และโรคระบาด เช่น H1N1 และ COVID-19 ได้แพร่ระบาดไปทั่วโลกในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมา เนื่องจากการระบาดของโรคติดเชื้อเกิดขึ้นอย่างสม่ำเสมอมากขึ้น ความจำเป็นในการขยายขีดความสามารถในการตรวจวินิจฉัยและเฝ้าระวังไวรัสเพื่อควบคุมโรคระบาดและป้องกันการแพร่ระบาดจึงชัดเจนขึ้นเรื่อยๆ นักวิจัย เทคโนโลยีนี้สามารถเพิ่มปริมาณงานในการตรวจโรคได้อย่างมาก ในขณะ
ที่ลดต้นทุน
และการใช้เวชภัณฑ์ที่ขาดแคลนอธิบายถึงชุดตรวจวินิจฉัยในห้องปฏิบัติการนักวิจัยสรุปหลักการทำงานและความสามารถในการปรับตัวของแพลตฟอร์มสำหรับการทดสอบไวรัสแบบมัลติเพล็กซ์และแบบรวม พวกเขายังรายงานผลจากการศึกษาทางคลินิกโดยใช้ตัวอย่างจากบุคคลที่มีอาการ COVID-19
การเปรียบเทียบผลการทดสอบโดยใช้ชุดห้องปฏิบัติการกับตัวอย่างเดียวกันที่ทดสอบสำหรับ COVID-19 โดยใช้การทดสอบปฏิกิริยาลูกโซ่โพลิเมอร์เรสแบบย้อนกลับมาตรฐานทองคำ (RT-PCR) เผยให้เห็นความไวในการทดสอบ 98% และความจำเพาะ 100%
เอาชนะการขาดแคลนอุปทานและลดต้นทุนในบรรดาตัวเลือกต่างๆ สำหรับการตรวจวินิจฉัยไวรัสและการเฝ้าระวัง การทดสอบการขยายกรดนิวคลีอิก (NAATs) แสดงให้เห็นถึงข้อดีที่ชัดเจนเหนือการทดสอบแอนติเจนและแอนติบอดีเป็นพื้นฐาน ในแง่ของความไว ความจำเพาะ และความสามารถ
ในการจัดเตรียมอย่างรวดเร็วโดยไม่ต้องสร้างแอนติบอดีเพื่อการวินิจฉัยจำเพาะก่อนหน้า อย่างไรก็ตาม แพลตฟอร์มการทดสอบที่ใช้ NAAT ก่อนหน้านี้ไม่สามารถดำเนินการจัดการของเหลวแบบบูรณาการ การวิเคราะห์ และกระบวนการป้อนกลับอัตโนมัติที่จำเป็นเพื่อให้ได้เวิร์กโฟลว์ที่ยืดหยุ่น
และเพิ่มประสิทธิภาพการคัดกรองโรคให้ได้สูงสุด เพื่อเอาชนะความขาดแคลนนี้ นักวิจัยของ UCLA ได้สร้างแพลตฟอร์มที่ตั้งโปรแกรมได้บนแผงวงจรพิมพ์ขนาดเท่าฝ่ามือที่ดำเนินการจัดการของเหลวและการดำเนินการวิเคราะห์ทางชีวภาพในลักษณะคู่ขนานกัน ตรงกันข้ามกับวิธีการก่อนหน้านี้
ซึ่งต้องใช้
เครื่องมือขนาดใหญ่และใช้ทรัพยากรมาก แพลตฟอร์มขนาดเล็กช่วยประหยัดต้นทุนได้อย่างมากในช่วงที่ไวรัสแพร่ระบาดในวงกว้าง ในขณะเดียวกันก็มีความแม่นยำสูง ทนทาน ปรับตัวได้ และปรับขนาดได้
กล่าวว่า “เทคโนโลยีห้องปฏิบัติการแบบพกพาของเราสามารถช่วยเอาชนะอุปสรรค
ด้านความขาดแคลนและการเข้าถึงการทดสอบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งช่วงต้นของการระบาดใหญ่ เมื่อการควบคุมการแพร่กระจายของโรคเป็นสิ่งสำคัญที่สุด” กล่าว “และนอกเหนือจากศักยภาพในการแก้ไขปัญหาสินค้าขาดตลาดและความต้องการสูงแล้ว ยังสามารถนำไปปรับใช้ในวงกว้าง
เพื่อทดสอบโรคหลายประเภทในภาคสนามและด้วยคุณภาพระดับห้องปฏิบัติการ”ย้ายไปที่การทดสอบแบบมัลติเพล็กซ์และพูลนักวิจัยได้พัฒนาชุดปฏิบัติการเพื่อตรวจจับการมีอยู่ของสารพันธุกรรมจากไวรัส ในกรณีนี้คือ ที่เป็นสาเหตุของโควิด-19 แผงวงจรควบคุมฝูงเฟอร์โรบอตเพื่อขนส่งตัวอย่าง
