冠狀病毒SARS-Cov2的形態特征。圖片來源：美國疾病控制與預防中心

冠狀病毒(新冠肺炎)信息簡而言之：
新冠肺炎冠狀病毒是一種傳染病，可導致嚴重疾病，特別是對老年人和有潛在醫療問題的人。
我們知道病毒的基因序列，以及它的形態和傳播機制。
微流體用于傳染病建模和治療，也可以應用于新冠肺炎

1. 簡介：診斷冠狀病毒

冠狀病毒病(新冠肺炎)是一種傳染病，在大多數人中會導致輕到中度的呼吸道疾病。它會導致老年人以及那些有心血管疾病、糖尿病、慢性呼吸系統疾病和癌癥等潛在醫療問題的人患上嚴重疾病。防止這種冠狀病毒傳播的最好方法是了解其傳播方式，并采取正確的預防措施。
由于冠狀病毒主要通過唾液傳播，或者當感染者咳嗽或打噴嚏時從鼻子分泌，因此遵守嚴格的呼吸禮儀(例如，對著彎曲的肘部咳嗽)很重要，并通過洗手或頻繁使用含酒精的摩擦來保護自己和他人免受感染，不要接觸你的臉。目前，還沒有針對冠狀病毒感染的特定疫苗或治療方法，但幾項臨床試驗正在進行中。冠狀病毒感染是根據病毒的基因組序列、其形態和疾病的特定癥狀來診斷的。通過結合微流控技術，傳統的基于生物化學的檢測可以更快地進行，需要的樣本量更少。未來，可以使用人體細胞和組織在體外模擬感染，甚至可以通過微流體復制相連的器官系統。

2. 冠狀病毒診斷工具

根據中國的小型，在武漢的一個海鮮和動物性食品市場出現首例肺炎病例群后，幾個研究小組著手找出病因。
最終，來自不同患者的病毒基因組草稿序列被存放在GenBank序列庫和關于共享所有流感數據的全球倡議(GISAID)數據庫中。冠狀病毒基因組序列與在蝙蝠中發現的一種已知的類似SARS的冠狀病毒有85%以上的序列相似性。研究表明，該病毒使用血管緊張素轉換酶II(ACE2)進入宿主細胞，SARS-CoV也是如此，在之前的疫情中感染了8096人，造成774人死亡。由于冠狀病毒基因組已為科學界所知，第一批診斷測試的重點是聚合酶鏈式反應(PCR)序列特異性引物的使用。這些測試是在以前用于檢測以前SARS-CoV爆發的技術的基礎上迅速發展起來的。在沒有商業測試的情況下，研究中心進行了初步開發后，公司開始將冠狀病毒測試商業化，以便快速提供冠狀病毒測試。

首先，柏林查里特大學醫院的克里斯蒂安·德羅斯滕的實驗室開發了一種實時聚合酶鏈式反應(RT-PCR)診斷測試，它構成了25萬套試劑盒的基礎。在過去的幾周里，世界衛生組織(WHO)將他們派往全球159個實驗室。與此同時，香港大學的朱等人根據GenBank中保存的第一個序列，開發了兩種針對病毒基因組開放閱讀框架1b(ORF1b)和N區的一步定量RT-RT-PCR檢測方法。
除了實驗室檢測，幾家公司已經開始開發商業規模的冠狀病毒檢測測試(例如，華大基因集團，中國；阿爾托納診斷公司，德國)。
除了傳統的基于聚合酶鏈式反應的檢測外，一些公司，如美國的IDbyDNA，更喜歡使用元基因組學進行冠狀病毒檢測-通過測序進行實時監測。雖然這種方法比聚合酶鏈式反應檢測更昂貴，但它承諾實時監測循環中的內容，從而在病毒基因組進化時迅速更新。對遺傳變異的監測還可以提供有關系統發育關系的信息，并有助于跟蹤疫情的爆發。

