近日，中国科学院苏州生物医学工程技术研究所（以下简称“苏州医工所”）董文飞团队联合南京大学医学院附属苏州医院、电子科技大学提出了一种拖尾驱动界面液滴混合（TAIL-Mix）策略，并在有源矩阵数字微流控（AM-DMF）平台上集成核酸提取、聚合酶链式反应（PCR）扩增与三色终点荧光检测，可在单芯片上实现双样本并行的21种HPV基因型检测（图1）。相关研究为高通量、多重和自动化的HPV分型检测提供了一种新的技术方案。
该策略通过薄膜晶体管阵列时序切换电极，使液滴周期性形成“拖尾”并快速回缩，无需引入声、磁或机械等外部物理场，即可增强液滴内部对流与界面更新。COMSOL仿真和OpenCV分析显示，当拖尾距离为7-8个像素、电极切换速度为1.5步/秒时，液滴可在2秒内达到混合指数≥0.9的均一状态，而对照策略通常需要至少4秒。
图1 基于TAIL-Mix策略的AM-DMF平台及双样本21重HPV基因分型一体化流程
依托TAIL-Mix的高效混合能力，团队在芯片上完成裂解、磁珠结合、磁分离、洗涤和洗脱等核酸提取步骤。优化条件下，DNA回收率约为75%，与人工提取相当；提取时间缩短至约26分钟，临床样本用量由传统流程的200 μL降至1.5 μL。临床HPV样本对比结果表明，芯片提取与人工提取的DNA产量总体一致。进一步，团队构建了“样本进—结果出”的HPV分型检测体系（图2）。两个临床宫颈样本可在同一芯片上完成核酸提取、等分、PCR扩增和终点荧光检测。每个样本设置8个反应位点，其中7个位点结合FAM（6-羧基荧光素）、HEX（六氯荧光素）、ROX（6-羧基-X-罗丹明）三种荧光通道，实现21种HPV基因型检测，第8个位点用于内参。对20例临床样本的验证结果显示，平台正确识别16例阳性和4例阴性样本，与qPCR相比，灵敏度和特异性均为100%，HPV基因型判定结果一致。
图2 AM-DMF平台的双样本HPV分型流程及临床样本验证结果
相关研究成果以题为“Tailing-Actuated Interfacial Liquid Mixing (TAIL-Mix) Enables Efficient Nucleic Acid Extraction and Integrated HPV Genotyping on a Digital Microfluidics Platform”的文章，发表于国际分析化学期刊Analytical Chemistry(中国科学院一区TOP)。苏州医工所季家建、庞欣佩博士后为论文共同第一作者，苏州医工所梅茜研究员、胡思怡副研究员以及南京大学医学院附属苏州医院严茹红主任技师为通讯作者。该研究还得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、江苏省创新创业团队、苏州市基础研究试点、江苏省基础研究专项资金（重大创新平台计划）等项目资助。
论文链接https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.6c01103
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