Solar thermal polymerase chain reaction for smartphone-assisted molecular diagnostics.
Solar thermal polymerase chain reaction for smartphone-assisted molecular diagnostics.
复制标题
DOI：
10.1038/srep04137
复制
发表时间：
2014-02-20
影响因子：
4.6
通讯作者：
Erickson D
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Jiang L;Mancuso M;Lu Z;Akar G;Cesarman E;Erickson D
基于核酸的诊断技术如聚合酶链反应（PCR）由于其高灵敏度、特异性和定量能力而广泛用于医学诊断。然而，在基础设施有限和电力不可靠的环境中，由于核酸扩增所需的热循环过程的高度专业化和能源密集型性质，使用此类设备往往受到限制。在这里，我们将太阳能加热与微流体技术相结合，以消除热循环功率需求，并为PCR创建简单的设备基础设施。测试在不到30分钟内完成，功耗降低到80 mW，使标准5.5 Wh iPhone电池能够为该系统提供70小时的电力。 此外，我们通过分析感染卡波西肉瘤疱疹病毒（KSHV/HHV-8）的人类皮肤活检组织，通过太阳能热PCR，HotSHOT DNA提取和基于智能手机的荧光检测相结合，展示了一个完整的样本到答案的诊断策略。我们相信，利用无处不在的太阳热能，如这里所展示的，可以促进在资源有限的地区广泛提供基于核酸的诊断。
Nucleic acid-based diagnostic techniques such as polymerase chain reaction (PCR) are used extensively in medical diagnostics due to their high sensitivity, specificity and quantification capability. In settings with limited infrastructure and unreliable electricity, however, access to such devices is often limited due to the highly specialized and energy-intensive nature of the thermal cycling process required for nucleic acid amplification. Here we integrate solar heating with microfluidics to eliminate thermal cycling power requirements as well as create a simple device infrastructure for PCR. Tests are completed in less than 30 min, and power consumption is reduced to 80 mW, enabling a standard 5.5 Wh iPhone battery to provide 70 h of power to this system. Additionally, we demonstrate a complete sample-to-answer diagnostic strategy by analyzing human skin biopsies infected with Kaposi's Sarcoma herpesvirus (KSHV/HHV-8) through the combination of solar thermal PCR, HotSHOT DNA extraction and smartphone-based fluorescence detection. We believe that exploiting the ubiquity of solar thermal energy as demonstrated here could facilitate broad availability of nucleic acid-based diagnostics in resource-limited areas.
登录
查看更多内容
影响因子：
3.9
作者：
Cai, D. K.;Neyer, A.;Heise, H. M.
通讯作者：
Heise, H. M.
影响因子：
7.4
作者：
Schaerli, Yolanda;Wootton, Robert C.;Hollfelder, Florian
通讯作者：
Hollfelder, Florian
影响因子：
3.2
作者：
Sinfield, R. L.;Molyneux, E. M.;Liomba, G.
通讯作者：
Liomba, G.
影响因子：
7.4
作者：
Wheeler, EK;Benett, W;Milanovich, F
通讯作者：
Milanovich, F
影响因子：
6.1
作者：
Stedtfeld, Robert D.;Tourlousse, Dieter M.;Hashsham, Syed A.
通讯作者：
Hashsham, Syed A.