用于抗击流行病的PCR平台是快速、开放和数字化的
在识别冠状病毒感染时，PCR过程是诊断的金标准。与快速抗原检测不同，它们即使在低病毒载量的情况下也能发挥作用，并以较高的准确性检测病原体。标准PCR检测的缺点是，它们目前不适合大规模、特别、现场检测，而现场检测需要最大可能的易用性、快速的结果和合理的成本。
弗劳恩霍夫的研究人员目前正在开发一种可扩展的、开放的数字化PCR检测系统，该系统将在15分钟内产生结果。紧凑型演示系统将于11月14日至17日在杜塞尔多夫COMPAMED贸易展的夫琅和费联合展台(8a展厅，G10展位)展出。
SARS、埃博拉病毒、寨卡病毒和现在的covid -19，专家们一致认为，未来传染病的频率将会上升。气候变化、快速城市化例如，不断变化的土地利用模式、全球旅行以及人与动物之间接触的增加，这些都增加了流行病甚至大流行发生的可能性。
为了确保我们能够更好地抗击大流行，我们需要高度敏感的现场检测，能够在短短几分钟内尽可能清楚地显示感染的存在，并将结果直接以数字方式传递给决策者。弗劳恩霍夫微工程和微系统研究所IMM和实验软件工程IESE正在开发这种快速测试系统，作为OPEN-POCT项目的一部分。
其目的是结合更灵敏的PCR检测和更便宜但不太可靠的在药店和超市出售的现场抗原检测的优点。新的检测方法也将比目前市场上的PoC(护理点PCR)快速检测系统更便宜。Fraunhofer IESE所关注的数据传输，数据安全以及数据所有权，而夫琅和费IMM负责协调该项目，并负责硬件和适当检测反应的集成。
“目前还不可能使用PoC PCR系统来控制甚至预防大流行，因为检测试剂盒必须立即大量供应，而且还必须允许廉价的大规模检测，例如在机场的检测中心。OPEN-POCT项目的目标就是对这一显而易见的教条提出质疑。弗劳恩霍夫国际医学管理学院的研究员Christian Freese博士说:“只有在实验室中找到一种适用于任何地方的敏感、快速可用的PCR检测替代品，才有可能在疫情爆发时有效地切断感染链，并在全球人员流动使这成为不可能之前将大流行遏制在其早期阶段。”
将PCR检测从实验室引入快速检测系统
问题是，在一种可能导致大流行的新传染病爆发后，无法立即提供可以大量生产的具有成本效益的抗原检测。这些检测所需的开发时间太长，无法遏制甚至预防大流行。相反，目前PoC PCR检测的费用是抗原检测的30倍。低产量、高投资成本、复杂的物流解决方案和复杂的微流体结构是造成高价格的因素。因此，它们不适合大规模测试或在护理点使用。
“我们的目标是让PCR检测走出实验室，进入一个快速检测系统，可以在现场进行大量检测。这就是为什么我们将我们的解决方案设计为一个开放系统，允许多家制造商生产组件，例如墨盒和试剂，”Freese解释说。“原则上，这一切都是为了开发一个可扩展、开放、数字化PoC PCR检测系统的行政和监管生态系统，以检测可能导致大流行的感染因子。一个人做一次检测的价格必须只有几欧元。”
不需要加热和冷却加热块
研究人员还希望缩短PCR过程所需的时间。Freese说:“例如在机场进行PCR检测，只需要几分钟。”PCR方法需要两种温度。样品液中的试剂必须加热和冷却，这非常耗时。PCR装置中的加热块最初被加热到90度以上(摄氏度)，这样DNA链就可以分离。然后冷却到60度左右。在此之后，病毒基因组被复制。一条DNA链变成两条，下一阶段两条变成四条，以此类推。这样就可以检测到病毒。
为了避免持续加热和冷却的冗长过程，Freese和他的团队使用了两个不同的加热区——一个热室和一个冷室。样品流体在它们之间来回泵的手段是在筒中的泵。流体通过环形微流体通道从一个热区移动到检测筒中的另一个热区。结果，它被拉伸，这使它的表面体积比大，因此，允许快速的热传输。
Freese解释说:“这意味着系统可以快速达到PCR过程所需的温度，我们不再需要不断地将热块调整到两种不同的温度。”研究人员用纯化的病毒RNA进行的初步测试比标准的PCR实验室测试快得多。15分钟后就可以得到结果，但敏感性水平保持不变。第一批临床前评估正在美因茨约翰内斯·古登堡大学医学中心进行。
该设备的尺寸只有15 × 15 × 20厘米，设计简单。除了微流控筒和泵，它还包括加热结构和作为探测器的荧光相机。不需要昂贵的组件。Freese指出的另一个优势是能够快速调整OPEN-POCT平台用于其他病毒。
“PCR检测可以快速调整到任何病原体。新冠病毒的基因信息被迅速破译。”
数字数据传输减少了繁文缛节
OPEN-POCT平台还允许将阳性检测结果数字化、自动化地直接传递给卫生主管部门。为了能够迅速控制大流行，不仅需要克服技术障碍，而且还需要消除官僚主义障碍。只有在自动化数据传输过程使用安全数据系统并包括保护个人数据和一般IT和数据安全功能的情况下，这才有可能实现。
例如，该团队计划扩展数字传输解决方案，包括与Corona警告应用程序的链接。项目合作伙伴还为决策者起草了一份全面的白皮书，涵盖了诊断和数据保护方面的考虑因素以及监管问题。
