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Oct 16, 2023

Military Medical Research Band 9, Artikelnummer: 8 (2022) Diesen Artikel zitieren

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Eine frühzeitige Diagnose und Klassifizierung von Infektionen erhöht die Heilungsrate und verringert gleichzeitig Komplikationen, was bei schweren Infektionen, insbesondere bei Kriegsoperationen, von Bedeutung ist. Herkömmliche Methoden erfordern jedoch aufwändige Vorgänge und sperrige Geräte. Andererseits weisen Point-of-Care-Methoden (POC) eine begrenzte Robustheit und Genauigkeit auf. Daher besteht ein dringender Bedarf an der Entwicklung von POC-Geräten zur schnellen und genauen Diagnose von Infektionen, um den militarisierten Anforderungen vor Ort gerecht zu werden.

Wir haben eine wellenförmige Mikrofluidik-Chip (WMC)-unterstützte Multiplex-Detektionsplattform (WMC-MDP) entwickelt. WMC-MDP verkürzt die Nachweiszeit und verbessert die Wiederholbarkeit durch Vormischen der Proben und Reaktion der Reagenzien. Wir haben die Detektionsplattform außerdem mit dem Streptavidin-Biotin (SA-B)-Amplifikationssystem kombiniert, um die Empfindlichkeit zu erhöhen und gleichzeitig die Intensität der Chemilumineszenz (CL) als Signalauslesung zu nutzen. Wir haben den gleichzeitigen Nachweis von C-reaktivem Protein (CRP), Procalcitonin (PCT) und Interleukin-6 (IL-6) auf der Nachweisplattform realisiert und die Empfindlichkeit, den linearen Bereich, die Selektivität und die Wiederholbarkeit bewertet. Schließlich haben wir den Nachweis von 15 Proben von Freiwilligen abgeschlossen und die Ergebnisse mit kommerziellen ELISA-Kits verglichen.

Der Nachweis von CRP, PCT und IL-6 zeigte gute lineare Beziehungen zwischen CL-Intensitäten und -Konzentrationen im Bereich von 1,25–40 μg/ml, 0,4–12,8 ng/ml bzw. 50–1600 pg/ml. Die Nachweisgrenze für CRP, PCT und IL-6 betrug 0,54 μg/ml, 0,11 ng/ml bzw. 16,25 pg/ml. WMC-MDP bietet eine gute, angemessene Selektivität und Wiederholbarkeit. Der gesamte Erkennungsvorgang dauert nur 22 Minuten, was den Anforderungen eines POC-Geräts entspricht. Die Ergebnisse von 15 Proben von Freiwilligen stimmten mit den Ergebnissen kommerzieller ELISA-Kits überein.

WMC-MDP ermöglicht den gleichzeitigen, schnellen und empfindlichen Nachweis von CRP, PCT und IL-6 mit zufriedenstellender Selektivität und Wiederholbarkeit und erfordert nur minimale Manipulationen. WMC-MDP nutzt jedoch den Vorteil, dass es sich um ein mikrofluidisches Gerät handelt, das Variationskoeffizienten von weniger als 10 % aufweist, wodurch WMC-MDP zu einer Art Point-of-Care-Test (POCT) wird. Daher bietet WMC-MDP eine vielversprechende Alternative zur POCT mehrerer Biomarker. Wir glauben, dass die praktische Anwendung von WMC-MDP in militarisierten Bereichen die Infektionsdiagnose für Soldaten revolutionieren wird.

Infektionen können unbehandelt zu leichten Hautreizungen bis hin zu schwerem Organversagen führen, insbesondere im Bereich der Trauma- und Kriegschirurgie. Bakterielle und virale Infektionen sind die Hauptinfektionsarten [1, 2]. Schwere Infektionen können zu einer Sepsis führen. Eine Verzögerung der Sepsisbehandlung um eine Stunde erhöht das Sterberisiko um 6–10 % [3]. Daher ist es notwendig, Biomarker für eine schnelle, genaue Diagnose und Klassifizierung von Infektionen zu analysieren [4,5,6]. Der Multiplex-Nachweis von C-reaktivem Protein (CRP) [7], Procalcitonin (PCT) [8] und Interleukin-6 (IL-6) [9] ist eine zuverlässige Methode zur genauen Diagnose von Infektionen und Sepsis [10]. Im normalen menschlichen Serum beträgt der CRP-Gehalt im Allgemeinen weniger als 8 μg/ml. Der Anstieg des CRP korreliert positiv mit der Schwere der Infektion [11]. Hohe CRP-Werte stehen im Zusammenhang mit bakteriellen Infektionen und einigen Virusinfektionen wie Hämagglutinin-1-Neuraminidase-1 (H1N1) und der Corona-Virus-Krankheit 2019 (COVID-19) [12,13,14]. Koronare Herzkrankheiten [15, 16], Krebs [17, 18] und andere Erkrankungen dieser Art weisen hohe CRP-Konzentrationen auf. Aus diesem Grund sind Infektionsdiagnosen, die auf dem Nachweis von CRP basieren, nicht genau. Normalerweise liegt der PCT-Spiegel im Blut bei gesunden Erwachsenen unter 0,5 ng/ml. PCT ist ein spezifischer Index zum Nachweis bakterieller Infektionen [19]. Bei Virusinfektionen bleibt die Konzentration normal. IL-6 ist ein hochempfindlicher und spezifischer Biomarker zur Diagnose von Infektionen. Der IL-6-Spiegel im normalen menschlichen Serum beträgt weniger als 75 pg/ml [20], was extrem niedrig ist. Der Nachweis von IL-6 zur Identifizierung viraler und bakterieller Infektionen ist schwierig. Im Serum von Patienten mit schweren Infektionen oder Sepsis liegen die IL-6-Werte über 1000 pg/ml. CRP, PCT und IL-6 weisen unterschiedliche abnormale Zeiten und Eigenschaften auf. Es kann zu einer Fehldiagnose von Infektionen führen, wenn nur ein einzelner Biomarker nachgewiesen werden soll. Multiplex-Nachweise von CRP, PCT und IL-6 können den gesamten Infektionszeitraum abdecken. Es beurteilt effektiv die Klassifizierung und den Schweregrad von Infektionen [21]. Es ist zwingend erforderlich, eine Multiplex-Detektionstechnik für infektiöse Biomarker im Bereich der militarisierten Point-of-Care-Tests (POCT) zu entwickeln [22,23,24].