3. 利用微流控技術檢測冠狀病毒

聚合酶鏈式反應。
如上所述，目前大多數冠狀病毒檢測都是基于聚合酶鏈式反應和實時聚合酶鏈式反應。設計了與新型新冠肺炎冠狀病毒及其密切相關病毒如SARS冠狀病毒的核糖核酸反應的引物和探針組。聚合酶鏈式反應產物具有特定的大小，可通過熒光信號發射(RT-PCR)或經典電泳法進行檢測。與微流控相結合，可以加速聚合酶鏈式反應，更快地(從大約1小時到不到10分鐘)獲得診斷測試結果，并具有更高的準確性。
要想獲得更多洞察力，你可以去看看Elvesys的衍生公司BeforCure。BeforCure開發了一種超高速片上聚合酶鏈式反應系統(基于Fastgen技術)，可以在不到30分鐘的時間內檢測出SARS-CoV2等病原體。

聚合酶鏈式反應原理

DNA測序
芯片上的DNA測序利用了DNA與其互補序列結合的事實。
該方法使用目標DNA與之結合的固定化寡核苷酸探針。數千個已知序列的短DNA片段(寡核苷酸)在預先指定的位置結合到玻璃或硅表面。與未知序列的熒光標記的目標DNA孵育將導致該DNA與一組寡核苷酸探針結合，這可以通過它們的顏色變化(熒光)來識別。通過將這些信息傳遞給計算機來推斷目標DNA的序列，并且根據與目標結合的寡核苷酸模式來重構目標序列[7]。微流控套式聚合酶鏈式反應和MiSeq測序能夠有效地跟蹤多種RNA病毒(包括冠狀病毒)在不同環境中的命運。它具有很高的靈敏度(檢測下限在cDNA樣本中從10^0到10^3個副本/μL)，對于更好地了解人類致病核糖核酸病毒的循環是必不可少的。因此，DNA的微流控分析可用于發展冠狀病毒檢測，并提供有關感染率和感染來源的信息。

微流控DNA測序

酶聯免疫吸附試驗
酶聯免疫吸附試驗(ELISA法)是一種酶免疫分析方法，利用針對待測蛋白質的抗體來檢測液體樣本中是否存在配體。由于其高度的特異性和重復性，該方法被廣泛應用于醫學診斷和基礎生物學研究中。傳統的酶聯免疫吸附試驗檢測時間長(4-6小時)，操作繁瑣，樣品/試劑體積大(～為100μl)，大大限制了其在臨床快速診斷中的應用。

微流控輔助酶聯免疫吸附試驗可以克服這些缺點。當免疫分析在反應室(微流體通道)的表面上進行時，微通道內的毛細管力將試劑吸引到反應室中，并且有助于分析孵化。因此，樣品體積可以減少20倍，從而總體節省5-10倍的試劑。
此外，分析時間可以減少50%以上，從而通過節省人工成本來降低總體成本。隨著越來越多關于冠狀病毒的信息可用，通過酶聯免疫吸附試驗檢測冠狀病毒成為可能。幾家公司已經開始開發基于冠狀病毒表達的蛋白質的診斷試劑盒(例如Biocell Biotech Co.)。

酶聯免疫吸附試驗檢測原理

4. 用微流控技術模擬冠狀病毒病
為了了解冠狀病毒的感染途徑并開發治療方法，科學家目前必須使用經典的生化分析、2D細胞培養、動物模型和艱苦的臨床研究。這個過程通常需要很長時間才能完成，在此過程中，動物會失去生命，而且這個過程往往無法預測人類的反應，因為動物模型并不總是正確地模擬人類的病理生理。需要新的替代方法來模擬冠狀病毒的體外感染，以允許新藥的快速開發。

微流控技術可以在微尺度上重建復雜的細胞相互作用。通過組織工程和芯片器官技術的發展，可以重現3D結構、多細胞復雜性和生理上相關的生化作用力。組織工程學研究冠狀病毒傳染病的一個主要挑戰是重建細胞微環境，包括生物、化學和物理線索。最近，微流控裝置已成功地用于基于細胞的病毒分析。發展微流控組織工程可以幫助了解冠狀病毒的進入策略，感染是如何在人類細胞中持續存在的，這可能會加速新型抗病毒藥物的發現。

5. 冠狀病毒診斷和微流體學摘要

鑒于冠狀病毒的感染率很高，開發快速診斷工具對于快速識別和治療感染患者至關重要。微流體可以用來改進現有的診斷工具，使它們更準確、更高效、成本更低。此外，微流控組織工程可以用來破譯病毒進入的策略，并幫助開發活性藥物。