટક 2 માં બતાવવામાં આવી છે.
ડિજિટલ વિશ્લેષણ નમૂનાને ઘણા માઇક્રોરેક્ટર્સમાં વિભાજિત કરે છે, જેમાંના પ્રત્યેક લક્ષ્ય અણુઓની અલગ સંખ્યા ધરાવે છે [139, 140].ડિજિટલ એસેસ સતત તબક્કામાં નહીં પણ માઇક્રોન સ્કેલ કમ્પાર્ટમેન્ટમાં એકસાથે અને વ્યક્તિગત રીતે હજારો સમાંતર બાયોકેમિકલ પ્રયોગો કરીને સંપૂર્ણ પરિમાણ કરવા માટે નોંધપાત્ર લાભો પ્રદાન કરે છે.પરંપરાગત માઇક્રોફ્લુઇડિક્સની તુલનામાં, કમ્પાર્ટમેન્ટ પ્રતિક્રિયાઓ નમૂનાની માત્રા ઘટાડી શકે છે, પ્રતિક્રિયા કાર્યક્ષમતા વધારી શકે છે, અને ચેનલો, પંપ, વાલ્વ અને કોમ્પેક્ટ ડિઝાઇનની જરૂરિયાત વિના અન્ય વિશ્લેષણાત્મક પદ્ધતિઓ સાથે સરળતાથી સંકલિત થઈ શકે છે [141, 142, 143, 144, 145, 146, 147].નીચેની બે પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ ઉકેલોના એકસમાન અને સચોટ વિભાજનને પ્રાપ્ત કરવા માટે કરવામાં આવે છે, જેમાં રીએજન્ટ્સ અને સેમ્પલ જેવા કે કોષો, ન્યુક્લીક એસિડ અને અન્ય કણો અથવા પરમાણુઓનો સમાવેશ થાય છે: (1) પ્રવાહી ઇન્ટરફેસની અસ્થિરતાનું શોષણ કરતા ડ્રોપ ઇમલ્સન્સ;(2) એરે ડિવિઝન ઉપકરણના ભૌમિતિક અવરોધો દ્વારા હાથ ધરવામાં આવે છે.પ્રથમ પદ્ધતિમાં, માઇક્રોચેનલ્સમાં રીએજન્ટ્સ અને નમૂનાઓ ધરાવતા ટીપાં નિષ્ક્રિય પદ્ધતિઓ દ્વારા બનાવી શકાય છે જેમ કે સહ-પ્રવાહ, ક્રોસફ્લો, ફ્લો ફોકસિંગ, સ્ટેજ્ડ ઇમલ્સિફિકેશન, માઇક્રોચેનલ ઇમલ્સિફિકેશન, અને મેમ્બ્રેન સ્નિગ્ધ શીયર ફોર્સ દ્વારા અને ચેનલ ચેન્જ સાથે ઇમલ્સિફિકેશન.સ્થાનિકીકરણ [143, 145, 146, 148, 149] અથવા સક્રિય પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને [150, 151], જે વિદ્યુત, ચુંબકીય, થર્મલ અને યાંત્રિક નિયંત્રણ દ્વારા વધારાની ઊર્જા રજૂ કરે છે.પછીના અભિગમમાં, માઇક્રોફ્લુઇડિક ચેમ્બરમાં પ્રવાહીના જથ્થાની શ્રેષ્ઠ એકરૂપતા સમાન કદની અવકાશી રચનાઓ, જેમ કે માઇક્રોપિટ્સ અને સપાટી એરે [152,153,154] રાખીને વહેંચવામાં આવે છે.નોંધનીય રીતે, ટીપાં એ મુખ્ય પ્રવાહ વિભાગો છે જે ડિજિટલ માઇક્રોફ્લુઇડિક્સ (DMF) પર આધારિત ઇલેક્ટ્રોડ એરે પર પણ જનરેટ અને હેરફેર કરી શકાય છે.ડાઇલેક્ટ્રિક્સનું ઇલેક્ટ્રોવેટિંગ એ શ્રેષ્ઠ અભ્યાસ કરાયેલ DMF સિદ્ધાંતોમાંનું એક છે, કારણ કે ડાઇલેક્ટ્રિક્સનું ઇલેક્ટ્રોવેટિંગ વ્યક્તિગત ટીપાંના ચોક્કસ મેનીપ્યુલેશનને મંજૂરી આપે છે, વિવિધ બાજુઓ [141, 144]માંથી પસાર થતા પ્રવાહી અને અસમપ્રમાણ વિદ્યુત સંકેતોના આકારને નિયંત્રિત કરે છે.ડીએમએફમાં ટીપાં સાથેની મુખ્ય કામગીરીમાં સૉર્ટિંગ, સ્પ્લિટિંગ અને મર્જિંગનો સમાવેશ થાય છે [151, 155, 156], જે વિશ્લેષણના વિવિધ ક્ષેત્રોમાં, ખાસ કરીને મોલેક્યુલર ડિટેક્શન [157, 158, 159]માં લાગુ કરી શકાય છે.
