一“翻”定音，精准到家：先进微流控技术结合先达基因ERA技术，实现HPV多重检

小书虫

导读：
近日，华中科技大学团队在ACS Nano上发表题为"Deep Learning-Enhanced Hand-Driven Spatial Encoding Microfluidics for Multiplexed Molecular Testing at Home"研究论文，提出了一种名为MACRO的人工智能增强型手驱动微流控系统，集成先达基因新型RPA扩增即ERA技术与CRISPR-Cas12a检测技术，用于家庭多重分子检测，实现了"样本进-结果出"的一体化检测流程。

研究背景：
近年来，全球传染病频发（如COVID-19、HPV、流感等），家庭自测需求急剧上升。然而，传统分子检测依赖复杂设备、专业操作和长时间等待，限制了其普及。尽管抗原检测（如LFA）简单易用，但其灵敏度低、易出现假阴性，尤其在感染早期或低病毒载量时局限性显著。尤其是HPV等性传播病毒，因隐私顾虑导至许多人不愿前往医院检测，延误诊治。

研究目的：
开发一种低成本、无需专业设备、操作简单、结果可靠的家庭自测系统，整合样本处理、核酸扩增（RPA）、CRISPR检测和侧流层析（LFA）读出于一体。

实验设计：
MACRO系统采用多维空间沙漏结构，仅通过翻转芯片即可实现液体精准控制。系统包含：
• 双重化学反应系统：
化学裂解 + 化学放热，替代核酸提取和加热设备。
• RPA + CRISPR/Cas12a：
实现高灵敏度、高特异性检测。
• 视觉试纸条：
通过"线消失法"判断结果，阴性显示两条线，阳性则目标线减弱或消失。
• AI图像识别：
基于YOLOv8算法开发HID系统，自动识别结果，减少人为误判。
•技术亮点：
该系统仅需翻转操作，液体转移效率超过95%，变异系数小于5%，几乎无液体残留。

实验结果：
灵敏度极高： 对HPV 6/11的检测限达1×10^-16M，对HPV 16/18达1×10^-18M，灵敏度比无扩增检测提升200万倍
特异性100%： 对27种HPV亚型呈现100%特异性；在140例临床样本中，准确率达98.57%，四次HPV亚型检测中100%保持特异性（共560例样本）。
多重检测能力： 可同时检测SARS-CoV-2、甲流、乙流，在70例样本中100%符合临床结果
操作简便： 10名无经验志愿者操作成功率达100%，液体转移效率 >95%，CV＜5%
临床验证显示，MACRO系统在560次测试中(4种HPV亚型×140个临床样本)，准确率达到98.57%，ROC曲线下面积(AUC)为0.9636，表现出与金标准高度一致的结果。

结论：
MACRO系统成功将分子检测从实验室推向家庭，具备无需核酸提取、无需仪器、可视化读出、AI辅助解析等优势，特别适合资源有限地区或家庭自测场景。
本研究所用ERA基础扩增试剂和Cas12a蛋白均由苏州先达基因科技有限公司提供，承载着苏州先达基因全新的酶促等温扩增技术——ERA超增技术

论文：Deep Learning-Enhanced Hand-Driven Spatial Encoding Microfluidics for Multiplexed Molecular Testing at Home