Микрофлюидный диагностический прибор с воздушной пробкой

Jun 22, 2023

Том 12 научных докладов, номер статьи: 12852 (2022 г.) Цитировать эту статью

1849 г. Доступов

2 цитаты

3 Альтметрика

Подробности о метриках

Выявление случайного загрязнения аллергенами обработанных пищевых продуктов имеет решающее значение для стратегий управления рисками в пищевой промышленности, позволяющих эффективно предотвращать случаи пищевой аллергии. Здесь мы предлагаем недавно разработанный пассивный запорный клапан с устойчивостью к высокому давлению, называемый «воздушным вставным клапаном», для дальнейшего улучшения микрофлюидных устройств для обнаружения целевых нуклеиновых кислот. Применяя воздушный вставной клапан в качестве постоянного запорного клапана, можно достичь максимально допустимой скорости потока 70 мкл/мин при последовательном дозировании жидкости в массив из 10 микрокамер, что в 14 раз выше, чем при использовании предыдущего клапана. компоновка с использованием односторонней запорной арматуры. Кроме того, мы демонстрируем одновременное обнаружение нескольких пищевых аллергенов (пшеница, гречка и арахис) на основе колориметрического петлевого изотермического амплификации с использованием нашего диагностического устройства с 10 микрокамерами, компактно расположенными в круге диаметром 20 мм. После проведения анализа при 60 °C в течение 60 минут любая комбинация трех типов пищевых аллергенов и чайного растения, которые использовались в качестве положительных и отрицательных контрольных образцов соответственно, давала правильные результаты теста без какого-либо перекрестного загрязнения между микрокамерами. . Таким образом, наше диагностическое устройство станет быстрой и простой платформой для анализа и получения ответов для обеспечения безопасности пищевых продуктов.

Пищевая аллергия — это иммуноопосредованная реакция, вызванная вдыханием или проглатыванием белков, содержащихся в определенных продуктах питания1,2,3. За последние десятилетия увеличились заболеваемость и распространенность пищевой аллергии, что представляет собой глобальную проблему для здравоохранения. Аллергены могут вызывать не только острые аллергические реакции, такие как кожные (крапивница), дыхательные пути (хрипы, кашель) и желудочно-кишечный тракт (тошнота, рвота и диарея), но и критические состояния, такие как анафилаксия4,5. В настоящее время маркировка пищевых аллергенов является обязательной и законодательно закреплена во многих странах. В Японии правила маркировки пищевых аллергенов были приняты для обработанных пищевых продуктов, содержащих семь конкретных видов сырья, включая пшеницу, гречку, арахис, яйца, молоко, креветки и крабов. В руководящих принципах указано, что любые продукты, содержащие аллергенные белки, должны быть маркированы, если их концентрация превышает 10 мг/кг (ppm)6. У потребителей, страдающих пищевой аллергией, даже небольшое количество аллергена может вызвать аллергическую реакцию7. Таким образом, быстрая и простая идентификация обработанных пищевых продуктов, случайно загрязненных аллергенными веществами, имеет решающее значение для стратегий управления рисками в пищевой промышленности, позволяющих эффективно предотвращать случаи пищевой аллергии.

Оценено множество методов выявления различных пищевых аллергенов8. Иммуноферментный анализ (ИФА) широко используется для количественного анализа целевых белков благодаря его преимуществам, заключающимся в высокой чувствительности, высокой специфичности, простоте использования и высокой пропускной способности. Соответственно, это один из наиболее часто используемых анализов для обнаружения и количественного определения пищевых аллергенов в пищевой промышленности и в официальных агентствах по контролю пищевых продуктов9,10. На рынке имеется несколько иммунодиагностических наборов на основе ИФА для обнаружения пищевых аллергенов11,12,13. Однако белки подвержены непреднамеренной протеолитической деградации во время процессов экстракции, используемых в методах обнаружения на основе белков, что может привести к ложноотрицательным результатам, а сложные пищевые матрицы могут содержать мешающие органические компоненты, которые могут привести к ложноположительным результатам14,15. Поскольку молекулы ДНК более стабильны, чем белки, все чаще используются методы обнаружения на основе нуклеиновых кислот, среди которых количественная полимеразная цепная реакция в реальном времени (кПЦР) является наиболее широко используемым методом амплификации конкретных мишеней нуклеиновых кислот (ДНК/РНК). при обнаружении пищевых аллергенов16,17,18,19. Однако для проведения qPCR-тестирования требуется высококвалифицированный персонал и дорогостоящее оборудование (например, термоциклер) с точным контролем заданного значения температуры для амплификации, и поэтому он не является экономичным и простым в использовании инструментом обнаружения.