ડિજિટલ ન્યુક્લિક એસિડ ડિટેક્શન એ પરંપરાગત પીસીઆર અને ક્વોન્ટિટેટિવ ​​રીઅલ-ટાઇમ પીસીઆર (qPCR)ને અનુસરીને ત્રીજી પેઢીની મોલેક્યુલર ડાયગ્નોસ્ટિક ટેક્નોલોજી છે, જે હાઇ-થ્રુપુટ સિક્વન્સિંગ અને લિક્વિડ બાયોપ્સી સાથે સમાંતર છે.છેલ્લા બે દાયકાઓમાં, ચેપી રોગાણુઓ [160, 161, 162]ના મોલેક્યુલર ડાયગ્નોસ્ટિક્સના ક્ષેત્રમાં ડિજિટલ ન્યુક્લિક એસિડ્સ ઝડપથી વિકસિત થયા છે.ડિજિટલ ન્યુક્લીક એસિડ શોધની સંપૂર્ણ પ્રમાણીકરણ દરેક વ્યક્તિગત કમ્પાર્ટમેન્ટમાં પ્રવેશવાની સમાન સંભાવના છે તેની ખાતરી કરવા માટે નમૂનાઓ અને રીએજન્ટ્સને વ્યક્તિગત કમ્પાર્ટમેન્ટમાં પેક કરીને શરૂ થાય છે.સૈદ્ધાંતિક રીતે, દરેક વિભાગને બહુવિધ લક્ષ્ય ક્રમ સોંપવામાં આવી શકે છે, અથવા સ્વતંત્ર માઇક્રોએક્શન સિસ્ટમ ન હોઈ શકે.ઉપર વર્ણવેલ વિવિધ સેન્સિંગ મિકેનિઝમ્સ દ્વારા, ચોક્કસ થ્રેશોલ્ડથી ઉપર સિગ્નલ જનરેટ કરતા માઇક્રોબાયલ ટાર્ગેટ સિક્વન્સવાળા કમ્પાર્ટમેન્ટ્સને નરી આંખે અથવા મશીન દ્વારા વિઝ્યુઅલાઈઝ કરી શકાય છે અને તેને પોઝિટિવ તરીકે લેબલ કરવામાં આવે છે, જ્યારે અન્ય કમ્પાર્ટમેન્ટ કે જે થ્રેશોલ્ડની નીચે સિગ્નલ જનરેટ કરે છે તેને સકારાત્મક તરીકે લેબલ કરવામાં આવે છે. .નકારાત્મક, જે દરેક વિભાગ માટે સંકેતને બુલિયન બનાવે છે.આમ, બનાવેલ કમ્પાર્ટમેન્ટ્સની સંખ્યા અને પ્રતિક્રિયા પછી હકારાત્મક પરિણામોના દરની ગણતરી કરીને, પરીક્ષણ નમૂનાઓની મૂળ નકલોને પોઈસન વિતરણ સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને પ્રમાણભૂત વળાંકની જરૂર વગર મેચ કરી શકાય છે, જે નિયમિત જથ્થાત્મક વિશ્લેષણ માટે જરૂરી છે. qPCR તરીકે.[૧૬૩] પરંપરાગત મોલેક્યુલર ડાયગ્નોસ્ટિક પદ્ધતિઓની તુલનામાં, ડિજિટલ ન્યુક્લિક એસિડ શોધમાં ઉચ્ચ ડિગ્રી ઓટોમેશન, ઉચ્ચ વિશ્લેષણ ગતિ અને સંવેદનશીલતા, ઓછા રીએજન્ટ્સ, ઓછા દૂષણ અને સરળ ડિઝાઇન અને ઉત્પાદન છે.