呼吸道感染不仅加剧了全球疾病负担，还成为人类死亡率上升的主要原因之一。由流感病毒、新冠病毒和肺炎链球菌等呼吸道病原体引发的感染中，约有 20% 表现为复合感染。这些感染的早期症状高度相似，难以准确区分，给呼吸道疾病的精准诊断、治疗及疫情防控带来了严峻挑战。过去十年，现场即时检测（POCT）系统的快速发展显著缩短了病原体检测与筛查的时间。在季节性流感或呼吸道疫情暴发期间，老年人和婴幼儿等免疫力较弱群体面临更高的感染风险。对于这些人群而言，居家快速自测不仅便捷且安全，还能在疫情高峰期有效缓解公共医疗资源的压力。

然而，目前家庭常用的侧向流免疫层析试纸技术在检测灵敏度、特异性和多靶标检测能力方面，与基于核酸扩增的方法相比存在显著差距。这导致由多种病原体引发的呼吸道感染难以被及时、准确地识别和诊断。此外，现有的基于核酸扩增的分子 POCT 系统多针对临床场景设计，其便携性不足且多靶标检测成本较高，难以满足居家环境下单次多重核酸检测的需求。

近日，东南大学数字医学工程全国重点实验室王遵亮、何农跃团队联合基蛋生物苏恩本团队，校企合作，采用 RPA 恒温核酸扩增技术，通过创新微流控技术，成功研制出一款可以居家使用的低成本、手持式分子 POCT 系统 (图 1)。该系统操作十分简单，仅需加入用户自采的单份鼻咽拭子样本即可一次性同步检测 8 种常见呼吸道病原体，在短短 25 分钟之内便可完成从“样本进”到“结果出”的全流程诊断分析。这些病原体包括甲型/乙型流感病毒（FluA/FluB）、呼吸道合胞病毒（RSV）、腺病毒（AdV）、鼻病毒（RhV）、人副流感病毒（HPIV）等常见病毒，以及肺炎支原体（Mpn）和肺炎衣原体（Cpn），覆盖多种呼吸道感染病因。

• 图 1. 手持式分子 POCT 系统及一体化检测流程 (本研究提出)

为实现多靶标病原检测，研究团队设计了一款集成了三条并行检测流道的微流控卡盒。每条流道依次连接样本裂解腔、预装冻干试剂的 RPA 反应腔及空气储存腔，实现样本裂解、核酸释放与 RPA 扩增的一体化高效集成。通过优化扩增体系，每个 RPA 反应腔可同时进行三种靶标的扩增。该系统配备一个三通道荧光检测模块，可快速依次扫描三条流道中的反应腔，实现一次完成 8 种病原体靶标及 1 个内参的检测。这一多重检测技术创新突破了传统多靶标检测对荧光通道数量的限制，降低了荧光检测模块的复杂度与研制成本，为多重分子 POCT 系统的小型化创造了条件。

为解决微流控卡盒中三通道液体的均量分配与同步控制难题，研究团队创新性地设计了一种气压驱动流体泵送策略（图 2）。该策略借助顶端柔性气囊的挤压与释放，精准产生气动压力，将流体推送至目标腔室。结合空气储存腔的压力缓冲与调节，以及微流道阻抗的优化匹配，实现了液体的等量分配和同步控制。基于这一策略，团队成功开发出一种新型自动化动态混匀机制。该机制能够驱动裂解后的液体样本在裂解腔与 RPA 反应腔之间快速往复流动，从而有效促进冻干试剂的完全溶解并确保其与样本充分混合，进而实现 RPA 高扩增效率。这一巧妙的流体泵送策略与微流卡盒设计相得益彰，不仅显著降低了流体驱动模块的复杂性与研制成本，还大幅减小了系统的体积，从而进一步推动了检测仪器的小型化。

• 图 2.气压驱动流体泵送策略的工作原理示意图（本研究提出）

除了上述两点关键技术突破外， 由于此系统采用的 RPA 恒温扩增技术本身不需要复杂的热循环模块，使系统功耗低至 3W，单次检测成本更是低于 1.4 美元。该系统可选内置电池或外接电源两种供电模式，操作简便且安全，一键启动即可完成全流程自动化检测。检测结果可通过蓝牙或 HTTP 协议无线推送至手机端，系统自动生成清晰直观的检测报告，便于用户快速获取与解读。经过 356 例鼻咽拭子验证，该系统展现出卓越的鲁棒性和检测性能，灵敏度高达 97% 以上，特异性超过 99%。

总之，这项研究为免疫力低下的易感人群在居家环境中开展高灵敏度的多重呼吸道病原检测提供了一种快速、简便且低成本的解决方案。其开发的多重分子检测技术有效解决了复合感染中病原体的精准识别难题，同时可以降低免疫力低下人群外出就医的交叉感染风险及不便，为感染性疾病的预防及控制提供了重要支持。此外，该分子 POCT 技术可扩展至生殖道感染等多种疾病病原体检测，其系统设计方法具有通用性，为分子诊断仪器的创新与产业化提供了重要参考。本研究开发的手持分子 POCT 系统应用场景广泛：既可满足居家自测需求，也可服务社区医疗和资源匮乏地区，为建设数字化、网络化的传染病防控体系提供关键技术支撑。

该成果以“Handheld RPA-Based Molecular POCT System for Rapid, Low-Cost 8-Plexed Detection of Respiratory Pathogens at Home”（《基于 RPA 的手持式分子 POCT 系统：实现居家快速、低成本的 8 重呼吸道病原体检测》）为题，发表在英国皇家化学会期刊 Lab on a Chip 上。