隨著全球傳染病的流行，核酸檢測技術如聚合酶鏈反應（PCR）和等溫擴增在各種疾病的快速診斷中發揮了重要作用。

通常情況下，樣品需要通過冷鏈運輸到配備良好的醫院或檢測中心進行檢測。傳統的檢測過程高度依賴專業技術人員進行人工操作，從樣品到結果的整個過程耗時較長，無法滿足快速現場檢測的需求，特別是在資源有限的地區。此外，樣品的運輸不僅增加了成本，在儲存和運輸條件不當的情況下還可能導致樣本失效，造成假陰性結果。因此，開發快速、簡單、低成本的現場檢測平臺具有重要意義。

近日，北京師范大學-香港浸會大學聯合國際學院（UIC）雷波教授團隊、暨南大學董鋮副教授與珠海市迪奇孚瑞生物科技有限公司合作開發了一種基于數字微流控（DMF）技術和環介導等溫擴增（LAMP）顯色反應的可視化檢測平臺。

該平臺包含多個反應單元，可同時檢測多個樣本中的多個靶標基因，大大提高了檢測效率。此外，利用DMF強大的液滴操控能力，實現了自動化終點檢測，避免了傳統終點檢測方法中由于開蓋等人工操作引起的污染問題。該研究通過將高濃度的干燥染料應用于LAMP的顯色檢測，大大提高了小體積反應液滴（5 μl）的顯色程度，使得反應結果無需特定的光源條件，在環境光照下即可進行肉眼判讀。

圖1 用DMF-LAMP方法進行對蝦疾病診斷：（a）樣品制備；（b）芯片上操作和LAMP反應；（c）DMF芯片的側視圖和控制系統的方塊圖；（d）中性紅的分子結構以及由陽性LAMP擴增引起的顏色轉變；（e）從樣品到結果的整個過程的時間軸

該平臺可以應用于水產病害檢測，快速、準確地檢測出對蝦的三種常見病原體：腸細胞隱孢子蟲（EHP）、傳染性皮下和造血組織壞死病毒（IHHNV）以及白斑綜合征病毒（WSSV），檢測限為101拷貝/μL DNA。在這項研究中，該團隊還對DMF-LAMP方法進行了特異性和真實樣品檢測能力的評估。特異性實驗結果表明，該方法在與大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、鼠傷寒沙門氏菌以及早期死亡綜合征（EMS）和對蝦血細胞虹彩病毒（SHIV）等水及水產品中常見病原體的交叉反應測試中均無非特異性擴增，表現出良好的特異性。在真實樣本檢測實驗中，分別用DMF-LAMP法和qPCR商業試劑盒對58個蝦樣本進行檢測，結果表明，DMF-LAMP方法與商業化的qPCR方法檢測結果高度一致，Kappa值在0.91至1之間，證明了該方法在實際應用中的可靠性和準確性。

圖2 DMF 芯片設計與制造：ITO玻璃上涂有疏水表面作為頂板，覆有疏水涂層的PCB基板被用作底板。在芯片組裝之前，底板上裝載了LAMP試劑并進行了風干處理。這兩個板之間夾著一個0.6 mm的間隔層用于液滴傳輸和LAMP反應 該團隊還提出一種基于RGB的圖像處理方法，利用智能手機在不同室外光照下獲得結果圖像，并且通過RGB分析，提出了一種簡單的判讀方法，未來有望創建自定義的手機App，以實現大批量結果的快速自動化分析。

圖3 基于RGB的圖像處理分析：（a）在DMF芯片上進行包含中性紅的LAMP反應，并使用智能手機捕捉圖像。手動選擇感興趣區域（ROI），并在ImageJ中測量ROI的平均RGB值；（b）根據在實驗室LED照明下捕捉的圖像提取RGB值，比較陰性反應（n = 120）和陽性反應（n = 120）的平均值；（c）由陰性和陽性反應RGB值計算得出的差值；（d）在不同照明條件下，繪制陰性（N-）和陽性（P-）結果的R/G比和B/G比的圖表

該成果以“A digital microfluidic platform coupled with colorimetric loop-mediated isothermal amplification for on-site visual diagnosis of multiple diseases”為題，發表在英國皇家化學會期刊Lab on a Chip上。

總體而言，該研究建立的DMF-LAMP平臺在臨床、生物醫學、食品安全和環境等領域具有廣泛應用前景，具有成本低、操作簡單，檢測效率高等優勢。未來將進一步在該平臺上整合樣本處理如核酸提取等步驟，以實現“樣本進-結果出”的一體化檢測。

論文鏈接：
https://doi.org/10.1039/D2LC01156E