આ કારણોસર, મોલેક્યુલર ડાયગ્નોસ્ટિક્સ માટે, એમ્પ્લીફિકેશન અને સિગ્નલ રીડઆઉટ તકનીકોને જોડીને, SARS-CoV-2 ના ગંભીર ફાટી નીકળતી વખતે ડિજિટલ એસેસનો ઉપયોગ, ખાસ કરીને ડ્રોપ-આધારિત પદ્ધતિઓનો સારી રીતે અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે.ઉદાહરણ તરીકે, યીન એટ અલ.[૧૬૪] માઇક્રોફ્લુઇડિક ચિપમાં SARS-CoV-2 માં ORF1ab, N, અને RNase P જનીનોને શોધવા માટે સંયુક્ત ટીપું ડિજિટલ અને ઝડપી PCR પદ્ધતિઓ.નોંધપાત્ર રીતે, સિસ્ટમ 115 સેકન્ડની અંદર હકારાત્મક સિગ્નલને ઓળખવામાં સક્ષમ હતી, જે પરંપરાગત પીસીઆર કરતા ઝડપી છે, જે પોઈન્ટ-ઓફ-કેર ડિટેક્શન (આકૃતિ 7a)માં તેની અસરકારકતા દર્શાવે છે.ડોંગ એટ અલ.[165], સો એટ અલ.[157], ચેન એટ અલ.[૧૬૬] અને અલ્ટેરી એટ અલ.[૧૬૭] પ્રભાવશાળી પરિણામો સાથે માઇક્રોફ્લુઇડિક સિસ્ટમમાં SARS-CoV-2 ને શોધવા માટે ડ્રોપલેટ ડિજિટલ PCR (ddPCR) પણ લાગુ કર્યું.શોધ દરને વધુ સુધારવા માટે, શેન એટ અલ.[૧૬૮] ઈમેજ સ્ટીચીંગ ટેકનીકનો ઉપયોગ કર્યા વગર 15 સેકન્ડમાં ડીડીપીસીઆર આધારિત ચિપ ઈમેજીંગ હાંસલ કરી, ડીડીપીસીઆર ટેકનોલોજી પ્રક્રિયાને લેબથી એપ્લિકેશન સુધી ઝડપી બનાવી.પીસીઆર જેવી થર્મલ એમ્પ્લીફિકેશન પદ્ધતિઓનો જ ઉપયોગ થતો નથી, પણ પ્રતિક્રિયાની સ્થિતિ અને ઝડપી પ્રતિસાદને સરળ બનાવવા માટે આઇસોથર્મલ એમ્પ્લીફિકેશન પદ્ધતિઓનો પણ ઉપયોગ થાય છે.લુ એટ અલ.[૭૧] ટીપું પૃથ્થકરણ માટે સ્લિપચીપ વિકસાવી છે, જે એક જ પગલામાં ઉચ્ચ ઘનતા પર વિવિધ કદના ટીપાં ઉત્પન્ન કરવામાં સક્ષમ છે અને ડિજિટલ LAMP (આકૃતિ 7b) નો ઉપયોગ કરીને SARS-CoV-2 ન્યુક્લિક એસિડનું પ્રમાણ નક્કી કરે છે.ઝડપથી વિકસતી ટેક્નોલોજી તરીકે, CRISPR વધારાના ન્યુક્લિક એસિડ સ્ટેનની જરૂર વગર અનુકૂળ કલરમેટ્રિક ઇમેજિંગ દ્વારા ડિજિટલ ન્યુક્લિક એસિડ શોધમાં પણ મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવી શકે છે.એકરમેન એટ અલ.