Von Der Probenentnahme Bis Zur Ergebnismeldung Werden Nukleinsäuretests Künftig „unbemannt“ Ablaufen

Die neue Coronavirus-Epidemie plagt weiterhin Länder auf der ganzen Welt, und das medizinische Personal an vorderster Front ist enormen Risiken und Belastungen ausgesetzt. Um das Infektionsproblem zu lösen und die Arbeitseffizienz zu verbessern, wurden automatisierte Geräte zur Nukleinsäuretestung entwickelt.

Nukleinsäuretests, einst ein unbekannter medizinischer Begriff, sind mittlerweile zu einem der Schlagworte dieses Jahres geworden.

Im Kampf gegen die Epidemie gehört das für Nukleinsäuretests zuständige medizinische Personal zu den Personen, die dem Virus am nächsten kommen. Sie sind Krieger, die das Virus „in ihren Händen halten“ und bei ihrer Arbeit großen Infektionsrisiken und psychischen Belastungen ausgesetzt sind.

Auch wenn das medizinische Personal an der Front voll bewaffnet ist, kann es eine Infektion nicht vollständig verhindern. Einem Bericht der chinesischen Zentren für Seuchenkontrolle und -prävention zufolge haben sich im Land mehr als 3.000 medizinische Mitarbeiter mit dem neuen Coronavirus infiziert. Und Zehntausende medizinisches Personal auf der ganzen Welt sind dem Schicksal einer Infektion nicht entgangen.

Als Reaktion auf diese Situation entwickeln verschiedene medizinische und wissenschaftliche Forschungseinrichtungen aktiv automatisierte Lösungen, um das Risiko einer Kreuzinfektion unter dem medizinischen Personal an der Quelle zu verringern.

In Zukunft kann die mühsame und ruhmreiche Aufgabe der Nukleinsäuretests diesen wunderbaren Maschinen überlassen werden.

Vollständig selbstbedienbares Nukleinsäure-Probennahmegerät, in 5 Minuten selbst einsatzbereit

Am 11. November zog auf der High-Tech-Messe, die in Shenzhen eröffnet wurde, ein „Selbstbedienungs-Probenautomat für Nukleinsäuretests“ viele Besucher an.

Laut der EinleitungMit diesem Selbstbedienungs-Probenahmegerät ist eine intelligente, wetterunabhängige und unbeaufsichtigte Entnahme von Nukleinsäureabstrichproben möglich.

  Der erste Schritt der Self-Service-Stichprobennahme: Identitätserkennung 

Zunächst muss die zu beprobende Person vor der Probenentnahme ihre Identitätsdaten mittels Gesichtserkennung registrieren.

Nach dem Lesen und Authentifizieren der Identitätsinformationen der untersuchten Person erhält der Computer sofort eine eindeutige ID. Der gesamte Probenahmevorgang ist danach mit dieser ID verknüpft, wodurch mögliche Fehler durch manuelle Bedienung vermieden werden.

  Selbstbedienungsprobenahme Schritt 2: Rachenabstrichprobe 

Nach Abschluss der IdentitätsregistrierungDie zu untersuchende Person kann ein spezielles Probenentnahmewerkzeug und einen Mundöffner erhalten und dann unter Anleitung des Videos die effektive Probenentnahmestelle für den Rachenabstrich genau finden und qualifizierte Proben entnehmen.Anschließend werden die Proben mithilfe eines Roboters automatisch gesammelt, verpackt und konserviert.

Wenn die Sammlung nicht vorhanden ist, ist die Probe möglicherweise ungültig. Um die Authentizität und Wirksamkeit der Probenahme zu gewährleisten,Die autonome Probenahmemaschine kann Proben von vier wirksamen Teilen gleichzeitig entnehmen. Das Probenahmewerkzeug löst automatisch eine Rotation des Tupfers aus, nachdem dieser den Probenahmebereich erreicht hat, um sicherzustellen, dass Epithelzellen gesammelt werden.

Derzeit dauert der gesamte Vorgang der Nukleinsäuretestung mit einem Selbstbedienungs-Probenentnahmegerät für eine Person etwa 5 bis 8 Minuten.Und es kann die Anforderungen der Einzelprobenahme und der Mischprobenahme erfüllen (Einzelprobenahme bedeutet, dass sich die Probe einer Person allein in einem Sammelröhrchen befindet, und Mischprobenahme bedeutet, dass die Proben mehrerer Personen in einem Sammelröhrchen gesammelt werden. Der Zweck der Mischprobenahme besteht darin, die Erkennungseffizienz zu verbessern).