แม่เหล็กผ่านเวิร์กโฟลว์การวินิจฉัย NAAT รวมถึงการขนส่งอัตโนมัติ การแบ่งส่วน การผสาน การผสม และการให้ความร้อนของหยดตัวอย่างเพื่อขยายผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยา (DNA) สุดท้าย ผลลัพธ์จะพิจารณาจากการเปลี่ยนสีของตัวบ่งชี้ค่า pH ซึ่งทำให้สามารถตีความแบบไบนารีของการทดสอบ สูงหรือต่ำ
ยังได้สาธิตการขนาน การย้ายเฟอร์โรบอตหลายตัวพร้อมกันโดยใช้กระเบื้องแม่เหล็กไฟฟ้าในวงจร – เช่นเดียวกับการปฏิบัติงานตามลำดับในลักษณะการทำงานร่วมกันโดยเฟอร์โรบอตแต่ละตัว (โดยประสานงานกับเฟอร์โรบอตตัวอื่นๆ)การออกแบบที่กะทัดรัดของแพลตฟอร์มนี้และการจัดการ
ตัวอย่างอัตโนมัติทำให้สามารถใช้งานการทดสอบแบบรวมได้ง่าย โดยคุณสามารถทดสอบตัวอย่างผู้ป่วยหลายสิบตัวอย่างในเวลาเดียวกัน และทั้งหมดนี้ใช้วัสดุเดียวกันกับที่ใช้ทดสอบผู้ป่วยเพียงรายเดียวในปัจจุบัน” Di Carlo กล่าว “ตัวอย่างเช่น คุณสามารถทดสอบนักเรียนในหอพักของวิทยาลัยทั้งหมดด้วย
ชุดทดสอบ
เพียงไม่กี่โหล”กว่าเกณฑ์ เป็นค่าบวกหรือค่าลบตามลำดับด้วยการใช้อัลกอริทึมการทดสอบแบบรวม ซึ่งสามารถทดสอบได้ถึง 16 ตัวอย่างในการทดสอบครั้งเดียว ระบบต้องการต้นทุนรีเอเจนต์ที่ต่ำกว่าที่จำเป็นในการทดสอบตัวอย่างทีละรายการ หากการทดสอบรวมแสดงผลลัพธ์ที่เป็นบวก
ชุดการดำเนินการที่คล่องตัวตามมาจะเกิดขึ้นภายในแพลตฟอร์มจนกว่าจะระบุตัวอย่างที่เป็นบวกจริง ท้ายที่สุดแล้ว นักวิจัยทราบว่าค่าใช้จ่ายของสารเคมีสามารถลดลงได้ 10 ถึง 300 เท่า ขึ้นอยู่กับความชุกของไวรัสเช่นเดียวกับการทดสอบโรคต่างๆ พร้อมกัน แพลตฟอร์มนี้สามารถวิเคราะห์ตัวอย่าง
อินพุตจำนวนมากแบบขนานและแบบอะซิงโครนัสเมื่อมาถึง หลีกเลี่ยงเวลารอที่เกี่ยวข้องกับการประมวลผลเป็นชุด ด้วยเหตุนี้ ทีมงานจึงสรุปได้ว่าเทคโนโลยีนี้ทำหน้าที่เป็นโซลูชันที่มีแนวโน้มที่จะเพิ่มขีดความสามารถในการทดสอบทั่วโลกสำหรับการเตรียมพร้อมรับมือกับโรคระบาดและโรคระบาด
ที่เปิดเผยต่อสาธารณะค่อนข้างจำกัด ดังนั้นมิแรนดาจึงถูกจำกัดให้ใช้อุปกรณ์ ระบายความร้อนด้วยการแช่แข็งขนาด 7 คิวบิต ซึ่งตั้งอยู่ในนิวยอร์ก ซึ่งเข้าถึงได้ผ่านระบบคลาวด์ มิแรนดายอมรับว่าจนถึงตอนนี้ยังไม่มีอะไรในอัลกอริทึมควอนตัมที่เขาใช้เพื่อสร้างองค์ประกอบที่ไม่สามารถจำลองด้วยคอมพิวเตอร์
แบบคลาสสิกได้ “สำหรับตอนนี้ เรากำลังทำ [เพลงควอนตัม] ด้วยวิธีที่ไร้เดียงสามาก เพราะเครื่องมีจำนวนจำกัด” กล่าวเสริม อย่างไรก็ตาม ดังที่มิแรนดาอธิบาย อัลกอริธึมบางอย่างที่เขากำลังพัฒนาจะมีราคาแพงและช้าในการคำนวณอยู่แล้วในอุปกรณ์แบบคลาสสิก และยากต่อการนำมาใช้แสดงสดแบบเรียลไทม์ในคอนเสิร์ต แต่ความเร็วในการคำนวณไม่ใช่ประเด็นหลัก
Credit : ฝากถอนไม่มีขั้นต่ำ
