市面上常見的全自動(dòng)核酸提取儀,主要問題是對(duì)氣溶膠污染的預(yù)防措施。經(jīng)友康對(duì)氣溶膠散播的大量研究表明,設(shè)備運(yùn)作中交叉污染產(chǎn)生的一大途徑就是——樣本氣泡炸裂或樣本劇烈運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的氣溶膠污染。
氣泡爆破后會(huì)形成幾十到數(shù)百個(gè)小液滴,小液滴的尺寸從50微米到500微米不等,對(duì)應(yīng)著的體積分布在6.5e-8mL~6.5e-5mL之間。對(duì)于濃度大于6.5e5copies/mL的陽性樣本,就存在產(chǎn)生氣溶膠污染到其他樣本的風(fēng)險(xiǎn)。如果強(qiáng)陽性樣本,假設(shè)病毒濃度為6.5e8copies/mL,則一顆小液滴中含有病毒的數(shù)目為1~1000個(gè)。對(duì)于這種由于起泡炸裂所產(chǎn)生的氣溶膠,如果提取的設(shè)備沒有經(jīng)過特別的設(shè)計(jì)去解決,便會(huì)在機(jī)器內(nèi)部殘留和積累,不可避免的會(huì)對(duì)后面的提取造成影響,造成陽性樣本的交叉污染,嚴(yán)重的會(huì)形成陰性樣本出現(xiàn)假陽性的結(jié)果。
氣泡爆炸瞬間形成小液滴過程
一個(gè)氣泡破裂后形成的210個(gè)小液滴分散圖
氣泡炸裂形成的氣溶膠直徑分布統(tǒng)計(jì)
各種生產(chǎn)商對(duì)氣溶膠污染展現(xiàn)的態(tài)度不一,有的認(rèn)為防無可防便任之由之;有的停留在淺顯的避免手段掩耳盜鈴;予獨(dú)愛友康之全自動(dòng)樣本處理與核酸提取工作站,集各家之長(zhǎng),避各家之短,韜光養(yǎng)晦反復(fù)試驗(yàn)后重出江湖,練就天下英雄誰敵手的獨(dú)家防氣溶膠污染健全體系。
今天的實(shí)驗(yàn)專題第二彈——氣溶膠污染實(shí)驗(yàn),帶大家一見分曉。
本設(shè)備防氣溶膠污染的最核心設(shè)計(jì)——上吸風(fēng)的負(fù)壓環(huán)境,是能避免假陽性結(jié)果的最大安全感來源。
初代版本我們?cè)O(shè)計(jì)的下吹風(fēng)的負(fù)壓環(huán)境,為什么現(xiàn)在改為上吸風(fēng)了呢?
原因是通過大量實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)始終無法避免強(qiáng)濃度樣本的交叉污染,通過測(cè)試以及我們對(duì)負(fù)壓環(huán)境風(fēng)向的模擬,如圖一所示,TIP頭運(yùn)動(dòng)是在臺(tái)面上面運(yùn)行,這樣下吹風(fēng)很容易將氣溶膠吹向工作臺(tái)面,導(dǎo)致樣本污染。
鑒于市場(chǎng)上類似設(shè)備出現(xiàn)過氣溶膠交叉污染事故,友康采用專用仿真軟件,經(jīng)數(shù)萬次氣溶膠風(fēng)路仿真模擬驗(yàn)證。獨(dú)創(chuàng)“Deaero”上吸風(fēng)負(fù)壓系統(tǒng),相較B2級(jí)生物安全更加有效阻斷樣本間氣溶膠污染造成的“假陽性”。
圖一:下吹風(fēng)模擬圖
圖二:上吸風(fēng)風(fēng)向模擬圖
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
1)為考驗(yàn)本提取設(shè)備在較為極端的條件下是否會(huì)存在交叉污染的情況,采用較多的強(qiáng)陽性樣本與陰性樣本進(jìn)行交錯(cuò)擺放,并進(jìn)行3個(gè)批次的重復(fù)實(shí)驗(yàn)。
2)一批提取48個(gè)樣本,設(shè)置其中27個(gè)為含病毒樣本,同時(shí)設(shè)置21個(gè)無病毒樣本。
3)陽性樣本的病毒濃度為108copies/mL,核酸檢測(cè) Ct值在18左右。(參考臨床實(shí)際陽性樣本中較高的濃度區(qū)間)
4)帶有病毒的樣本與空樣本之間交叉間隔擺放,同時(shí)設(shè)置陽性樣本圍繞陰性樣本(下表中的陰-6樣本)以及陰性樣本圍繞陽性樣本(下表中的2-1樣本)的情況,具體擺放順序如下:
陰性樣本與陽性樣本具體布局:
實(shí)驗(yàn)材料
1:病毒液
配置109copies/mL濃度的陽性病毒液10mL,分裝至27個(gè)滅活型病毒采樣管中(友康生物,只含有采樣液,不添加病毒液。)
2:試劑
共需要三種試劑,分別為異丙醇與磁MT0501-7-3產(chǎn)品),每管分裝333μL病毒液,進(jìn)行對(duì)應(yīng)標(biāo)號(hào)1~27;同時(shí)準(zhǔn)備21個(gè)陰性采樣管珠的混合液14.88mL(包含14.4mL的異丙醇與480μL的磁珠)、純化液38.4mL和洗脫液4.8mL。為保證試劑充足,實(shí)際添加各試劑量分別為30mL的異丙醇、1mL的磁珠、純化液100mL和20mL洗脫液。
3:耗材
一輪測(cè)試需要耗材:1000uL TIP頭:2盒;100mL試劑槽:3個(gè);96深孔板:4個(gè);磁棒套:6個(gè)。
準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)
將提純的核酸陰性孔體系構(gòu)建后放入pcr檢測(cè)儀進(jìn)行檢測(cè),查看檢測(cè)結(jié)果,為方便追溯,體系構(gòu)建時(shí)將深孔板貼膜留存。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果
批次一至批次十檢測(cè)結(jié)果:
實(shí)驗(yàn)結(jié)論
經(jīng)連續(xù)十批次驗(yàn)證證明,強(qiáng)陽性樣本與陰性樣本棋盤式交錯(cuò)擺放提取后,陰性樣本并未發(fā)生氣溶膠污染,說明設(shè)備有極強(qiáng)的防氣溶膠污染能力
參考文獻(xiàn):
J. Fluid Mech. (2012), vol. 696, pp. 5–44. doi:10.1017/jfm.2011.418
J. Tsinghua Univ (Sci& Technol), 013,Vol. 53, No.9