Als neue Plattform für die medizinische Erkennung [25,26,27] haben mikrofluidische Chips das Potenzial, militarisierte POCT-Geräte zu entwickeln [28, 29]. Mou et al. [30] erreichten einen Multiplex-Nachweis von CRP, PCT und IL-6 durch die Verwendung von elektrogesponnenen Mikrofasern und Goldnanopartikeln zur Signalverstärkung. Doch die Aufdeckungsprozeduren kosten mehr als eine Stunde. Darüber hinaus erschwerten mühsame Operationen und Instabilität den Einsatz in komplexen Umgebungen wie Schlachtfeldern. Russell et al. [31] erkannten IL-6 in 2,5 Minuten mit einem Elektrochemilumineszenz-Immunoassay (ECL). Aufgrund der Beschränkung auf einen einzigen Biomarker und der geringen Sensitivität kann es jedoch kaum eine klassifikatorische Diagnose ermöglichen. Zupančič et al. [32] beschrieben eine kostengünstige elektrochemische Sensorplattform zum gleichzeitigen Nachweis mehrerer Sepsis-Biomarker im Vollblut. Sie verwendeten eine Nanokompositbeschichtung aus vernetztem Rinderserumalbumin, um Biofouling zu verhindern und gleichzeitig die elektrische Leitfähigkeit aufrechtzuerhalten. Es handelt sich um eine potenzielle Plattform, um die Erkennung der drei Biomarker in einem Sensorsystem zu integrieren.

Hier entwickeln wir eine durch einen wellenförmigen Mikrofluidikchip (WMC) unterstützte Multiplex-Detektionsplattform (WMC-MDP) für CRP, PCT und IL-6 in Verbindung mit einem Mikromischer, Chemilumineszenz (CL) und Streptavidin-Biotin (SA-B). ) System. WMC-MDP hat eine Sandwichstruktur. WMC besteht aus einer Kanalschicht oben, einer Basisschicht unten und einer Erkennungsschicht in der Mitte. Antigene und Nachweisantikörper werden in Mikromischern vorgemischt. Die Vormischung vereinfacht die Inkubations- und Waschschritte und verkürzt die Nachweiszeit durch Optimierung und Vorbehandlung. Das SA-B-System verstärkt das Signal von IL-6, um das Problem der großen Inhaltslücke zwischen Biomarkern zu überwinden. Wir lesen die CL-Intensität vom CL-Bildanalysesystem ab und analysieren die Konzentrationen von Biomarkern. Darüber hinaus ist WMC-MDP in der Lage, CRP, PCT und IL-6 in der dynamischen Schlachtfeldumgebung schnell, robust, genau und gemultiplext zu analysieren, um Infektionen zuverlässig zu identifizieren.

Fängerantikörperpulver von CRP (CRP-Ab1), PCT (PCT-Ab1) und IL-6 (IL-6-Ab1) wurden von Abcam (UK) bezogen. CRP, PCT und IL-6 wurden von Abcam (UK) bezogen. Detektionsantikörperpulver aus CRP (CRP-Ab2), PCT (PCT-Ab2), konjugiert mit Meerrettichperoxidase (HRP), wurden von Abcam (UK) bezogen. Nachweisantikörper von IL-6 konjugiert mit Biotin (B-IL-6-Ab2) und HRP konjugiert mit SA (SA-HRP) wurden von Thermo Fisher Scientific (USA) erhalten. Rinderserumalbumin-Fraktion-V-Pulver (BSA) wurden von Tianjin Kangyuan Biotechnology Co., Ltd. (Tianjin, China) erworben. Nachweisantikörper verwenden zur Verdünnung eine 0,05 %ige BSA-Lösung. Für die Vorbehandlung von WMC-Kanälen ist eine 5 %ige BSA-Lösung erforderlich. Tabletten mit phosphatgepufferter Salzlösung (PBS) und Tween-20 wurden von Amresco (USA) gekauft, um eine 0,01 mol/l PBS-Lösung (pH 7,4) und eine 0,5 %ige phosphatgepufferte Salzlösung Tween-20 (PBST) herzustellen. Die Fängerantikörper und -antigene werden in PBS-Lösung verdünnt. Reagenzienkits für hochempfindliche chemilumineszierende Substrate wurden von Beijing Labgic Technology Co., Ltd. (Peking, China) bezogen. Polydimethylsiloxan (PDMS) und Härter (Sylgard 184) wurden von Dow Corning Inc. (USA) gekauft, um Mikrofluidik-Chips herzustellen. Der zur Beschichtung von Fängerantikörpern verwendete Silikonfilm (100,0 mm × 100,0 mm × 0,1 mm) wurde von Shanghai Shentong Rubber and Plastic Products Co., Ltd. (Shanghai, China) bezogen. Als Material für den 3D-Druck diente Lasty-R-Harz von SHINING 3D Technology Co., Ltd. (Yangzhou, China).

Die Studien mit menschlichen Teilnehmern wurden von der Ethikkommission des Yangzhou University Medical College überprüft und genehmigt (YXYLL-2020-89). Alle Probanden gaben eine schriftliche Einverständniserklärung ab. Die Tests klinischer Proben umfassten Proben von drei gesunden Personen und 12 Patienten. Serumproben wurden vor dem Nachweis bei –80 °C gelagert. Alle Experimente wurden in Übereinstimmung mit den Richtlinien durchgeführt.

Für die Formenherstellung wird ein Lite 600HD 3D-Drucker verwendet, der von SHINING 3D Technology Co., Ltd. (Yangzhou, China) hergestellt wird. Der Vakuumtrockenofen DZF-6020A und die elektrische thermostatische Trocknung 202-00 T wurden von LICHEN-BX Co., Ltd. (Shanghai) bezogen , China). SANHOPTT Co., Ltd. (Shenzhen, China) lieferte den Plasmareiniger PT-10. Die intelligente Spritzenpumpe ISPLab02 wurde von DK INFUSETEK Co., Ltd. (Shanghai, China) erworben. Das CL-Bildanalysesystem wurde von BIO-OI Co., Ltd. (Guangzhou, China) gekauft. Die Charakterisierung von Mikrokanälen erfolgt mithilfe der metallografischen Mikroskopie IMM 3000 von MEGA Instruments Co., Ltd. (Suzhou, China). Das L5S UV/VIS-Spektrophotometer von INESA Analytical Instrument Co., Ltd. (Shanghai, China) sollte die Durchlässigkeit testen.

Die Sandwichstruktur von WMC besteht aus zwei Teilen. Doppelte PDMS-Schichten und eine Erkennungsschicht. Es verfügt außerdem über zusätzliche Funktionen mit einem Ventil und zwei Halterungen. Wir verwendeten die Software SolidWorks® 2016, um das dreidimensionale Modell des WMC zu entwerfen.

