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热电冷却器(TEC)和硅基微流体芯片助力lab-ON-chip

驷格生物科研团队研发成果在国际权威知名期刊上连续发布4篇科技论文 ,本期为大家分享第2篇:5分钟的超快检测

近年来,人们不断遭受着新冠肺炎、猴痘和埃博拉等传染病的困扰,需要快速和准确的诊断方法来防止疾病的传播。PCR检测是当前对传染病病毒进行检测的金标准,本文设计了一种用于检测病毒的超快聚合酶链式反应(PCR)设备,基于TEC和硅基微流体芯片设计,结合超快试剂盒可实现5分钟内的超快检测。

该设备由硅基PCR芯片、热循环模块、光学检测模块和控制模块组成。硅基芯片具有热学和流体设计,硅材料具有比玻璃、聚合物等材料更好的导热性,经热学仿真设计后,该芯片可在流道区域均匀加热。蛇形流道的设计可以减少加样时气泡的产生,均可提高检测效率。同时四流道的设计可最多同时测试四个样本,提高了检测通量。热循环模块使用热电冷却器(TEC)作为变温元件,TEC可通过改变电流的方向快速切换升降温状态,且升降温速率高,结合PID算法进行控制,可实现精准且快速的热循环,在到达预定温度时不产生温度过冲。光学检测模块采用集成化设计,占用体积小,可以同时检测两种荧光分子。控制模块使用安装了开源系统的微电脑,操作者可以轻松地操作设备进行检测,检测结果也会由微电脑分析并导出结果。

该设备可在5分钟内进行40个PCR扩增周期,相较传统设备,大大缩短了检测时间。与传统设备使用相同试剂盒在不同浓度下进行对比测试,该设备可以在更短的时间完成检测,同时各浓度结果间的线性度更佳。该设备小巧便携、操作方便、设备成本低,可由一人操作携带,在不同场景下完成快速检测,在防疫方面具有巨大潜力。

关于驷格

上海驷格生物科技有限公司是由上海微技术工业研究院培育孵化的一家致力于运用半导体芯片技术服务生命科学和大健康产业的高科技创新体外诊断企业。2020年12月,获上海市科技委员会的批准,承担“上海市体外诊断芯片技术创新中心”的建设任务。公司创始人和技术团队由多位国际知名大学和研究机构海归专家组成。公司创始人陈昌博士是国家级科学专家,新冠疫情暴发后,陈昌博士提出了将硅基芯片技术用于核酸检测的构想。2020年5月,他带领团队创立了上海驷格生物公司,目前公司整体研发人员占比50%。

公司首款产品“微纳芯片核酸扩增分析仪”不仅保留了传统PCR的高灵敏度和高特异性的特点,还将原本1小时以上40个PCR扩增循环的实时检测时间缩短至“5分钟”,树立了核酸快检技术的新标杆。该仪器整机小巧轻便,单手可持,最大变温速度可达20℃/秒。基于半导体MEMS技术的硅基核酸检测芯片,保证精准和极其快速的升降温核酸扩增,从而获得超快、灵敏和准确的检测结果。

同时,公司已按照欧盟《体外诊断医疗器械指令》规定,完成仪器在欧盟CE申报工作,得到了主管机构的确认;已完成美国FDA注册。该产品已具备欧美市场的准入条件。


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