PFI-TT: Clip-On Smartphone Biosensor for Mobile Health Diagnostics

PFI-TT:用于移动健康诊断的夹式智能手机生物传感器

基本信息

项目摘要

The broader impact/commercial potential of the Partnership for Innovation - Technology Translation (PFI-TT) project is to develop a single-step, 30 minute test for HIV viral load measurement with digital resolution and the capability to measure small amounts. This system is designed to be used by HIV patients with no laboratory expertise, which is currently not possible. The test will be conducted by an inexpensive clip-on instrument to test a blood sample; it uses the rear-facing camera of any modern smartphone to record video of the chemical reaction and measure special light signals. The test will measure the dangerous pathogens, including a way to correct for false positives and negatives; it also provides immediate display of results and shares the data with a cloud-based database. As HIV sensing in blood represents a challenging application with a large commercial market, a successful demonstration will pave the way toward a host of a wide array products and services for mobile sensing of many potential infections. The proposed project is to design, build, and rigorously validate a self-testing platform for digital-resolution quantitation of HIV within a droplet of serum. Currently, no self-testing approaches are currently able to detect HIV during peak viremia and transmissibility in acute infection. The proposed approach utilizes an inexpensive ($10) clip-on instrument that will enable the back-facing camera of any modern smartphone to function as a fluorescence microscope that illuminates and isothermally heats a silicon-based test cartridge that is pre-loaded with primers for Loop-Mediated Isothermal Amplification (LAMP) of HIV-specific nucleic acid sequences. The proposed technology will integrate several innovative elements to achieve the goal of a sample-to-answer test within 30 minutes, while achieving 1000 copies/ml detection limit by performing: 1. LAMP reactions within a low-autofluorescence silicon-based microfluidic cartridge pre-loaded with dried primers, and packaged for refrigeration-free storage. 2. Spatial LAMP (S-LAMP) analysis of the amplification reaction using video imaging of the process and automated image analysis to identify/count fluorescent-emitting LAMP initiation points. 3. Integration of positive and negative experimental control regions to ensure assay validity. 4. Chemical lysis of the sample prior to dispensing of LAMP buffer and the test sample into the paper test medium. 5. A clip-on instrument that makes an optical interface with any smartphone rear-facing camera.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
创新-技术转化伙伴关系(PFI-TT)项目的更广泛影响/商业潜力是开发一种用于艾滋病毒病毒载量测量的单步30分钟测试,具有数字分辨率和测量少量的能力。 该系统旨在供没有实验室专业知识的艾滋病毒患者使用,目前这是不可能的。该测试将通过一种廉价的夹式仪器来测试血液样本;它使用任何现代智能手机的后置摄像头来记录化学反应的视频并测量特殊的光信号。 该测试将测量危险的病原体,包括一种纠正假阳性和假阴性的方法;它还提供了结果的即时显示,并与基于云的数据库共享数据。 由于血液中的HIV感测代表了具有巨大商业市场的具有挑战性的应用,因此成功的演示将为许多潜在感染的移动的感测的大量产品和服务铺平道路。拟议的项目是设计,构建和严格验证一个自我检测平台,用于数字分辨率定量血清液滴中的HIV。 目前,没有自我检测方法目前能够在病毒血症高峰期和急性感染的传播性期间检测HIV。 所提出的方法利用一种廉价的(10美元)夹式仪器,使任何现代智能手机的背面摄像头都能够用作荧光显微镜,照亮并等温加热硅基测试盒,该测试盒预装有用于HIV特异性核酸序列的环介导等温扩增(LAMP)的引物。 拟议的技术将整合几个创新要素,以实现30分钟内完成样品到答案测试的目标,同时通过执行以下操作实现1000拷贝/ml的检测限:1. LAMP反应在低自发荧光硅基微流控盒内进行,该微流控盒预先装载有干燥的引物,并包装用于无冷藏储存。 2. 扩增反应的空间LAMP(S-LAMP)分析,使用过程的视频成像和自动化图像分析来识别/计数荧光发射LAMP起始点。 3. 整合阳性和阴性实验对照区,以确保试验有效性。 4. 在将LAMP缓冲液和供试品分配到纸质供试介质中之前,对样品进行化学裂解。 5. 该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(3)
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Smartphone-based multiplex 30-minute nucleic acid test of live virus from nasal swab extract
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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