Die Kanalschicht ist auf der Oberseite der Sandwichstruktur 68 mm lang, 37 mm breit und 4 mm dick. Es enthält vier Stauseen. Jedes Reservoir bietet Platz für 85 μl Reagenz. Um Reagenzien einzuführen und den Druck auszugleichen, ist jedes Reservoir mit einer 1-mm-Entlüftung versehen. Die Antigene, Nachweisantikörper und Enzyme werden mit einem wellenförmigen Mikromischer zusammengemischt. Der Mischer besteht aus fünf halbelliptischen Einheiten mit 5,0 mm auf der Hauptachse und 3,0 mm auf der Nebenachse. Jede Geräteverbindung verfügt über eine End-to-End-Verbindung. Zwischen dem Mikromischer und dem Behälter befindet sich ein Ventilloch mit einem Durchmesser von 8,5 mm, um diese zu verbinden. Am Ende des wellenförmigen Mikromischers haben wir Detektionskanäle aus drei parallel angeordneten linearen Kanälen mit einem Abstand von 3,0 mm entworfen. Halbkreisförmige Kanäle verbinden die drei linearen Kanäle mit einer Unterdruckentlüftung von 1,0 mm. Wir haben alle Entlüftungsöffnungen in flexible Schläuche zur Reagenzieninjektion und Flüssigkeitsförderung eingebaut. Somit ist sowohl ein positiver als auch ein negativer Druck für den flüssigen Antrieb möglich. Alle Kanäle sind 400 μm breit und tief und haben ein Gesamtflüssigkeitsaufnahmevolumen von 20 μl. Ein Silikonfilm mit einer Länge von 10,0 mm, einer Breite von 8,0 mm und einer Dicke von 0,1 mm ist die Nachweisschicht, die mit Fängerantikörperstreifen zwischen doppelten PDMS-Schichten beschichtet ist. Die untere Basisschicht aus WMC hat die gleiche Größe und das gleiche Ventilloch wie die zuvor erwähnte Kanalschicht. Auf der Basisschicht ist ein Abfallreservoir zur Aufnahme von Abfallreagenzien vorgesehen.

Das Design des Außenchips besteht aus zwei Halteplatten mit einer Dicke von 2,0 mm, die durch Stifte verbunden sind, um den Chip abzustützen. Beide Halteplatten verfügen über Löcher zur Aufnahme des mechanischen Translat-Ventils (TM), um das Schwingungsphänomen des TM-Ventils zu vermeiden. Die obere Halteplatte besteht aus einem weiteren Loch, um die Entlüftung zum Behälter freizulegen. Das TM-Ventil verbindet die benötigten Behälter mit dem wellenförmigen Mikromischer, indem es Kanäle in unterschiedlichen Höhen anordnet. Während der Bewegung des TM-Ventils ist der angeschlossene Behälter nicht von der Auslassausrichtung mit dem entsprechenden Kanal am TM-Ventil abhängig.

Für die Herstellung der Formen aus doppelten PDMS-Schichten und Hilfsteilen verwendeten wir einen 3D-Drucker zur Herstellung [33, 34] (Zusatzdatei 1: Abb. S1a). Die Formen bestehen aus hochtemperaturbeständigem Harzmaterial, um Formverformungen zu vermeiden, die aufgrund der hohen Temperatur während der Aushärtungszeit des PDMS auftreten. Hilfsteile aus transparentem Material ermöglichen eine bequeme Beobachtung der Flüssigkeitsbewegung. Nachdem alle Teile gedruckt wurden, werden sie 5 Minuten lang in einem Ultraschallreiniger mit 99,7 %igem Ethanol gewaschen und 15 Minuten lang in einer UV-Härtungskammer ausgehärtet. Wir schleifen die Form, um eine Oberflächenrauheit von Ra = 1,6 μm zu erhalten. Es trägt zu einer höheren Maßgenauigkeit und Durchlässigkeit bei. Glanzöl wird auf die Oberfläche der Oberflächenformen gesprüht, um die Formen des Kanals zu verbessern. PDMS und Härter werden gleichmäßig im Gewichtsverhältnis 10:1 gemischt. Um die Mischung von Blasen zu befreien, wird ein Vakuumtrockenofen verwendet. Anschließend wird es in die Formen gegossen. Das PDMS wird im elektrischen Thermostat-Trockenofen bei 70 °C für 90 Minuten ausgehärtet. Nach dem Entformen des PDMS ist die Herstellung der Kanalschicht und der Basisschicht abgeschlossen. Der Plasmareiniger bricht die Silizium-Sauerstoff-Bindung auf der Oberfläche und verbindet die Kanalschicht und die Basisschicht.

Wir haben die Erkennungsschicht zwischen zwei PDMS-Schichten eingefügt und dabei die notwendigen Vorkehrungen getroffen, um sicherzustellen, dass die doppelten PDMS-Schichten den gesamten Erkennungskanalbereich abdecken. Die Fängerantikörperstreifen auf der Nachweisschicht müssen senkrecht zum Nachweiskanal ausgerichtet sein. Durch ausreichenden Druck auf die beiden PDMS-Schichten wird eine sichere Verbindung gewährleistet. Zur Aufnahme der verklebten PDMS-Schichten werden mithilfe von Stiften zwei Halteplatten aufgebaut. Um die Probenzugabe und den Flüssigkeitsantrieb im WMC zu erleichtern, wird in den Ventillöchern ein TM-Ventil verwendet. Zur Verbindung mit der Pumpe werden in allen Entlüftungsöffnungen flexible Schläuche entsprechender Länge verwendet. Schließlich wird der Zusammenbau von WMC-MDP erreicht (Zusatzdatei 1: Abb. S1b).

Alle drei Kanäle unseres mikrofluidischen Chipdesigns sind in der Lage, die Silikonfolie mit Fängerantikörpern zu beschichten. Die Kanäle haben eine Breite und Tiefe von 400 μm, sind außerdem parallel und haben einen Abstand von 3 mm. Die Silikonfolie wird auf die Abmessungen des Designs zugeschnitten und entlang der Länge platziert (Zusatzdatei 1: Abb. S2a). CRP-Ab1, PCT-Ab1 und IL-6-Ab1 werden jeweils in die Kanäle injiziert, gefolgt von einer 20-minütigen Ruhephase (Zusatzdatei 1: Abb. S2b). Danach wird PBST-Puffer dreimal in jeden Kanal injiziert, um unbeschichtete Fängerantikörper zu eliminieren (Zusatzdatei 1: Abb. S2c). Abschließend wird der Chip entfernt und die Nachweisschicht mit eingefangenen Antikörpern beschichtet (Zusatzdatei 1: Abb. S2d).

