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Norovirus detection in water samples at the level of single virus copies per microliter using a smartphone-based fluorescence microscope
Nature Protocols ( IF 14.8 ) Pub Date : 2021-01-29 , DOI: 10.1038/s41596-020-00460-7
Soo Chung , Lane E. Breshears , Alana Gonzales , Christian M. Jennings , Christina M. Morrison , Walter Q. Betancourt , Kelly A. Reynolds , Jeong-Yeol Yoon

Norovirus is a widespread public health threat and has a very low infectious dose. This protocol presents the extremely sensitive mobile detection of norovirus from water samples using a custom-built smartphone-based fluorescence microscope and a paper microfluidic chip. Antibody-conjugated fluorescent particles are immunoagglutinated and spread over the paper microfluidic chip by capillary action for individual counting using a smartphone-based fluorescence microscope. Smartphone images are analyzed using intensity- and size-based thresholding for the elimination of background noise and autofluorescence as well as for the isolation of immunoagglutinated particles. The resulting pixel counts of particles are correlated with the norovirus concentration of the tested sample. This protocol provides detailed guidelines for the construction and optimization of the smartphone- and paper-based assay. In addition, a 3D-printed enclosure is presented to incorporate all components in a dark environment. On-chip concentration and the assay of higher concentrations are presented to further broaden the assay range. This method is the first to be presented as a highly sensitive mobile platform for norovirus detection using low-cost materials. With all materials and reagents prepared, a single standard assay takes under 20 min. Although the method described is used for detection of norovirus, the same protocol could be adapted for detection of other pathogens by using different antibodies.



中文翻译:

使用基于智能手机的荧光显微镜以每微升单个病毒拷贝水平检测水样中的诺如病毒

诺如病毒是一种广泛存在的公共卫生威胁,感染剂量非常低。该协议使用定制的基于智能手机的荧光显微镜和纸微流控芯片对水样中的诺如病毒进行极其灵敏的移动检测。抗体缀合的荧光颗粒通过毛细作用免疫凝集并散布在纸微流控芯片上,以便使用基于智能手机的荧光显微镜进行个体计数。使用基于强度和大小的阈值分析智能手机图像,以消除背景噪声和自发荧光以及分离免疫凝集颗粒。得到的粒子像素计数与测试样本的诺如病毒浓度相关。该协议为智能手机和纸质化验的构建和优化提供了详细的指导方针。此外,还展示了一个 3D 打印的外壳,以将所有组件整合到黑暗环境中。提出了片上浓度和更高浓度的测定以进一步拓宽测定范围。该方法是第一个被提出作为使用低成本材料进行诺如病毒检测的高灵敏度移动平台。准备好所有材料和试剂后,一次标准测定需要不到 20 分钟。虽然所描述的方法用于检测诺如病毒,但相同的协议可以适用于通过使用不同的抗体检测其他病原体。展示了一个 3D 打印的外壳,以将所有组件整合到黑暗环境中。提出了片上浓度和更高浓度的测定以进一步拓宽测定范围。该方法是第一个被提出作为使用低成本材料进行诺如病毒检测的高灵敏度移动平台。准备好所有材料和试剂后,一次标准测定需要不到 20 分钟。虽然所描述的方法用于检测诺如病毒,但相同的协议可以适用于通过使用不同的抗体检测其他病原体。展示了一个 3D 打印的外壳,以将所有组件整合到黑暗环境中。提出了片上浓度和更高浓度的测定以进一步拓宽测定范围。该方法是第一个被提出作为使用低成本材料进行诺如病毒检测的高灵敏度移动平台。准备好所有材料和试剂后,一次标准测定需要不到 20 分钟。虽然所描述的方法用于检测诺如病毒,但相同的协议可以适用于通过使用不同的抗体检测其他病原体。准备好所有材料和试剂后,一次标准测定需要不到 20 分钟。虽然所描述的方法用于检测诺如病毒,但相同的协议可以适用于通过使用不同的抗体检测其他病原体。准备好所有材料和试剂后,一次标准测定需要不到 20 分钟。虽然所描述的方法用于检测诺如病毒,但相同的协议可以适用于通过使用不同的抗体检测其他病原体。

更新日期:2021-01-29
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