مقياس فلوريمتر مصغر مفتوح المصدر لمراقبة تفاعلات تضخيم حمض النيوكليك Isothermal في الوقت الفعلي في الإعدادات المحدودة الموارد

تسمح هذه الطريقة للأفراد الذين ليس لديهم خبرة في الإلكترونيات ببناء أدوات مثل هذا الفلوريمتر لتضخيم الحمض النووي الحمضي واكتشافه ، وهو أمر بالغ الأهمية للتشخيص الجزيئي. والميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنه يمكن تجميع النظام بالكامل من المواد المتاحة تجاريا والبرمجيات مفتوحة المصدر بتكلفة منخفضة. يمكن استخدام هذا الفلوريمتر مع طرق التضخيم متعددة isothermal.

وهذا أمر مهم لأن أساليب التضخيم الحراري تستخدم بشكل متزايد للكشف عن مجموعة واسعة من الأمراض المعدية والمرثة. لتجميع السكن البصري، ضع 3/16 بوصة طويلة 4-40 إدراج مترابطة في حفرة على رأس قطعة STL الضميمة البصريات أسفل ووضع إدراج 4-40 بوصة طويلة طويلة مترابطة في جميع الثقوب الأخرى من قطعة. إدراج لوحة اختبار المركز، في تجويف أعلى من السكن مع دبابيس خمسة التي تواجه نحو أعلى وأقرب إلى محور مركز الجهاز وتأمين لوحة الاختبار مع 3/16 بوصة طويلة 4-40 المسمار.

ضع إحدى عدسات البعد البؤري مقاس 20 ملليمترا في القسم أسفل لوحة الاختبار المركزية مع مواجهة الجانب الحراري نحو الجزء السفلي من الجهاز وبعيدا عن لوحة الاختبار. لإنشاء التكوين الأول، ضع فلتر التمرير الطويل، في القسم التالي أسفل عدسة البعد البؤري مقاس 20 ملليمتر. لإنشاء التكوين الثاني، ضع ورقتي فلتر الانبعاثات الصفراء في القسم أسفل العدسة.

لإنشاء التكوين الأول، ضع المرآة ال dichroic في المقطع قطري بالقرب من مركز التغليف أثناء مراقبة اتجاه التصفية المحدد من قبل الشركة المصنعة. لإنشاء التكوين الثاني، ضع مقسم الحزمة في المقطع القطري. ضع عدسة البعد البؤري الثانية مقاس 20 ملليمترا في القسم أسفل المرآة الديكهروبية أو مقسم الحزمة اعتمادا على التكوين، مع توجيه الجانب الحراري نحو الجزء العلوي من الجهاز.

لإنشاء التكوين الأول، ضع فلتر الإثارة في القسم إلى يمين المرآة الديكهروية، مع التأكد من أن السهم يشير نحو المرآة الديكهروية. لإنشاء التكوين الثاني، ضع ورق تصفية الإثارة الأزرق في القسم الموجود على يمين مقسم الحزمة. ضع عدسة البعد البؤري مقاس 15 ملليمترا على يمين فلتر الإثارة مع الجانب الحراري الذي يواجه المرآة الديكهروية.

وضع LED في القسم المتبقي من الطباعة مع الصمام التي تواجه نحو مرآة ديكهروي أو مقسم شعاع، اعتمادا على التكوين. تأكد من إدخال السلكين المؤديين من ال LED في قنوات الاستراحة بحيث يتم إغلاق الطباعة بإحكام. وكرر الإعداد للجانب الآخر من قطعة الطباعة ثلاثية الأبعاد.

ثم ضع الأجزاء مقذوف من النصف العلوي من التغليف في الأخافير راحة من النصف السفلي من التغليف لإغلاق الجانب الفارغ من قطعة مع المكونات البصرية. وتأمين أجزاء جنبا إلى جنب مع 3/8 بوصة طويلة 4-40 مسامير. لتجميع الإلكترونيات والشاشة التي تعمل باللمس، قم بتوصيل لوحي الخبز الصغيرين ووضع وحدة التحكم الدقيقة في إحدى لوحات الخبز، مما يضمن أن منفذ USB الصغير للمتحكم الدقيق يواجه إلى الخارج.

لتوصيل تعديل LED، قم بتوصيل دبوس CTL الخاص ب LED+ driver بالدبوس الرقمي للمتحكم الدقيق. ودبوس LED من سائق LED إلى دبوس GND من المتحكم الدقيق. إزالة الأغطية البلاستيكية على الجزء الخلفي من ألواح الخبز واضغط على دعم لاصق من لوحات الخبز إلى الجزء المطبوع 3D لإرفاق لوحات الخبز مجتمعة إلى داخل الجزء الخلفي من الشاشة LCD حامل STL قطعة مطبوعة.