Forscher und Entwickler sagten, dass das Selbstbedienungsgerät für Nukleinsäureproben rund um die Uhr und ohne menschliche Aufsicht Nukleinsäureproben entnehmen könne. Verschiedene Modelle eignen sich für unterschiedliche Einsatzszenarien und finden breite Anwendung. Es handelt sich um ein leistungsstarkes Instrument zur schnellen Probenentnahme im großen Maßstab und kann künftig beim Zoll, in Krankenhäusern und in Gebieten eingesetzt werden, in denen Epidemien ausbrechen.

Nukleinsäureextraktion, Amplifikation, Maschinenprüfung, Verpackung und Übergabe an die Maschine

Der Nukleinsäuretest umfasst mehrere Schritte und die Probenentnahme ist nur der erste Schritt.

Nach der Probenentnahme ist die Extraktion und Prüfung der Nukleinsäure immer noch ein großes Projekt. Von der Probenentnahme bis zur Ergebnisrückmeldung sind mehrere Schritte erforderlich, darunter Inaktivierung, Plattentransfer, Nukleinsäureextraktion, Reagenzreaktion und Ergebnisbestimmung. Während dieser Zeit sind die Risiken für die Tester noch sehr hoch.

Daher haben seit dem Ausbruch der Epidemie viele wissenschaftliche Forschungseinrichtungen und Hersteller medizinischer Geräte im In- und Ausland sukzessive automatische Nukleinsäuredetektoren entwickelt, die nicht nur die Erkennungseffizienz verbessern, sondern auch das betroffene medizinische Personal wirksam schützen.

Nehmen Sie als Beispiel den automatischen Nukleinsäuredetektor für COVID-19, der vom Forschungsteam des Harbin Institute of Technology entwickelt wurde.Es ermöglicht die vollständige Prozessautomatisierung der Nukleinsäureextraktion, der Amplifikationsreaktion, der RT-PCR-Systemkonfiguration und der Ergebnisberichterstattung.

  Erster Schritt der automatischen Erkennung: Nukleinsäureextraktion 

Die Nukleinsäureextraktion ist der erste und wichtigste Schritt in molekulardiagnostischen Experimenten. Zu den traditionellen Methoden zählen hauptsächlich die Phenolextraktion und die alkalische Lyse, bei denen Vorgänge wie Ausfällung und Zentrifugation zum Einsatz kommen. Die Menge der erforderlichen biologischen Proben ist groß, die Extraktionsschritte sind kompliziert, zeitaufwendig und arbeitsintensiv und die Ausbeute ist nicht hoch.

Automatisierte Extraktionsgeräte beschleunigen diesen Prozess und steigern die Effizienz um ein Vielfaches.Die vorhandenen Geräte können grundsätzlich etwa 70 Proben pro Stunde gleichzeitig entnehmen, manche Geräte können sogar über 140 Proben entnehmen.Darüber hinaus kann jeder Bediener 1–3 Geräte gleichzeitig bedienen, was die Intensität der manuellen Arbeit erheblich reduziert.

   Der zweite Schritt der automatischen Erkennung: RT-PCR-Erkennung auf der Maschine 

Bei diesem Schritt wird hauptsächlich ein fluoreszierendes quantitatives PCR-Instrument verwendet. Bei diesem Gerätetyp handelt es sich bereits um ein sehr ausgereiftes Erkennungsgerät mit ähnlicher Erkennungszeit und ähnlichem Erkennungsdurchsatz. Grundsätzlich kann der Bedarf an großflächigen Screenings durch eine Erhöhung der Geräteanzahl gedeckt werden.

Herkömmliche quantitative Fluoreszenz-PCR-Geräte können in Zweiergruppen 192 Proben in einem Durchgang testen, was etwa zwei Stunden dauert.

Derzeit arbeiten verschiedene wissenschaftliche Forschungseinrichtungen kontinuierlich an der Verbesserung automatisierter Lösungen für Nukleinsäuretests, um eine bequemere, schnellere und genauere Überwachung von Epidemien zu ermöglichen. In Zukunft wird es von der Probeneingabe in das Gerät bis zu dem Zeitpunkt, an dem die Berichtsergebnisse aus dem Gerät kommen, nur noch einige zehn Minuten dauern.

Zu einem Zeitpunkt, an dem das neue Coronavirus noch nicht ausgerottet ist, bieten diese automatisierten Geräte einen starken Schutz bei plötzlichen Ausbrüchen sowie zur routinemäßigen Prävention und Kontrolle. Das medizinische Personal, das an vorderster Front gegen die Epidemie kämpft, kann endlich seine abgenutzten Uniformen ablegen und sich entspannen.

Übrigens hat im Juni dieses Jahres ein Team von Robotikingenieuren der Universität von Süddänemark in Dänemark auch ein Gerät zur automatischen Entnahme von Rachenabstrichproben entwickelt, wie im Bild unten zu sehen ist. Trauen Sie sich, es zu versuchen?

-- über--