Berita PCB - Aplikasi teknologi LoC dan LoPCB dalam diagnosis COVID-19

Hari ini saya akan bercakap tentang beberapa aplikasi teknologi Lopcb dalam epidemi. Selepas outbreak virus baru, penyelidikan epidemiologi dan klinik mesti dilakukan secepat mungkin, dan muncul COVID-19 telah mendorong orang untuk perlu memahami secara mendesak mod transmisi, keras, gejala klinik dan faktor risiko virus ini. Ujian efektif tidak hanya boleh mengesahkan sama ada badan manusia dijangkiti dengan virus, tetapi juga menunjukkan lokasi geografik, jarak, dan transmisi penyakit itu.

Beberapa kaedah untuk mengesan dan diagnosis COVID-19 berada dalam tahap pembangunan, sebahagian daripada mereka boleh mengesan secara khusus virus baru ini; sementara yang lain boleh mengesan jenis virus yang sama secara genetik. Kit ujian yang baru-baru ini dikembangkan menggunakan teknologi berdasarkan platform makmal-pada-cip (LoC) yang boleh dikesan, mengenali dan membezakan MERS-CoV, SARS-CoV dan COVID-2019 dalam satu ujian. Untuk virus, kit ini mengintegrasikan dua aplikasi biologi molekul: reaksi rantai polimerasa (PCR) dan skrin microarray DNA. Kit pengesan koronavirus PCR tradisional mengambil satu hari untuk mendapatkan keputusan ujian, sementara Kit ujian LoC yang terbaru hanya perlukan 2 jam untuk mendapatkan keputusan, dan teknologi LoC mungkin adalah keputusan pembangunan instrumenta diagnostik baru yang kuat dan peralatan ujian masa sebenar. Yang penting.

LoC ialah peranti yang mengintegrasikan satu atau lebih fungsi makmal pada sirkuit terintegrasi tunggal. Peralatan LoC adalah jenis peralatan sistem mikro-elektromekanik (MEMS), yang memainkan peranan "sistem analisis keseluruhan mikro" (sistem analisis keseluruhan mikro, disebut µTAS). Secara umum, ia menggunakan prinsip kawalan mikrofluid untuk mengawal jumlah jejak cair. Malah, mikrofluidik adalah teknik untuk melakukan eksperimen kimia skala kecil untuk meniru keadaan semulajadi. Sistem mikroelektromekanik biomedikal (BioMEMS) telah berkembang menjadi cabang peranti MEMS, digunakan dalam kajian biomedikal dan mikroperanti perubatan, fokus pada komponen mekanik dan teknologi mikro-manifatturan. Aplikasi khusus termasuk pengesan penyakit, pengawasan kimia, dan penghantaran ubat. Pasar teknologi BioMEMS sedang berkembang dengan cepat. Banyak peranti BioMEMS sudah di pasar. Yang paling familiar adalah sensor glukosa darah. Teknologi LoC berdasarkan mikrofluidics juga mempunyai potensi besar untuk komersialisasi skala besar.

LoC bukan teknologi baru. Sebenarnya, sejak akhir tahun 90-an, dengan pembangunan teknologi mikro-produksi, industri telah mengembangkan LoC yang secara automatik untuk persiapan sampel terintegrasi, manipulasi cair, dan analisis biokimia. Kaedah yang berasal dari teknologi pembuatan semikonduktor boleh mengubah protokol percubaan dan analitik menjadi struktur cip yang mengandungi reservoir dan laluan yang saling terhubung (Figure 2). Menggunakan kekuatan elektromotif atau tekanan untuk mengawal aliran cair melalui laluan yang dipilih sama dengan mencipta valv dan pompa yang boleh menyelesaikan operasi, termasuk distribusi, campuran, inkubasi, reaksi, bahagian sampel dan pengesan. Produk LoC pertama yang tersedia secara komersial di pasar keluar pada tahun 1999. Ia digunakan untuk menganalisis DNA dan RNA biomolekul, protein dan ujian sel, dan lebih dari 7,000 unit telah dijual di seluruh dunia. Penganalisis biologi LoC ini menggunakan reagen sampel dan cip untuk memproses asid nukleik, protein, dan sel pada platform yang sama, dan menetapkan piawai industri untuk analisis dan urutan RNA. Teknologi LoC yang mengintegrasikan analisis kimia dan analisis biokimia telah berkembang dengan cepat dalam dekad terakhir. Walaupun teknologi ini terutama digunakan untuk rawatan perubatan, teknologi asasnya sesuai untuk berbagai fungsi analisis dan fungsi pengawasan, dan secara logik sesuai dengan konsep "Unicom World"