Anschließend fügten wir 50 μl 5 % BSA-Lösung in jedes Reservoir hinzu, indem wir das TM-Ventil am fertigen WMC-MDP auf die entsprechende Höhe drückten. Überdruck wird verwendet, um die Reagenzien durch die Entlüftungsöffnungen des Behälters zu drücken, während Unterdruck verwendet wird, um sie durch die Unterdruckentlüftungsöffnungen zu treiben. Nachdem alle Kanäle vollständig mit BSA-Lösung gefüllt wurden, wird WMC-MDP 30 Minuten lang inaktiv gelassen, um die unspezifische Proteinadsorption zu minimieren. Darüber hinaus dient die Zugabe der BSA-Lösung als Qualitätskontrollmaßnahme. Wenn während des Zugabevorgangs Flüssigkeit verschüttet wird, wird die Qualität des Chips beeinträchtigt (Zusatzdatei 1: Abb. S3).

Zu den grundlegenden Schritten von WMC-MDP bei der Erkennung von CRP, PCT und IL-6 gehören Vorverarbeitung, Vormischung und Signalauslesung. Bei der Vorbehandlung wird die Nachweisschicht mit eingefangenen Antikörperstreifen beschichtet und die Oberfläche der Kanäle verändert. Der Zweck des Vormischens besteht darin, die Antigene mit Antikörpern zum Nachweis zu vermischen, bevor eine Immunreaktion ausgelöst wird. Durch das Vormischen von Antigenen und Antikörpern in einem Mikromischer können Inkubation und Waschen entfallen und die Hälfte der Nachweiszeit eingespart werden. Die Reaktion von HRP mit dem Substrat Luminol-H2O2 zerlegt H2O2 in ein sauerstofffreies Radikal, das durch HRP katalysiert wird und das Luminol oxidiert, um CL-Signale zu erzeugen. Die Konzentration von CRP und PCT ist im Serum hoch und kann durch HRP-konjugierte Antikörper direkt nachgewiesen werden. Aufgrund der geringen Konzentration von IL-6 im Serum müssen wir jedoch ein Signalverstärkungssystem einführen. Wir verwendeten das SA-B-System zum Nachweis von IL-6 durch Konjugation von Biotin mit Antikörpern und Streptavidin mit HRP. Die Herstellung der beiden Konjugate ist ein ausgereiftes und kommerzielles Verfahren. Ein automatisches System liest die CL-Signale und analysiert das CL-Bild.

Der Mikromischer ist eine zuverlässige Struktur, die in einen Mikrofluidikchip integriert ist [35,36,37]. Die Wirksamkeit des Mikromischers beruht auf der gleichmäßigen Durchmischung der Proteine ​​in den Proben. Eine wesentliche Voraussetzung für WMC-MDP ist die Verkürzung der Nachweiszeit durch Vormischen. Wir haben die Software COMSOL Multiphysics 5.6 verwendet, um den Mischzustand im dreidimensionalen Modell des wellenförmigen Mikromischers zu simulieren und die Wirkung des Mischens von Reagenzien im wellenförmigen Mikromischer zu untersuchen. Das Urteil stützt sich nicht auf Bewegungsänderungen eines einzelnen Proteins, sodass biomechanische Aspekte nicht berücksichtigt werden müssen. Angetrieben von der Pumpe bewegt sich die Flüssigkeit im WMC-MDP mit Reynolds-Zahlen (Re) von 0,4 (Abb. 1a), 4 (Abb. 1b) und 40 (Abb. 1c). Um zu untersuchen, ob sich zwei Arten von Flüssigkeiten in eine homogene Flüssigkeit umwandeln können, haben wir Flüssigkeiten mit einer Konzentration von 0 mol/l und 1 mol/l im wellenförmigen Mikromischer gemischt. Um den Mischeffekt zu quantifizieren, bewerten wir die Mischeffizienz anhand der folgenden Formel.

Simulation des Mischeffekts wellenförmiger Mikromischer unter verschiedenen Bedingungen mit der COMSOL-Software. a Bei einem Re-Wert von 0,4 betrug die Mischeffizienz am Auslass 0,99606. b Wiederum mit der Re von 4 betrug die Mischeffizienz am Auslass 0,99874. c Unter der Re von 40 betrug die beobachtete Mischeffizienz am Auslass 0,99999. Zur Reynolds-Zahl

Dabei ist \(c\) die Konzentration der Flüssigkeit, \(\overline{c}\) die durchschnittliche Konzentration, \(\Gamma\) die Konzentration, die wir von der Auslassebene aus gemessen haben, \(A\) die Bereich der Austrittsebene.

Wenn Re 0,4, 4, 40 beträgt, beträgt die resultierende Mischeffizienz 0,99606, 0,99874 bzw. 0,99999. WMC-MDP ist in der Lage, in einem breiten Re-Bereich effektive Vormischungen durchzuführen und kann die Anforderungen von manuellen Vorgängen bis hin zur instrumentellen Automatisierung erfüllen.

Die genaue Größe ist die Grundlage für die Sicherstellung eines normalen Betriebs des Mikromischers, einer reibungslosen Flüssigkeitsbewegung und einer Nachweisempfindlichkeit. 3D-gedruckte Formen sind eine aufstrebende Technologie bei der Herstellung von Mikrofluidik-Chips [38]. Um die Zuverlässigkeit der Herstellung von WMC-Formen mithilfe der 3D-Drucktechnologie zu überprüfen, haben wir mithilfe der Mikroskopie die Abmessungen der Kanäle im WMC gemessen. Die Maßabweichung der geraden und gekrümmten Kanäle in der Kanalschicht (Abb. 2a–c) und dem Kanal im TM-Ventil (Abb. 2d) liegt innerhalb von 2 %. Es beweist, dass im 3D-Druck hergestelltes WMC eine extrem hohe Fertigungsgenauigkeit aufweist und den Anforderungen der Massenproduktion gerecht wird.