ન્યુક્લીક એસિડના મલ્ટિપ્લેક્સ મૂલ્યાંકન માટે સંયુક્ત મેટ્રિક્સ પ્રતિક્રિયા વિકસાવી.[૧૫૮] માઇક્રોવેલ એસે (આકૃતિ 7c)માં CRISPR-Cas13-આધારિત ન્યુક્લીક એસિડ ડિટેક્શન રીએજન્ટ ધરાવતા ટીપાંમાં SARS-CoV-2 સહિત 169 માનવ-સંબંધિત વાઇરસ શોધાયા.વધુમાં, બંનેના ફાયદાઓને જોડવા માટે સમાન સિસ્ટમમાં આઇસોથર્મલ એમ્પ્લીફિકેશન અને CRISPR ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કરી શકાય છે.પાર્ક એટ અલ.[૧૬૯] CRISPR/Cas12a ડિજીટલ એસે ટૂંકા અને ઉચ્ચ સિગ્નલ-ટુ-બેકગ્રાઉન્ડ ડિટેક્શન સાથે સિંગલ-સ્ટેજ RT-RPA પર આધારિત એક્સટ્રેક્ટેડ અને હીટ-કિલ્ડ SARS-CoV-2 ની શોધ માટે કોમર્શિયલ માઇક્રોફ્લુઇડિક ચિપમાં વિકસાવવામાં આવી હતી. સમય ગુણોત્તર., વ્યાપક ગતિશીલ શ્રેણી અને વધુ સારી સંવેદનશીલતા (ફિગ. 7d).આ ઉદાહરણોના કેટલાક વર્ણન કોષ્ટક 3 માં આપવામાં આવ્યા છે.
ન્યુક્લિક એસિડ શોધ માટે લાક્ષણિક ડિજિટલ પ્લેટફોર્મ.a ઝડપી ડિજિટલ પીસીઆર વર્કફ્લોમાં ચાર મુખ્ય પગલાઓનો સમાવેશ થાય છે: નમૂનાની તૈયારી, પ્રતિક્રિયા મિશ્રણનું વિતરણ, એમ્પ્લીફિકેશન પ્રક્રિયા અને લક્ષ્ય પ્રમાણીકરણ ([164] માંથી અનુકૂલિત).b ઉચ્ચ ઘનતા પર ટીપું રચના માટે SlipChip ટીપુંનું વિશ્લેષણ દર્શાવે છે ([71] માંથી અનુકૂલિત).c કાર્મેન-કાસ વર્કફ્લો ડાયાગ્રામ13 ([158] માંથી અનુકૂલિત).d એક પોટમાં CRISPR/Cas સાથે અદ્યતન ડિજિટલ વાયરસ શોધની ઝાંખી ([169] માંથી અનુકૂલિત).ડબલ્યુ/ઓ વોટર-ઈન-ઓઈલ, પોલીડીમેથાઈલસિલોક્સેન પીડીએમએસ, પીસીઆર પોલિમરેઝ ચેઈન રિએક્શન, ડીએક્યુ ડેટા કલેક્શન, પીઆઈડી પ્રોપરશનલ ઈન્ટિગ્રલ ડેરિવેટિવ, મલ્ટિપ્લેક્સ ન્યુક્લીક એસિડ મૂલ્યાંકન માટે કાર્મેન કોમ્બિનેટરીયલ મેટ્રિક્સ રિએક્શન, સાર્સ-કોવી-2, ગંભીર એક્યુટ રેસ્પિરેટરી સિન્ડ્રોમ, કોરોનાવાયરસ રિવર્સ ટ્રાન્સક્રિપ્ટેજ રિકોમ્બીનેઝ પોલિમરેઝ-RPA, પૃષ્ઠભૂમિમાં S/B સિગ્નલનું RT એમ્પ્લીફિકેશન