【仪表网 研发快讯】数字液滴PCR(ddPCR)技术具有更高的灵敏度和准确性，在核酸定量检测领域具有广阔的应用前景。由于传统ddPCR系统依赖精密流体控制单元，导致设备体积庞大、操作流程复杂、经济成本高，阻碍“去中心化”诊断的发展。近日，青岛能源所单细胞中心设计了一种简单的收敛通道结构微流控芯片，并通过整合液滴发生与反应，开发了一个简易型、集成化的双重数字液滴PCR系统SI-ddPCR。该系统无需精确流体控制就能实现液滴分离并逐个检测，可同步、准确定量2种病毒载量，有望大幅提高数字核酸检测的便携度与应用范围。相关研究成果发表于《分析化学》(Analytical Chemistry)。
图1. 便携式双重数字液滴PCR(SI-ddPCR)系统同步、准确定量2种病毒载量
实时荧光定量PCR(RT-PCR)作为病原检测的金标准，在大规模疫情筛查与防控中发挥关键作用，但阳性检出率低的技术局限日益显现。当目标序列浓度较低或被其他序列干扰时易产生假阴性结果，且半定量检测的结果易受试剂、仪器、操作等因素影响，难以满足精准诊疗需求。传统ddPCR虽具备单分子级绝对定量能力，但受制于复杂流体控制系统和大型设备体积，难以向基层医疗机构和现场检测场景下沉。研发兼具高灵敏度与便携特征的集成化ddPCR系统，已成为提升分级诊疗能力、完善公共卫生应急体系的关键技术突破口。
为解决上述问题，单细胞中心博士刘沣仪等人开发一种收敛通道液滴再注入检测芯片，大幅简化流体控制单元，降低试剂消耗和设备成本，简化操作流程。同时，团队进一步集成前期开发的基于表面浸润的自发液滴发生芯片，并装配光学检测和温度控制装置，成功构建了SI-ddPCR检测系统。
SI-ddPCR系统存在以下优势：一是液滴检测不依赖分离油或高精度泵，操作更加可靠和鲁棒；二是系统集成了液滴产生、加热、检测等模块，减少了人工干预和样品损耗，降低了交叉污染风险；三是系统紧凑、便携，定量结果准确，在咽拭子样本中检测新冠病毒(SARS-CoV-2)和甲型流感病毒(H1N1)的准确率为97.5%。
SI-ddPCR系统的开发，促进了便携式核酸检测平台的发展，具有独特的价值和广阔的应用前景。在临床应用中，小型化设备尚不能取代传统的大型设备，但紧凑、高效节能的设备能满足床边诊断的需要；在环境、食品检测等领域，便携式数字核酸检测平台可以作为重要补充手段，实现对微生物组成和数量的快速检测。
该工作由青岛能源所单细胞中心研究员马波主持，得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院青年创新促进会、山东省泰山学者、山东省自然科学基金、青岛市科技惠民示范专项项目的支持。(文/刘沣仪 图/刘阳)
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