Aeromonas hydrophila er en betydelig patogen bakterie i akvakultur, som forårsaker alvorlige sykdommer hos oppdrettsdyr og resulterer i betydelige økonomiske tap. For å muliggjøre rask-deteksjon på stedet utviklet vi en bærbar mikrofluidisk plattform som integrerer multi-enzyme isotermisk rask amplifikasjon (MIRA) med automatisert væskehåndtering. Brikkedesignet inneholdt en miniatyr vibrasjonsmotor og keramiske varmeputer for å vedlikeholde
presis temperaturkontroll og sikre reaksjonshomogenitet gjennom nukleinsyreekstraksjon og amplifikasjon. En miniatyrluftpumpe kjørte det rå DNA-ekstraktet gjennom brikken i et enkelt pipeteringstrinn for nøyaktighetkvantifisering. Det ekstraherte DNA ble deretter overført til et reaksjonskammer forhåndslastet med MIRAreagenser for isotermisk amplifikasjon ved 39 grader under sanntids-fluorescensovervåking. Denne plattformen oppdaget
A. hydrophila i vannprøver innen 40 minutter, og oppnår et lineært område fra 1 × 10² til 1 × 10⁷ CFU⋅mL−1og en deteksjonsgrense (LOD) på 10 CFU⋅mL−1. Spesielt tillater dens modulære design enkel utveksling av primere og prober, noe som gjør plattformen lett tilpasset for å oppdage forskjellige bakterielle patogener i akvakultur.
Skjematisk sammenligning av den bærbare mikrofluidplattformen og den konvensjonelle deteksjonsplattformen for A. hydrophila. (A) Den bærbare mikrofluiden
plattform. Deteksjonsarbeidsflyten på denne plattformen integrerer nukleinsyreekstraksjon, presis pipettering, amplifikasjon og deteksjon. (B) Den konvensjonelle deteksjonsplattformen. Den konvensjonelle laboratoriebaserte-arbeidsflyten er avhengig av sofistikert utstyr, opplært personell og tidskrevende-prosedyrer.
Stabilitetsvurdering av den bærbare mikrofluidplattformen. (A) Fotografi av den bærbare mikrofluidplattformen. (B, C) Termisk ytelse av nukleinsyreekstraksjons- og deteksjonskamrene. Sammenheng mellom keramisk varmepute og kammertemperatur. (D) Fluorescensdeteksjonsstabilitet (N=3). Fluorescensintensiteten ble målt med 5-minutters intervaller gjennom hele amplifikasjonsprosessen.
Ytelsesevaluering av den bærbare mikrofluidiske plattformen. (A) Kalibreringskurve for A. hydrophila-deteksjon (N=3). En kalibreringskurve ble etablert ved å påvise A. hydrophila over et konsentrasjonsområde på 1 × 101 –1 × 108 CFU⋅mL−1under optimale forhold. (B) Reproduserbarhetsvurdering av brikke-til-brikke. MIRA-analysen for A. hydrophila ble utført på ti chips fremstilt fra hver av to uavhengige former. (C) Spesifisitetsanalyse (N=3). MIRA-analysens spesifisitet ble validert mot målet A. hydrophila og 11 ikke{10}}målbakteriearter. (D) Sammenligning med qPCR (N=3). Både plattformen og qPCR ble brukt til å påvise A. hydrophila i forskjellige konsentrasjoner. (E) Deteksjon av felt-isolerte stammer (N=3). Fire felt-isolerte stammer av A. hydrophila ble påvist ved bruk av både plattformen og qPCR.