课题基金 / 基金详情

基于外磁驱动的封闭式全自动传染病分子标志物信息采集与分析系统构建与应用研究

批准号:
62071119
项目类别:
面上项目
资助金额:
64.0 万元
负责人:
何农跃
依托单位:
学科分类:
生物电子学与生物信息处理
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
何农跃

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
COVID-19新型冠状病毒,来势凶猛传染性极强,短时间即迅速漫延,使全球处于恐慌之中。对这类高传染性和高致病性病毒,快速获取其分子特征信息并采取高效防控措施至关重要。由于核酸检测高特异和高灵敏,基于核酸标志物信息获取的传染病病原体检测技术已被广泛应用。但仍需复杂的核酸提取和循环扩增检测过程,且依赖于实验环境和检测人员操作熟练程度,耗时、检测效率低、存在交叉污染和假阳性风险的问题并未根本解决。因此,研究集样本处理、检测和结果报告于一体的封闭式全自动核酸标志物信息快速检测系统,对传染病防控十分重要。本课题拟在已有工作基础上,针对现有封闭式卡盒一体化核酸检测仪技术瓶颈,构建一种全新的外磁场驱动卡盒,通过外部磁力无接触驱动封闭式卡盒内的磁性纳米颗粒,结合先进的扩增与检测技术,准确、快速、便捷地在1小时内完成样本处理及核酸分子标志物信息检测全过程,为完善保障人民生命健康的生物安全体系提供有力支撑。
英文摘要
COVID-19 coronavirus, highly infectious, in a short time spread around the world, resulting in the world in a panic. For this kind of highly infectious and highly pathogenic virus, it is very important to quickly obtain its molecular characteristic information and take effective prevention and control measures. Due to the high specificity and sensitivity of nucleic acid detection, the detection technology of infectious disease pathogen based on nucleic acid molecular marker information has been widely used. However, although it is simpler and faster than the traditional technologies, it still needs to complete the complex process of nucleic acid extraction and cyclic amplification detection. Besides, it also depends on the laboratory environment and the proficiency of the technicians, which is time-consuming and labor-intensive, and the efficiency is relatively low, which also increases the cross-contamination and false positive or negative rate owing to the incompletely closed feature. Therefore, it is very important for the prevention and control of infectious diseases to fabricate a closed, automatic and rapid detection system integrating sample processing, detection and result reporting to obtain the nucleic acid molecular marker information. Based on the techniques usually applied, and aimed at overcoming the bottleneck of the existing integration nucleic acid detection technology based on a fully-enclosed cassette, we will fabricate a novel and fully automatic infectious diseases detection system, based on a fully-enclosed cassette, external magnetically driving, and the recombinase polymerase amplification (RPA) technology to finish the whole procedure including sample processing, qPCR and final result report in 1 hour with high accuracy, rapidness and conveniency. This novel nucleic acid molecular markers information detection strategy will significantly play a very important role in keeping the people safe.
为实现突发传染病的现场快速检测,本项目研制了一种低成本、简单便捷的基于外磁驱动的封闭式全自动传染病分子标志物信息采集与分析系统,能够全自动实现“样本入,结果出”的多通道一体化快速核酸检测。首先,研发了一种基于外磁驱动反应体系的封闭式全自动卡盒,结构简单,整体尺寸约120mm×40mm×15mm,样本处理范围20~500 μL。控制性能符合一体化核酸检测需求。接着,研发了一种便携式多通道一体化核酸检测装置,自动化实现了核酸检测过程中磁驱动、液体控制、温度控制和荧光检测等功能。装置整体尺寸约为440mm×350mm×300mm,单个装置一次最多可以并行驱动4个卡盒完成检测,实现“样本入,结果出”。此外,不仅自主研制了一种多通道高精度温度监测与控制模块。满足均一、稳定、准确和高精度温控需求,能应用于不同的检测现场,还研制了一种用于微弱荧光信号激发与检测的双通道一体化荧光模块,相比于集成式LED恒流驱动芯片,本研究提出的双负反馈恒流驱动方案在短时间(5s)和长时间(1 h)均具有更小的波动和更高的稳定性,其中5s内的波动约为±0.08%,1 h内的波动约为±0.23%,灵敏度和线性度均优于商用荧光分光光度计。最终,开展了一体化核酸检测可行性应用研究。针对本系统的实时荧光PCR数据特点,最后通过非线性拟合和基于二阶导最大值的方法获得了准确的Ct值。使用不同浓度梯度的乙肝病毒样本进行核酸提取,本系统自动提取效率优于手工提取。4个卡盒之间不会交叉污染。使用浓度为5×104 IU/mL的乙肝病毒血清样本进行4个卡盒的均一性测试,不同卡盒之间的Ct值变异系数(CV)为0.88%,对含乙肝病毒血清样本的检测限为50 IU/mL。研发了疽杆菌以及伯氏立克次氏体多重试剂盒,10组浓度为500 copies/mL的样本检出结果均为阳性。为了更快获取样本信号,研制了光热超快速PCR装置,5分钟可实现核酸检测,灵敏度达到500copies/mL。(6)培养博士3名硕士研究生4名,毕业6名,1名即将毕业。申请发明专利2项(已授权1项)、授权软件著作权1项;发表SCI收录论文21篇。
高特异高灵敏高通量单核苷酸突变信息获取新方法及应用研究
  • 批准号:
    61271056
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    何农跃
  • 依托单位:
基于纳米磁分离的多样本多位点高通量核酸分析系统及其关键技术研究
  • 批准号:
    60927001
  • 项目类别:
    专项基金项目
  • 资助金额:
    150.0万元
  • 批准年份:
    2009
  • 负责人:
    何农跃
  • 依托单位:
基于纳米磁分离和化学发光的烈性病原体和重组病原体信息高通量获取
  • 批准号:
    90606027
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    40.0万元
  • 批准年份:
    2006
  • 负责人:
    何农跃
  • 依托单位:
磁分离与发光纳米颗粒在快速获取病原信息中的增敏作用与应用研究
  • 批准号:
    60571032
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    25.0万元
  • 批准年份:
    2005
  • 负责人:
    何农跃
  • 依托单位:
国内基金
海外基金