Microfluidica

Volume 9 della ricerca medica militare, numero articolo: 11 (2022) Citare questo articolo

10mila accessi

13 citazioni

4 Altmetrico

Dettagli sulle metriche

Le strategie diagnostiche tradizionali per il rilevamento delle malattie infettive richiedono strumenti da banco inappropriati per i test point-of-care (POCT). La microfluidica emergente, una tecnologia altamente miniaturizzata, automatica e integrata, rappresenta un potenziale sostituto dei metodi tradizionali nell’esecuzione di diagnosi rapide, a basso costo, accurate e in loco. La diagnostica molecolare è ampiamente utilizzata nei dispositivi microfluidici come approccio più efficace per il rilevamento dei patogeni. Questa recensione riassume gli ultimi progressi nella diagnostica molecolare basata sulla microfluidica per le malattie infettive da prospettive accademiche e industriali. Innanzitutto, introduciamo i tipici processi sugli acidi nucleici su chip, tra cui la preelaborazione del campione, l'amplificazione e la lettura del segnale. Quindi, quattro categorie di piattaforme microfluidiche vengono confrontate rispetto a caratteristiche, meriti e demeriti. Discutiamo ulteriormente l'applicazione del test digitale nella quantificazione assoluta dell'acido nucleico. Sia i classici che i recenti dispositivi diagnostici molecolari commerciali basati sulla microfluidica sono riassunti come prova dell'attuale stato del mercato. Infine, proponiamo direzioni future per la diagnosi di malattie infettive basata sulla microfluidica.

Le malattie infettive derivano da agenti patogeni, inclusi batteri, virus e parassiti, con una distribuzione globale. A differenza di altre malattie, gli agenti patogeni infettano rapidamente e vengono trasmessi tra portatori umani e animali attraverso l’inoculazione, l’aria e l’acqua [1]. È essenziale prevenire le malattie infettive come misura di sanità pubblica. Esistono tre strategie fondamentali per la gestione delle malattie infettive: (1) controllare la fonte dell’infezione; (2) bloccare le vie di trasmissione; e (3) proteggere le popolazioni sensibili. Tra le strategie fondamentali, il controllo della fonte infettiva è considerata la strategia più cruciale per comodità e basso costo. Sono essenziali la diagnosi, l’isolamento e il trattamento tempestivi delle persone infette, che richiedono strategie diagnostiche rapide, sensibili e accurate [2]. L’attuale diagnosi delle malattie infettive solitamente combina esami clinici basati su segni e sintomi e test di laboratorio, come colture cellulari e diagnostica molecolare, che richiedono personale ben addestrato, procedure lunghe e apparecchiature di test costose [3, 4]. La prevenzione delle epidemie di malattie infettive richiede una diagnosi rapida, a basso costo, accurata e sul posto, in particolare nelle aree povere di risorse dove le malattie infettive sono generalmente prevalenti e gravi [5], così come il trattamento nelle zone selvagge o sul campo di battaglia dove le emergenze sono imprevedibili. verificarsi, ma l’assistenza medica è limitata [6]. In questi casi, la microfluidica, una tecnologia che combina la tecnologia dei sistemi microelettromeccanici, la nanotecnologia o la scienza dei materiali per manipolazioni precise dei fluidi [7,8,9,10], offre una nuova opportunità per i test point-of-care (POCT) ) di agenti patogeni infettivi al di fuori degli ospedali e dei laboratori. La tecnologia microfluidica consente un percorso di riduzione dei campioni e dei costi per la diagnostica molecolare durante le epidemie rispetto alla tradizionale laboriosa diagnostica. La diffusione mondiale della malattia da corona virus 2019 (COVID-19) è stata causata dalla sindrome respiratoria acuta grave coronavirus 2 (SARS-CoV-2); di conseguenza, è stata nuovamente sottolineata l’importanza della microfluidica per la prevenzione e il controllo tempestivi della pandemia [11,12,13]. Rispetto alla diagnostica tradizionale, il POCT microfluidico utilizza dispositivi miniaturizzati e portatili, che vanno dagli analizzatori da banco alle piccole strisce di flusso laterali, che conducono test in prossimità dei siti di campionamento [14]. Questi test sono avanzati per la preparazione del campione semplificata o omessa, l'amplificazione rapida del segnale e la lettura sensibile del segnale, garantendo una breve durata e risultati accurati in pochi minuti. La disponibilità e la produzione massiccia di strumenti point-of-care basati sulla microfluidica hanno ampliato le loro applicazioni per una diagnosi semplice ed economicamente vantaggiosa fuori dall’ospedale, vicino al paziente o anche a casa.