低成本微流控核酸扩增芯片的设计、制备与去污染技术研究

为解决微流控设备中气泡形成和核酸酶污染等问题，研究人员开发了一种名为SDIO（同深度进出口）的反应室设计，通过激光切割和层压技术实现低成本制造。该设计将气泡形成率降低92.2%，并采用乙醇冲洗和紫外线-C辐射组合法使RNase污染减少十倍。研究验证了材料兼容性，成功在微流控芯片中完成SARS-CoV-2 RT-LAMP扩增，为资源有限地区的即时检测提供了可靠解决方案。

　　

在资源有限的地区，即时检测（POC）设备的需求日益增长，尤其是用于传染病诊断的核酸扩增技术。然而，微流控设备在实现核酸扩增时面临两大挑战：气泡形成和核酸酶污染。气泡会干扰荧光信号检测，而核酸酶则会降解目标核酸，导致假阴性结果。此外，传统微流控制造方法如光刻和软光刻需要昂贵的洁净室环境，限制了其在低资源地区的应用。

为解决这些问题，国外某研究机构的研究人员开展了一项关于低成本微流控核酸扩增芯片的设计、制备与去污染技术的研究。他们提出了一种名为SDIO（同深度进出口）的反应室设计，通过激光切割和层压技术实现低成本制造。研究结果表明，SDIO设计能将气泡形成率降低92.2%，并通过乙醇冲洗和紫外线-C辐射组合法使RNase污染减少十倍。此外，研究人员还验证了多种材料的兼容性，成功在微流控芯片中完成了SARS-CoV-2 RT-LAMP扩增。这项研究为资源有限地区的即时检测提供了可靠解决方案，相关成果发表在《Sensors and Actuators Reports》上。

研究人员采用了以下关键技术方法：

1. 微流控芯片设计：使用SolidWorks设计三种反应室形状（SDO、SDIO、SDT），并通过激光切割和层压技术制备。
2. 气泡抑制实验：通过不同流速（250、500、750 μL/min）测试反应室填充性能，使用ImageJ分析气泡面积。
3. 核酸酶去污染：采用乙醇冲洗和紫外线-C辐射组合法处理芯片，使用RNaseAlert和DNaseAlert试剂盒检测污染水平。
4. 材料兼容性测试：评估五种不同材料（如PET、PSA）在RT-LAMP反应中的性能，通过荧光显微镜检测信号差异。

研究结果分为三个部分：

1. 流体填充能力：SDIO设计在500 μL/min流速下气泡形成率最低（0.02 mm²），而SDT设计在所有流速下均无气泡。
2. 核酸酶污染：乙醇冲洗结合紫外线照射（A-ER-UV）使RNase污染降低十倍，激光切割芯片的材料保护膜可进一步减少污染。
3. 检测验证：Adhesives Research 94090材料在RT-LAMP中表现最佳，阳性与阴性信号比达4.63，而MTC Bio材料表现最差（1.14）。

研究结论表明，SDIO设计能有效减少气泡形成，乙醇和紫外线联合处理可显著降低核酸酶污染，且部分材料（如Adhesives Research 94090）更适合微流控核酸扩增。这些发现为低资源地区开发低成本、高性能的即时检测设备提供了重要技术支撑。讨论部分强调，未来研究需进一步优化样本前处理步骤，并评估不同病毒载量的检测限，以提升设备的临床应用潜力。