Abmessungen von Kanälen in WMC-Komponenten. Ein Längsteil eines WMC-Mikrokanals wird mit der geplanten Breite von 400 μm untersucht und charakterisiert. Die tatsächliche Breite beträgt 395,37 μm mit einer Maßabweichung von 1,16 %. b Der gebogene Kanal von WMC wird ebenfalls gemäß der Breite von 400 μm gemessen. Die tatsächliche Breite beträgt jedoch 405,41 μm und die Maßabweichung beträgt 1,35 %. c Die Tiefe des Kanals in WMC hat eine geplante Höhe von 400 μm. In Wirklichkeit beträgt die Höhe jedoch 407,25 μm mit einer Maßabweichung von 1,81 %. d Verglichen mit der geplanten Kanalbreite von 400 μm im TM-Ventil sind es 402,73 μm und 403,35 μm. Hier beträgt die mittlere Maßabweichung 0,61 %. WMC wellenförmiger mikrofluidischer Chip, mechanisches Ventil vom TM-Ventil-Übersetzungstyp

Neben der Maßhaltigkeit ist der Transmissionsgrad ein weiteres Kriterium zur Beurteilung der Chipherstellung. Um die Bewegung der Flüssigkeit im Chip zu beobachten und die CL-Intensität zu ermitteln, haben wir die Durchlässigkeit von WMC im sichtbaren Bereich (380–720 nm) untersucht (Zusatzdatei 1: Abb. S4). Die Ergebnisse zeigten, dass die durchschnittliche Durchlässigkeit von WMC im sichtbaren Bereich 85,97 % beträgt. Unter den optimalen Bedingungen zur Erfassung der CL-Intensität (425 nm) [39] beträgt die Transmission von WMC 86,04 %. Im Vergleich zur 95 %igen Durchlässigkeit von PDMS nimmt die Lichtdurchlässigkeit von WMC nicht wesentlich ab und erfüllt die Anforderungen der Beobachtung und Erkennung.

Wir haben Antikörper mit unterschiedlichen Konzentrationen beschichtet, um die Antikörperkonzentrationen zum Einfangen von CRP, PCT und IL-6 auf der Nachweisschicht zu optimieren. Wir untersuchten CRP-Ab1 und PCT-Ab1 mit 10, 20, 40, 60, 80 μg/ml (Zusatzdatei 1: Abb. S5a und b), IL-6-Ab1 mit 20, 40, 60, 80, 120 μg /ml für die Beschichtung (Zusatzdatei 1: Abb. S5c). Die Konzentrationen von CRP-Ab2, PCT-Ab2 und B-IL-6-Ab2 betrugen alle 75 μg/ml. Die Konzentration von SA-HRP betrug 4 μg/ml. Die anderen Versuchsbedingungen sind konsistent. Zunächst korreliert die CL-Intensität positiv mit der Konzentration der Fängerantikörper. Wenn die Konzentrationen der Fängerantikörper bis zu einem gewissen Grad ansteigen, wird der Anstieg der CL-Intensität unauffällig. Die CL-Intensität nimmt sogar ab, wenn die Konzentrationen der Fängerantikörper hoch sind. Die optimalen Bedingungen für die Erfassung von CRP-Ab1, PCT-Ab1 und IL-6-Ab1 sind 40, 60 und 80 μg/ml. Für die Beschichtung haben wir die optimalen Konzentrationen verwendet.

Zur Untersuchung der optimalen Bedingungen für den Nachweis von CRP werden Nachweisantikörper mit den Konzentrationen 6,25, 12,5, 25, 50 und 75 μg/ml verwendet (Zusatzdatei 1: Abb. S6a), während Nachweisantikörper mit den Konzentrationen 12,5, 25, Zum Nachweis von PCT und B-IL-6 werden 50, 75, 100 μg/ml verwendet (Zusatzdatei 1: Abb. S6b und c). Die Intensität von CL wird durch die Erhöhung der Konzentration der Nachweisantikörper bis zum Erreichen eines Plateaus verstärkt. Daher haben wir 25 μg/ml CRP-Ab2, 50 μg/ml PCT-Ab2 und B-IL-6-Ab2 als optimale Konzentration gewählt.

Wir verwendeten eine peristaltische Unterdruckpumpe, um die Flüssigkeit anzutreiben. Zuerst schließen wir die Pumpe an die Unterdruckentlüftung an. Dann werden 30 μl der Probe, 40 μl der gemischten Lösung (Nachweisantikörper und SA-HRP), 70 μl PBST und 35 μl des Substrats jeweils in die vier Reservoirs gegeben (Abb. 3a). Die Schritte zur Detektion umfassen: (1) Drücken des TM-Ventils auf die entsprechende Höhe, um sicherzustellen, dass die Probe und die Nachweisantikörper mit der SA-HRP-Lösung in den wellenförmigen Mikromischer gelangen können, (2) Pumpen der gemischten Lösung in den Reaktionskanal, (3 ) Positionieren des TM-Ventils durch Drücken auf die nächste Höhe, um PBST-Lösungen in den Detektionskanal zu pumpen, um nicht reagierte Reagenzien zu entfernen (Abb. 3d), (4) Pumpen von CL-Substrat in den Detektionskanal, um mit HRP zu reagieren, nachdem das TM-Ventil in die Position gedrückt wurde letzte Höhe. Im Mikromischer können die Reagenzien gleichmäßig gemischt und zunächst zur Reaktion gebracht werden (Abb. 3b). Im zweiten Schritt werden die Lösungen 20 Minuten lang inkubiert, um eine Immunreaktion auszulösen und eine Doppelantikörper-Sandwichstruktur zu bilden. (Abb. 3c). Schließlich kreuzen sich Streifen von Fängerantikörpern und Detektionskanälen, um 3 × 3 Detektionspunkte zu bilden. Wir haben die CL-Intensität mit dem CL-Bildanalysesystem ermittelt und für die anschließende Analyse die GEL-PRO-Analysator-Software verwendet (Abb. 3e). Der gesamte Vorgang dauert 22 Minuten.

Schematische Darstellung der Multiplex-Erkennung von CRP, PCT und IL-6 mithilfe von WMC-MDP. a Vor der Detektion umfasst die Vorbehandlung die Beschichtung von Fängerantikörperstreifen, die Oberflächenvorbereitung von Kanälen und die Zugabe von Reagenzien. b Vormischen der Proben mit Detektionsantikörpern im wellenförmigen Mikromischer. c Der Sandwich-Immunoassay erfolgt in den erkannten Kanälen und bildet Strukturen von Ab1-CRP-Ab2-HRP, Ab1-PCT-Ab2-HRP und Ab1-IL-6-Ab2-B-SA-HRP. d Entfernen nicht reagierter Reagenzien durch Waschen der Kanäle. e Hinzufügen von CL-Substrat in die Kanäle, um CL-Intensität zu erzeugen. CRP-c-reaktives Protein, PCT-Procalcitonin, IL-6-Interleukin-6, WMC-MDP wellenförmige mikrofluidische Chip-unterstützte Multiplex-Detektionsplattform, PBST phosphatgepufferte Salzlösung Tween-20, CL-Chemilumineszenz, BSA-Rinderserumalbumin, CRP-Ab1-Einfangantikörper von c-reaktivem Protein, PCT-Ab1-Fängerantikörper von Procalcitonin, IL-6-Ab1-Fängerantikörper von Interleukin-6, CRP-Ab2-Nachweisantikörper von c-reaktivem Protein, PCT-Ab2-Nachweisantikörper von Procalcitonin, B-IL-6 -Ab2-Nachweisantikörper von Interleukin-6, konjugiert mit Biotin, HRP-Meerrettich-Peroxidase, SA-HRP-Meerrettich-Peroxidase, konjugiert mit Streptavidin

