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Quantitative reagent monitoring in paper-based electrochemical rapid diagnostic tests
Lab on a Chip ( IF 6.1 ) Pub Date : 2024-06-28 , DOI: 10.1039/d4lc00390j Léonard Bezinge 1 , