미세유체공학

군사 의학 연구 9권, 기사 번호: 11(2022) 이 기사 인용

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전염병 탐지를 위한 전통적인 진단 전략에는 현장 검사(POCT)에 적합하지 않은 탁상형 장비가 필요합니다. 고도로 소형화된 자동 통합 기술인 신흥 미세유체공학은 신속하고 저렴하며 정확한 현장 진단을 수행하는 데 있어 기존 방법을 대체할 수 있는 잠재적인 대안입니다. 분자 진단은 병원체 검출을 위한 가장 효과적인 접근법으로 미세유체 장치에 널리 사용됩니다. 이 리뷰는 학문적 관점과 산업적 전망에서 미세유체 기반 전염병 분자 진단의 최신 발전을 요약합니다. 먼저 샘플 전처리, 증폭 및 신호 판독을 포함한 일반적인 온칩 핵산 프로세스를 소개합니다. 그런 다음 네 가지 범주의 미세유체 플랫폼을 특징, 장점, 단점에 따라 비교합니다. 우리는 절대 핵산 정량화에 디지털 분석법을 적용하는 방법에 대해 더 논의합니다. 고전적 및 최근의 미세유체 기반 상용 분자 진단 장치를 모두 현재 시장 상황의 증거로 요약합니다. 마지막으로 미세유체 기반 감염병 진단의 향후 방향을 제시한다.

전염병은 박테리아, 바이러스, 기생충 등의 병원체에 의해 발생하며 전 세계적으로 분포되어 있습니다. 다른 질병과 달리 병원체는 접종, 공기, 수질 매체를 통해 사람과 동물 사이에 빠르게 감염되고 전파됩니다[1]. 공중보건 대책으로서 감염병을 예방하는 것은 필수적입니다. 전염병 관리에는 세 가지 기본 전략이 있습니다. (1) 감염원 통제; (2) 전송 경로를 차단하고; (3) 취약한 인구를 보호합니다. 기본적인 전략 중 감염원 통제는 편의성과 저렴한 비용으로 인해 가장 중요한 전략으로 꼽힌다. 감염자의 신속한 진단과 격리, 치료가 필수적이며, 이를 위해서는 신속하고 민감하며 정확한 진단 전략이 필요하다[2]. 현재의 감염병 진단은 일반적으로 징후와 증상에 기초한 임상 검사와 잘 훈련된 인력, 시간이 많이 소요되는 절차, 고가의 검사 장비가 필요한 세포 배양 및 분자 진단과 같은 실험실 검사를 결합합니다[3, 4]. 전염병 발병을 예방하려면 특히 전염병이 만연하고 심각한 자원이 부족한 지역에서 신속하고 저렴하며 정확한 현장 진단이 필요하며[5], 응급 상황이 예측할 수 없는 야생이나 전쟁터에서의 치료도 마찬가지입니다. 발생하지만 의료지원은 제한적이다[6]. 이러한 경우 정밀한 유체 조작을 위해 미세 전자 기계 시스템 기술, 나노기술 또는 재료 과학을 결합한 기술인 미세유체학[7,8,9,10]은 현장 진료 테스트(POCT)에 새로운 기회를 제공합니다. ) 병원 및 실험실 외부의 감염성 병원체. 미세유체 기술은 기존의 힘든 진단에 비해 질병 발생 시 분자 진단을 위한 샘플 및 비용 절약 경로를 가능하게 합니다. 코로나 바이러스 질환 2019(COVID-19)의 전 세계 확산은 중증급성호흡기증후군 코로나바이러스 2(SARS-CoV-2)에 의해 발생했습니다. 그 결과, 전염병의 시기적절한 예방과 통제를 위한 미세유체공학의 중요성이 다시 강조되었습니다[11,12,13]. 기존 진단과 비교하여 미세유체 POCT는 벤치탑 분석기부터 작은 측면 흐름 스트립에 이르기까지 샘플링 현장 근처에서 테스트를 수행하는 소형 및 휴대용 장치를 활용합니다[14]. 이러한 테스트는 단순화되거나 생략된 샘플 준비, 신속한 신호 증폭 및 민감한 신호 판독을 위해 고급화되어 짧은 기간과 몇 분 내에 정확한 결과를 제공합니다. 미세유체 기반 현장 진단 도구의 가용성과 대량 생산으로 인해 병원 외부, 환자 근처 또는 심지어 집에서도 비용 효율적이고 간단한 진단을 위한 응용 프로그램이 확장되었습니다.