Der lineare Bereich, die Nachweisgrenze (LOD) und die Selektivität können die Nachweisleistung von WMC-MDP bewerten. Unter optimalen Bedingungen konnten wir CRP im Bereich von 0,16–80 μg/ml, PCT im Bereich von 0,1–51,2 ng/ml und IL-6 im Bereich von 12,5–6400 pg/ml nachweisen (Abb. 4a, B). Die linearen Bereiche betragen 1,25–40 μg/ml für CRP (\(Y = - 105726,34 + 18258,99X\); \(R^{2} = 0,99\)), 0,4–12,8 ng/ml für PCT (\(Y = - 57834,93 + 24184,26X\); \(R^{2} = 0,99\)). 50–1600 pg/ml für IL-6 (\(Y = - 30857,38 + 19426,37X\); \(R^{2} = 0,97\)) (Abb. 4c). Die linearen Bereiche umfassen die Grenzwerte der drei Biomarker. \(LOD = 3S/M\), während S die Standardabweichung der Blindproben und M die Steigung der linearen Kurve ist. Die LODs von CRP, PCT und IL-6 betragen 0,54 μg/ml, 0,11 ng/ml bzw. 16,25 pg/ml. Da die LODs weit unter den Grenzwerten liegen, kann die Sensitivität der drei Biomarker den POCT-Anforderungen gerecht werden.

Die CL-Intensität wird durch Multiplex-Detektion von CRP, PCT und IL-6 unter Verwendung von WMC-MDP ermittelt, um den Nachweisbereich, den linearen Bereich und die Selektivität zu ermitteln. a CL-Bilder von CRP, PCT und IL-6 im linearen Bereich bei verschiedenen Konzentrationen. Der Scan zeigt CRP in der oberen linken Ecke, PCT in der Mitte und IL-6 in der unteren Ecke. b Nachweisbereich von CRP, PCT und IL-6. c Liner-Sortiment aus CRP, PCT und IL-6. d CL-Bilder von CRP, PCT und IL-6 in verschiedenen Kombinationen. CL-Chemilumineszenz, CRP-C-reaktives Protein, PCT-Procalcitonin, IL-6-Interleukin-6, WMC-MDP wellenförmige mikrofluidische Chip-unterstützte Multiplex-Detektionsplattform

Voraussetzung für die multiplexierte Detektion der drei Biomarker sind keine Kreuzreaktionen. Wir haben alle Kombinationen von CRP, PCT und IL-6 entdeckt, um zu beobachten, ob sie einen Unterschied machen würden (Abb. 4d). Der Nachweisprozess ist bis auf die unterschiedlichen Probenkombinationen im Reservoir konsistent. Die Konzentrationen von CRP, PCT und IL-6 betragen 10 μg/ml, 0,8 ng/ml und 100 pg/ml. Die Ergebnisse zeigen, dass die CL-Signale nur dann auftreten können, wenn die entsprechenden eingefangenen Antikörper beschichtet sind. Unterschiedliche Kombinationen von Biomarkern haben keinen Einfluss auf die CL-Intensität der Erkennungspunkte. Dies weist darauf hin, dass keine Kreuzreaktionen erzeugt wurden und WMC-MDP in der Lage ist, infektiöse Biomarker im Multiplex-Verfahren nachzuweisen.

Die Reproduzierbarkeit ist auch ein wichtiger Index zur Bewertung der Erkennungsfähigkeit des WMC-MDP. Wir haben zehn WMC-Stücke aus derselben Charge verwendet, um dieselbe Probe nachzuweisen. Die Konzentrationen von CRP, PCT und IL-6 in den Proben betragen 10 μg/ml, 0,8 ng/ml und 100 pg/ml. Die Ergebnisse zeigen, dass die Variationskoeffizienten (CV) für CRP, PCT und IL-6 5,24 % (Zusatzdatei 1: Abb. S7a), 5,02 % bzw. 6,12 % (Zusatzdatei 1: Abb. S7b und c) betragen. Alle CV liegen unter 10 %, was darauf hinweist, dass die Reproduzierbarkeit von WMC-MDP für die POCT-Anwendung kompatibel ist. Die präzise Herstellung des WMC und die Optimierung der Versuchsbedingungen gewährleisten eine optimale Reproduzierbarkeit.

Um den Anforderungen von POCT und der Kommerzialisierung gerecht zu werden, muss WMC-MDP eine hervorragende Lagerstabilität aufweisen. Wir untersuchten die Nachweisfähigkeit von WMC-MDP nach einer Lagerung von 1–7 Tagen bei einer Temperatur von 4 °C und einem Druck von 101 kPa. Die nachzuweisenden Konzentrationen von CRP, PCT und IL-6 betragen 10 μg/ml, 0,8 ng/ml bzw. 100 pg/ml. Die Signale zeigen keine deutliche Abnahme des WMC-MDP zum Nachweis der gleichen Probenkonzentrationen. Der CV von CRP, PCT und IL-6 beträgt 6,33 %, 5,77 % bzw. 6,64 %, also weniger als 15 % (Zusatzdatei 1: Abb. S8). Dies zeigt an, dass WMC-MDP die Reagenzien stabil speichern kann.

Wir haben 15 Serumproben erfasst, um die Eignung von WMC-MDP für die klinische Diagnose zu überprüfen, und die Ergebnisse mit kommerziellen ELISA-Kits verglichen. Die Begründung unterstreicht das Potenzial von WMC-MDP in praktischen Anwendungen. Die Ergebnisse von WMC-MDP stimmen in hohem Maße mit kommerziell erhältlichen ELISA-Kits überein (CRP, \(R^{2} = 0,93\); PCT, \(R^{2} = 0,94\); IL-6, \(R^ {2} = 0,98\)) (Abb. 5a–f). Die Ergebnisse der Proben von 3 gesunden und 12 kranken Freiwilligen stimmen alle mit den klinischen Diagnoseergebnissen überein.

