[发明专利]一种用于多病毒核酸检测的纸基装置及其制作方法和应用

说明书

本发明公开了一种用于多病毒核酸检测的纸基装置及其制作方法和应用，涉及病毒型传染病检测领域，该纸基装置包括电池、导电胶带、加热片、纸基腔室和密封薄膜；该装置的制作方法包括制作rGO/MWCNTs加热片、制作纸基腔室以及组装各部件制成纸基装置；该装置在病毒核酸检测中的应用。本发明能够实现更快、特异性更强、更加灵敏的多种病毒的同时检测，其基于LAMP反应并采用染料作为颜色指示剂，可在M‑HiPad中45分钟内实现完成多种病毒的可视化核酸检测。

技术领域

本发明涉及病毒型传染病检测领域，尤其涉及一种用于多病毒核酸检测的纸基装置及其应用。

背景技术

核酸检测(NAT)是一种广泛使用的分子诊断技术，能够实现更好的特异性和灵敏度的靶标检测。通常NAT都需要递的专业仪器来执行样品制备，核酸扩增和信号检测的不同步骤。最近这些步骤已完全或部分集成到单个NAT设备中，可以帮助减少由于步骤繁多造成过的错误几率同时提高检测效率。但是，目前的大多这样集成的即时检测装置都是由石化塑料制成，耗费成本较高，操作难度较大，为了实现便携化以及降低检测成本，开发成本较低的纸基装置是潜在的研究方向。

目前对于纸基即时检测(POCT)的研究并不常见，大多都是在已有的POCT技术如：微流控技术或侧向流技术的基础上进行稍微的改动，加入纸基材料的元素。比如有研究在NAT的所有三个步骤中都采用纸基材料，它将过滤纸或快速技术分析卡(FTA)用于提取核酸，通过塑料和胶带覆盖的玻璃纤维进行核酸扩增，以及通过最常用的侧向流动分析(LFA)和纸基微流体装置进行核酸检测。也有课题组是通过含链霉亲和素偶联磁珠的阳性DNA扩增液在Fusion 5试纸上扩散时会有特殊的显色反应，进行核酸的诊断。关于设计和制造基于纸张的微流体的基底和方法，基于纸张诊断的工作原理和反应机制的介绍也有相关的研究,但这一系列的研究都仍需要较为严格的实验环境和设备，并未对加热装置进行性能改进，而且操作复杂，难以生成集成化、方便使用的产品，因此仍有一定的局限性。

最常见的温度模块是电热管和帕尔贴半导体加热块，而铝块与铜块制作温度模块的小型化尝试由于工艺复杂，成本昂贵而不尽人意。因此，此装置利用了非金属电热材料，还原氧化石墨烯(rGO)与多碳纳米管(MWCNTs)。最近的研究表明，碳纳米管和GO或rGO的混合物会重新堆积并增强其电导率和导热率，因为rGO与碳纳米管混合可以成为增强的导电分散剂。然而，尚未有将混合的rGO/MWCNT开发成用于即时核酸检测装置中电热模块的研究。

对于多病毒同时检测，最近的研究显示，通过设计可同时扩增和检测多个病毒靶标的PCR反应可以解决这一问题，但随着多重反应中反应物(引物，探针，靶标和内部对照)的数量增加，优化测定并保持灵敏度和特异性变得更加困难，也存在技术界限。

现有的大部分核酸检测装置均采用PCR技术，以新冠肺炎为例，以ORF1ab基因和N基因中的序列为靶位点设计特异性引物，以寡核苷酸作为荧光探针进行检测。而部分新型的微流控芯片检测技术，操作难度较大，且装置都是由硅、玻璃、塑料等石化塑料制成，成本较高。而且目前大多核酸检测装置只针对一种病毒。因此相比于目前的核酸检测装置，现有技术的缺点如下：

1.PCR技术受到传热速度及装置热容的限制，整个扩增过程耗时较长，对设备及操作人员要求较高；

2.装置所用材料多为硅、玻璃塑料等，耗费成本较高；

3.仅针对一种病毒，核酸检测效率不高。

目前的设备大多是由石化塑料制成的，耗费成本较高，需要进行繁琐的步骤，也需要有大量的知识储备方可进行。即时检测与其他常规的检测方法相比，能够实现更快、特异性更强、更加灵敏的检测。开发一种基于纸基材料能够同时进行多种病毒核酸检测的装置，即快速，耐用且经济高效的设备并且不一定需要经过培训的技术人员就可操作，是有潜在意义的。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种无需过多特殊仪器，也拥有更高的特异性扩增效率的多种病毒进行核酸检测的纸基装置及制作方法和应用。

发明内容