قم بتأمين حامل شاشة LCD مع لوحات الخبز المجمعة داخل الحاوية البصرية مع مسامير بطول 4-40 بوصة. لتوصيل مصدر طاقة LED، قم بتوصيل الدبوس الإيجابي LED الخاص بمحرك LED بالسلك الإيجابي لل LED الأول. وربط السلك السلبي لل LED الأول إلى السلك الإيجابي لل LED الثاني على لوح الخبز.

قم بتوصيل السلك السالب لل LED الثاني بالانشاء LED الخاص بمحرك LED. لتوصيل مصدر طاقة LED، استخدم مقبس برميل إلى محول 2 دبوس لتوصيل الأسلاك الإيجابية والسلبية لإمدادات الطاقة بقوة 10 فولت بدبابيس VIN+وVIN الخاصة بمحرك LED، على التوالي. لتوصيل وحدة إمداد الطاقة ونقل البيانات في لوحة اختبار المستشعر، استخدم سلك قافزة من 4 دبوس للإناث لتوصيل دبابيس SCK وSDA وVDUT وGND على لوحات اختبار الاستشعار من الضوء إلى الرقمي بلوحة الخبز المصغرة من خلال الفجوة في أعلى يمين طباعة حامل شاشات الكريستال السائل.

على لوح الخبز، تأكد من أن دبوس 3.3 فولت من المتحكم الدقيق ودبوس VDUT من كل من لوحات الاختبار، ودبوس GND من المتحكم الدقيق، ودبوس GND من كل من لوحات الاختبار، والتناظرية 4 دبوس من المتحكم الدقيق، ودبوس SDA من كل من لوحات الاختبار، والتناظرية 5 دبوس من المتحكم الدقيق ، ويتم توصيل دبوس SCK لكل من لوحات الاختبار. استخدم أربعة مسامير M2.5 لتأمين الكمبيوتر الأحادي على حامل شاشة LCD، مع منفذي HDMI ومحول الطاقة في الكمبيوتر الأحادي اللوحة المواجهين لأعلى والكمبيوتر الأحادي المتمحور حول الجزء المطبوع ثلاثي الأبعاد. ثم قم بتوصيل شاشة اللمس بالكمبيوتر الأحادي اللوحة وفقا لتعليمات الشاشة التي تعمل باللمس.

وتوصيل منفذ HDMI للكمبيوتر لوحة واحدة إلى منفذ HDMI من الشاشة التي تعمل باللمس. لتسجيل بيانات الفلورسينس في الوقت الحقيقي، بعد تشغيل كتلة الحرارة ووصلت إلى درجة الحرارة المناسبة، والطاقة على جهاز كمبيوتر لوحة واحدة واستخدام كابل USB صغير إلى USB لتوصيل الكمبيوتر لوحة واحدة إلى المتحكم الدقيق. افتح البرنامج النصي المتوفر ل Python على الشاشة التي تعمل باللمس وغير وقت القياس.

تغيير مسار ملف الإخراج المتغير إلى اسم ملف البيانات الذي ينشئه البرنامج. وتغيير متغيرات المنفذ التسلسلي إلى القيم المطلوبة. ضع أنبوبين PCR يحتويان على ردود الفعل ليتم رصدها في كتلة الحرارة.

ووضع الفلوريمتر على كتلة الحرارة مع أنابيب PCR تركزت بين أوتاد أربعة مقذوف من كل قناة بصرية. بعد التأكد من توصيل الفلوريمتر المطبوع ثلاثي الأبعاد، قم بتوصيل محول إمدادات الطاقة للمصابيح وابدأ برنامج Python. ستظهر واجهة مستخدم رسومية على شاشة LCD لقياس الفلورسينس في الوقت الحقيقي في كل من أنابيب PCR.

في نهاية التجربة، عرض القياسات وملفات بيانات الإخراج المحفوظة في الموقع المحدد من قبل المستخدم. بمجرد تجميعها، يمكن التحقق من صحة أداء الفلوريمتر عن طريق قياس الفلورسينس من سلسلة تخفيف صبغة FITC. في هذا التحليل التمثيلي، أظهرت كلتا قناتي الفلوريمتر استجابة خطية عبر النطاق المطلوب.

تظهر هنا مضانة الأساس المطروحة لتضخيم البوليميراز المؤتلف الإيجابي وتفاعلات التحكم السلبية لمجموعة تجارية قياسية تقاس على التكوين الثاني للفلوريمتر. تظهر قياسات الفلورسينس في الوقت الحقيقي لرد فعل التضخيم العكسي المخصص لتفاعل التضخيم الحراري للسارس-COVID-2 RNA على التكوين الأول للفلوريمتر أن التضخيم يحدث كما هو متوقع على مدى مجموعة ذات صلة سريريا من أرقام نسخ الحمض النووي الريبي. وفي الوقت الذي تعاني فيه سلاسل الإمداد العالمية من الإجهاد الشديد، يمكن أن تساعدنا قطع المعدات المفتوحة المصدر مثل مقياس الفلورمتر هذا على الحد من بعض أوجه عدم المساواة الصحية المرتبطة بالوباء.