Vergleich und Analyse der Nachweisdaten von CRP, PCT und IL-6 in klinischen Proben zwischen WMC-MDP und kommerziellen ELISA-Kits. a und b Vergleich von WMC-MDP- und ELISA-Kits für den CRP-Nachweis. c und d Vergleich von WMC- und ELISA-Kits für den PCT-Nachweis. e und f Vergleich von WMC-MDP- und ELISA-Kits für den IL-6-Nachweis. g Analyse von CRP, PCT, IL-6 in klinischen Proben, nachgewiesen durch WMC-MDP, ohne logarithmische Transformation bei 0. h Box-and-Whisker-Diagramm von CRP, PCT und IL-6 bei 12 Patienten mit Infektion. CRP C-reaktives Protein, PCT-Procalcitonin, IL-6-Interleukin-6, wellenförmiger WMC-Mikrofluidik-Chip, WMC-MDP wellenförmiger Mikrofluidik-Chip mit unterstützter Multiplex-Detektionsplattform, WMC-CL wellenförmiger Mikrofluidik-Chip mit Chemilumineszenz, ohne logarithmische Transformation bei 0

Die sinnvollen voreingestellten und einheitlichen Grenzwerte erleichtern die Analyse klinischer Proben. Wir verwendeten Grenzwerte von 8 μg/ml, 0,5 ng/ml und 75 pg/ml für CRP, PCT bzw. IL-6. Um die Veränderungen von Biomarkern zu visualisieren, haben wir deren fache Zunahme im Vergleich zum Grenzwert verwendet, um den Inhalt von Biomarkern anzuzeigen (Abb. 5g). Aus Sicht der Patienten Nr. 9 und Nr. 15 liegt lediglich der IL-6-Spiegel im Blut der Patienten über dem Grenzwert. Möglicherweise liegt es am frühen Stadium der Infektion. Der CRP-Spiegel im Blut beginnt 6–8 Stunden nach der Infektion anzusteigen und erreicht nach 24–48 Stunden seinen Höhepunkt. Der PCT-Spiegel steigt innerhalb von 2–4 Stunden an und erreicht innerhalb von 12–48 Stunden ein Plateau, während der IL-6-Spiegel schnell ansteigt, jedoch mit einer Halbwertszeit von nur 1 Stunde. Es weist darauf hin, dass die Proben zum Nachweis von IL-6 kurz nach der Infektion des Patienten entnommen werden sollten. Bakterien, Viren und andere Krankheitserreger können Infektionen verursachen. PCT ist nur gegenüber einer bakteriellen Infektion empfindlich, während CRP gegenüber diesem Erreger nicht empfindlich ist. Der IL-6-Spiegel ist bei Patient Nr. 3 hoch, während der CRP-Spiegel leicht erhöht und der PCT-Spiegel normal ist. Es kann durch andere Krankheitserreger und nicht durch Bakterien verursacht werden. Der Einsatz von Medikamenten kann auch zu einem raschen Rückgang des PCT führen, was je nach Krankengeschichte des Patienten einer weiteren Diagnose bedarf. Patient Nr. 8 weckte unser Interesse an den hohen CRP- und PCT-Werten im Blut und den normalen IL-6-Werten. Dies kann daran liegen, dass die Infektion des Patienten nicht schwerwiegend war und die IL-6-Spiegel aufgrund der kurzen Halbwertszeit gesunken sind, während dies bei PCT und CRP nicht der Fall war. Das Box-and-Whisker-Diagramm zeigt, dass bei infizierten Patienten auch ein Anstieg der Biomarkerwerte um ein Vielfaches von weniger als eins auftreten kann (Abb. 5h). Dies bedeutet, dass die Konzentrationen bestimmter Biomarker auch bei einer Infektion einer Person im normalen Bereich liegen können. Gemäß der obigen Fallanalyse ist es schwierig, eine Infektion mit einem einzelnen Biomarker genau zu diagnostizieren. Multiplex-Nachweise von CRP, PCT und IL-6 können den blinden Bereich der Analyse einzelner Biomarker ausfüllen und die Infektion genau diagnostizieren.

Die Gesamtleistung von WMC-MDP ist im Vergleich zu vorhandenen ausgereiften Technologien zufriedenstellend. Dies ist auf das fortschrittliche Design und die präzise Herstellung der Module einschließlich Verarbeitungskanälen, Mikromischern, Reaktionsschichtmaterialien und Reagenzienspeicher zurückzuführen.

Die Kombination von 3D-Druck mit mikrofluidischen Technologien eröffnet einen neuen Weg für die Massenproduktion von Chips. Die Breite der Kanäle im WMC-MDP beträgt 400 μm, was eine bessere Fertigungsgenauigkeit als beim Spritzguss zeigt. Allerdings nimmt der Herstellungsfehler erheblich zu, wenn die Kanalbreite weniger als 50 μm beträgt. Darüber hinaus lässt sich PDMS in Formen, die mithilfe der fotohärtenden 3D-Drucktechnologie hergestellt wurden, nur schwer aushärten. Physische Isolierung oder Oberflächenmodifikation können das Problem lösen, verkomplizieren jedoch den Herstellungsprozess. Neue Materialien und technologische Verbesserungen könnten vielversprechende Alternativen für die Herstellung mikrofluidischer Chips auf Basis des 3D-Drucks bieten. Mikromischer werden häufig in mikrofluidischen Chips eingesetzt. Topologiebasierte Mikromischer werden entwickelt, um Flüssigkeiten in kürzeren Kanälen zu mischen. Allerdings erschwert die komplexe Struktur die Herstellung. Darüber hinaus kann es die Anforderungen der Flüssigkeitsmischung in einem breiten Re-Bereich kaum erfüllen. Durch das vernünftige Design des WMC-MDP nimmt der wellenförmige Mikromischer nur minimalen Platz ein. Dadurch ist das WMC-MDP tragbar und passt sich gleichzeitig an komplexe Schlachtfeldumgebungen an.

Obwohl wir die Inkubationszeit verkürzen, wird die Empfindlichkeit aufgrund der guten Adsorptionskapazität der Reaktionsschicht nicht beeinträchtigt. Anstelle der üblicherweise verwendeten Aluminiumfolie haben wir als Material für die Reaktionsschicht eine Siliziumfolie gewählt. Im Vergleich zur Aluminiumfolie ist die Adsorptionsfähigkeit der Siliziumfolie auf Proteinen deutlich verbessert. Aufgrund seiner starken Adsorption und guten Plastizität ist der Silikonfilm in der Lage, Erkennungssignale zu verstärken. Bei mikrofluidischen Chips war die Lagerung von Reagenzien eines der größten Probleme. Auch wenn WMC-MDP das Reagens länger als 7 Tage bei 4 °C halten kann, ist es noch ein langer Weg, bis die Methode für den Markt geeignet ist. Dies kann durch den Einsatz neuer Gefriertrocknungstechniken oder die Verbesserung der Struktur von Reservoirs gemildert werden .