Pelbagai bahan boleh digunakan untuk menghasilkan peranti microfluidic-termasuk kaca, polimer ketat dan elastomer. Teknologi tersedia termasuk pemilihan CNC, pemilihan suntikan, dan fotografi. Bahan-bahan mentah yang tersedia adalah silikon, kerana teknologi penghasilan berasal dari penghasilan semikonduktor, dan kerana keperluan untuk ciri-ciri bahan tertentu, mengurangi biaya produksi dan mempercepat penghasilan sampel, pelbagai proses alternatif telah dikembangkan. Industri telah menunjukkan chip yang semakin kompleks, tetapi kerana kekurangan teknologi penghasilan komersial yang dewasa, hanya beberapa daripada mereka boleh dijual. Teknologi cetakan 3D baru-baru ini telah menjadi kaedah alternatif untuk memproduksi peralatan cair, dan mungkin menggantikan teknologi pencetakan mikro lembut dan menjadi kaedah yang disukai untuk memproduksi sampel cepat. Namun, teknologi yang ada tidak bersatu, dan masih belum pasti proses dan bahan mana akan digunakan untuk sejumlah besar diagnosis.

Komponen asas LoC

Komponen LoC adalah (Figure 3):1. Elektroforesi: lajur pemisahan 2. Microfluidics: saluran, pompa-valve dan pengcampur3. Detektor biokimia4. Cip mikrofluid

1. Elektroforesis

Di bawah tindakan medan elektrik, campuran molekul yang sama mengalir ke elektrod cair (anod atau katod) pada media yang berbeza (seperti kertas, kaca, gel, cair) untuk memisahkan molekul besar (iaitu, fragmen DNA, darah atau protein lain). Kaedah ini telah digunakan untuk memisahkan dan membersihkan biomolekul. Setiap molekul mengalir melalui medium dengan kelajuan yang berbeza, bergantung pada muatan dan saiz, dan akhirnya mengalir ke anod atau katod dengan kelajuan unik

Figure 4: Jujukan analisis LoC menggunakan elektroforesis dalam mikrofluidics

2. MicrofluidicsThe customized application of fluid technology is combined with traditional precision processing technology, such as wet etching, dry etching, deep reactive ion etching, sputtering, anode bonding and fusion bonding, etc., to manufacture fluid dynamic channels and fluid sensors for various LoCs, Chemical detectors, separation capillaries, mixers, filters, Pompa dan valv (Figur 4).

Aliran dalam mikrosaluran adalah laminar, yang boleh memproses sel secara selektif dalam mikrosaluran, tata atau reaksi biokimia. Integrasikan mikroelektronik, mikromekanik, dan teknologi mikrooptik pada substrat yang sama untuk menyempurnakan kawalan peralatan automatik, mengurangkan ralat manusia dan biaya operasi.

3. Pengesan dan sensor biokimiaThe detectors, sensors and electrodes can be ChemFET and BioFET C-MOS devices with special membranes or diffusions to make them sensitive to chemical or biological molecules. Sensor dan elektrod adalah komponen elektrik yang sensitif kepada molekul kimia atau biomolekul berbeza, dan elektroplad dengan emas, perak, platin atau palladium, dll. dan garam logam yang sepadan

4. Chip Microfluidic chipMicrofluidic chips adalah set saluran mikro yang dicat atau dibuat pada bahan (kaca, silikon, atau polimer seperti PDMS) untuk mencapai fungsi yang diperlukan (campuran, pam, klasifikasi, kawalan persekitaran biokimia, dll.). Rangkaian (antaramuka antara dunia mikro dan dunia makro) yang dicipta oleh saluran mikro (antaramuka antara dunia mikro dan dunia makro) disambung ke luar melalui input (input) dan output (output) yang dibuang pada cip.

Bahan LoC

Dalam beberapa tahun terakhir, industri telah mengembangkan berbagai bahan LoC. Bahan paling awal adalah silikon pada akhir 1990-an. Industri mikroelektronik mengembangkan pelbagai kaedah mesinan ketepatan silikon (MEMS) untuk menghasilkan akselerometer untuk sensor beg udara. Kemudian, bahan yang dikembangkan dari wafer silikon ke kaca dan kemudian polimer. Baru-baru ini, penggunaan PCB dan berbagai bahan kertas lebih populer.

Apabila memproduksi LoC, penggunaan silikon dan kaca mempunyai banyak keuntungan, tetapi biaya juga tertinggi. Polymers-terutama PCB s-telah menjadi pilihan baru kerana berbagai bahan boleh ditemui di pasar dan integrasi produk elektronik dan berbagai teknologi cetakan boleh dicapai.