本文提出一种便携式实时定量比色 LAMP 平台用于现场快速检测。其检测限低至 1-10 copies 。在 30 min 内可实现 8 个样本的处理。系统整体检测流程如图 1 所示。
比色法原理见常见等温扩增产物检测方法。
该平台由 3D 打印制造而成。平台内部，放置了所有必需的电子元件和容纳标准0.2 ml Eppendorf 管的 8 槽管架。
如图 2,3 所示，顶盖用于对 Eppendorf 管施加压力，同时为进行 LAMP 检测提供与外界环境隔离的腔室。
电子元件包括一个主控板，一个 Raspberry Pi Zero，一个 Raspberry Pi Zero 相机和一个连接到 PCB 电阻微加热器的温度传感器。
当顶部定位到位进行操作时，相机与试管相对对齐，同时两侧放置的 LED 用来为腔室提供照明，如图 4 所示。
加热元件仅与管子底部直接接触（接触面直径约 2 mm），同时从顶盖施加适当的压力 ( 约 2 MPa ) 可保持与加热元件的良好接触。
与溶液加热相结合，该平台通过管壁侧面可直接查看反应进程。管架和顶盖部分借助磁铁固定到位，方便设备的打开和关闭，无需螺钉。除此之外，磁铁最大限度地减少了设备在不同操作者手中运行时施加的压力引起的潜在问题。
该设备通过蓝牙连接到智能手机或平板电脑，并通过内部开发的 Android 应用程序运行。如图 5 所示，该设备的尺寸（11x10x10cm）和重量（370g）是 POCT 现场使用的理想选择。
采用比色法检测通常依赖于颜色变化的肉眼评估，这是通过使用不同的指标（如 pH、金属结合或 DNA 结合染料）实现的。
由于在可变条件（照明、目标浓度等）下通常难以辨别颜色变化，因此将相机与算法相结合来实现终点比色检测结果。因此，本文采用相机来实时监控 LAMP 扩增过程中各种色调的过渡。
相机以预定义的时间间隔（最小间隔为 6 秒）收集未经校准的图像，并自动提取红色、绿色和蓝色 (RGB) 像素值。
一个实时曲线用于绘制 绿色和蓝色 或 绿色和红色 像素之间的差异，具体取决于指示剂染料。这两种方法的选择是在对包含酚红或羟基萘酚蓝 (HNB) 染料的一系列图像进行系统分析后得出的（图 6）。
当使用酚红指示剂时，绿蓝像素 对区分阳性样品和阴性样品反应良好；对于 HNB 指标，绿-红像素导致更好的区分。
图 7a 和 7b 分别显示了在酚红和 HNB 通道上进行的实时比色 LAMP 反应示例。细菌细胞用作阳性反应的模板，该阳性反应与没有模板的阴性对照反应并行进行。
无论反应中采用何种染料，在特定时间点（酚红和 HNB 分别为 14.1 和 13.3 分钟）对应于阳性样品线的斜率变化表明目标的存在，而不是到与负样本相对应的线，该线在整个监测期间几乎保持不变。
相机拍摄完毕进行算法处理分析区域如图 8 所示黑色矩形对应的分析区域。
参考文献
Real-time colorimetric LAMP methodology for quantitative nucleic acids detection at the point-of-care. .
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