Wir haben die Fähigkeit der Multiplex-Erkennung sowie den Betrieb, die Zeit, die Kosten und die LOD der Erkennung auf Basis von WMC-MDP mit herkömmlichen Erkennungsmethoden verglichen (Tabelle 1). Im Vergleich zu ELISA-Kits, Fluoreszenz-Immunoassays und ECL-Immunoassays weist WMC-MDP bessere Leistungen in Bezug auf Betrieb, Zeit und Kosten auf. Obwohl der LOD von IL-6 höher ist als der des Fluoreszenzimmunoassays und des ECL-Immunoassays, erfüllt er dennoch die Anforderungen zur Diagnose von Infektionskrankheiten. Darüber hinaus kann WMC-MDP die Multiplex-Erkennung von drei Biomarkern realisieren. Es hat praktische Bedeutung in der klinischen Anwendung. Die Leistung von WMC-MDP in der klinischen Probenanalyse bestätigte auch seinen Einsatzwert bei der schnellen Diagnose und Klassifizierung von Infektionen. Die Schnelligkeit, die geringen Kosten, der minimale manuelle Eingriff und die Fähigkeit zur Multiplex-Erkennung machen WMC-MDP zu einem starken Kandidaten für militärisch ausgerichtete POCT.

Um Infektionen in einem militärischen Szenario zu untersuchen, entwickeln wir abschließend ein WMC-MDP für den Multiplex-Nachweis von CRP, PCT und IL-6. Das Vormischen von Antigenen und Antikörpern zum Nachweis vereinfacht die Reaktionsschritte und verkürzt die Nachweiszeit. Ein zuverlässiger Herstellungsprozess und die Optimierung der Reaktionsbedingungen verbessern die Empfindlichkeit und Spezifität und senken gleichzeitig die Kosten. Die Vorbehandlung vereinfacht den Operationsablauf. Die Vorteile von Schnelligkeit, Kosteneffizienz und Benutzerfreundlichkeit machen WMC-MDP zu einer wettbewerbsfähigen Alternative zu herkömmlichen Methoden. WMC-MDP bietet eine praktikable Methode zum Nachweis anderer Krankheitserreger. WMC-MDP ist ein zukunftsweisendes Instrument zur schnellen Identifizierung von Infektionen und zeigt das Potenzial für die Entwicklung militarisierter POCT-Geräte.

Die in der aktuellen Studie verwendeten Daten und Materialien sind auf begründete Anfrage beim entsprechenden Autor erhältlich.

Nachweisantikörper von IL-6 konjugiert mit Biotin

Rinderserumalbumin

Chemilumineszenz

Coronavirus Krankheit 2019

C-reaktives Protein

Erfassen Sie CRP-Antikörper

Nachweis von Antikörpern gegen CRP

Variationskoeffizienten

Elektrochemilumineszenz

Hämagglutinin 1 Neuraminidase 1

Meerrettich-Peroxidase

Interleukin-6

Erfassen Sie Antikörper von IL-6

Nachweisgrenze

Phosphatgepufferte Kochsalzlösung

Phosphatgepufferte Salzlösung Tween-20

Procalcitonin

Erfassen Sie PCT-Antikörper

Nachweis von PCT-Antikörpern

Polydimethylsiloxan

Punkt der Pflege

Point-of-Care-Tests

Reynolds Nummer

Streptavidin–Biotin

HRP konjugiert mit SA

Mechanisches Ventil vom Übersetzungstyp

Wellenförmiger mikrofluidischer Chip

Wellenförmige mikrofluidische Chip-unterstützte Multiplex-Detektionsplattform

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Die Autoren danken SHINING 3D Technology Co., Ltd. (Yangzhou und Hangzhou, China) für die technische Unterstützung beim 3D-Druck.

Diese Arbeit wurde von der National Natural Science Foundation of China (81902167, 52075138) und der Natural Science Foundation der Provinz Jiangsu (BK20190872) unterstützt.

Fakultät für Maschinenbau, Yangzhou-Universität, Yangzhou, 225127, Jiangsu, China

Bin-Feng Yin, Xin-Hua Wan, Chang-Cheng Qian und ASM Muhtasim Fuad Sohan

Abteilung für Biochemie, Institut für medizinische Grundlagenwissenschaften, Chinesische Akademie der Medizinischen Wissenschaften (CAMS) und Peking Union Medical College, Peking, 100005, China

Ming-Zhu Yang

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BFY hat die Studie entworfen, die Experimente durchgeführt und die Finanzierung bereitgestellt. XHW führte Simulationen durch, analysierte die experimentellen Daten und verfasste das Manuskript. MZY hat die Methode Korrektur gelesen und die Finanzierung bereitgestellt. CCQ hat Grafiken bearbeitet und experimentelle Daten Korrektur gelesen. ASMMFS hat das Manuskript überarbeitet. Alle Autoren haben das endgültige Manuskript gelesen und genehmigt.

Korrespondenz mit Bin-Feng Yin.

Die Studien mit menschlichen Teilnehmern wurden von der Ethikkommission des Yangzhou University Medical College überprüft und genehmigt (YXYLL-2020-89). Alle Probanden gaben eine schriftliche Einverständniserklärung ab.

Unzutreffend.

Die Autoren erklären, dass keine konkurrierenden Interessen bestehen.

Eine durch einen echten wellenförmigen Mikrofluidikchip (WMC) unterstützte Multiplex-Erkennungsplattform (WMC-MDP). Abb. S2. Verfahren zum Auftragen von Fänger-Antikörperstreifen auf die Nachweisschicht. Abb. S3. Die rote Tinte fließt im Kanal. Kein Flüssigkeitsaustritt weist darauf hin, dass der Chip qualifiziert ist. Abb. S4. Die Durchlässigkeit von WMC liegt im Bereich von 380–720 nm. Abb. S5. Optimierung von Fängerantikörpern in WMC-MDP. Abb. S6. Optimierung der Nachweisantikörper in WMC-MDP. Abb. S7. Reproduzierbarkeit von CRP, PCT und IL-6. Abb. S8. Lagerstabilität von CRP, PCT und IL-6.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Yin, BF., Wan, XH., Yang, MZ. et al. Wellenförmiger mikrofluidischer Chip unterstützt Point-of-Care-Tests für eine genaue und schnelle Diagnose von Infektionen. Military Med Res 9, 8 (2022). https://doi.org/10.1186/s40779-022-00368-1

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Eingegangen: 19. August 2021

Angenommen: 26. Januar 2022

Veröffentlicht: 11. Februar 2022

DOI: https://doi.org/10.1186/s40779-022-00368-1

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