Digital polymerase chain reaction (dPCR) has found widespread applications in molecular diagnosis of various diseases owing to its sensitive single-molecule detection capability. However, the existing dPCR platforms rely on the auxiliary procedure to disperse DNA samples, which needs complicated operation, expensive apparatus, and consumables. Besides, the complex and costly dPCR readers also impede the applications of dPCR for point-of-care testing (POCT). Herein, we developed a portable digital loop-mediated isothermal amplification (dLAMP) platform, integrating a microscale hydrogel (microgel) array chip for sample partition, a miniaturized heater for DNA amplification, and a hand-held reader for digital readout. In the platform, the chip with thousands of isolated microgels holds the capability of self-absorption and partition of DNA samples, thus avoiding auxiliary equipment and professional personnel operations. Using the integrated dLAMP platform, λDNA templates have been quantified with a good linear detection range of 2–1000 copies/μL and a detection limit of 1 copy/μL. As a demonstration, the epidermal growth factor receptor L858R gene mutation, a crucial factor for the susceptibility of the tyrosine kinase inhibitor in non-small-cell lung cancer treatment, has been accurately identified by the dLAMP platform with a spiked plasma sample. This work shows that the developed dLAMP platform provides a low-cost, facile, and user-friendly solution for the absolute quantification of DNA, showing great potential for the POCT of nucleic acids.

中文翻译：

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基于微凝胶阵列和手持式读数器的便携式数字环路介导等温扩增平台

由于其灵敏的单分子检测能力，数字聚合酶链反应（dPCR）在各种疾病的分子诊断中得到了广泛的应用。然而，现有的dPCR平台依赖辅助程序来分散DNA样本，操作复杂，设备昂贵，耗材多。此外，复杂且昂贵的 dPCR 阅读器也阻碍了 dPCR 在即时检测 (POCT) 中的应用。在此，我们开发了一种便携式数字环路介导等温扩增 (dLAMP) 平台，集成了用于样品分配的微型水凝胶 (microgel) 阵列芯片、用于 DNA 扩增的微型加热器和用于数字读出的手持阅读器。在该平台上，具有数千个分离微凝胶的芯片具有自吸收和分离DNA样本的能力，从而避免辅助设备和专业人员操作。使用集成的 dLAMP 平台，λDNA 模板已被量化，线性检测范围为 2–1000 拷贝/μL，检测限为 1 拷贝/μL。作为证明，表皮生长因子受体 L858R 基因突变是酪氨酸激酶抑制剂在非小细胞肺癌治疗中易感性的关键因素，已被 dLAMP 平台通过加标血浆样本准确识别。这项工作表明，开发的 dLAMP 平台为 DNA 的绝对定量提供了一种低成本、简便且用户友好的解决方案，显示出核酸 POCT 的巨大潜力。λDNA 模板已被量化，线性检测范围为 2–1000 拷贝/μL，检测限为 1 拷贝/μL。作为证明，表皮生长因子受体 L858R 基因突变是酪氨酸激酶抑制剂在非小细胞肺癌治疗中易感性的关键因素，已被 dLAMP 平台通过加标血浆样本准确识别。这项工作表明，开发的 dLAMP 平台为 DNA 的绝对定量提供了一种低成本、简便且用户友好的解决方案，显示出核酸 POCT 的巨大潜力。λDNA 模板已被量化，线性检测范围为 2–1000 拷贝/μL，检测限为 1 拷贝/μL。作为证明，表皮生长因子受体 L858R 基因突变是酪氨酸激酶抑制剂在非小细胞肺癌治疗中易感性的关键因素，已被 dLAMP 平台通过加标血浆样本准确识别。这项工作表明，开发的 dLAMP 平台为 DNA 的绝对定量提供了一种低成本、简便且用户友好的解决方案，显示出核酸 POCT 的巨大潜力。酪氨酸激酶抑制剂在非小细胞肺癌治疗中的敏感性的一个关键因素，已被 dLAMP 平台与加标血浆样本准确识别。这项工作表明，开发的 dLAMP 平台为 DNA 的绝对定量提供了一种低成本、简便且用户友好的解决方案，显示出核酸 POCT 的巨大潜力。酪氨酸激酶抑制剂在非小细胞肺癌治疗中的敏感性的一个关键因素，已被 dLAMP 平台与加标血浆样本准确识别。这项工作表明，开发的 dLAMP 平台为 DNA 的绝对定量提供了一种低成本、简便且用户友好的解决方案，显示出核酸 POCT 的巨大潜力。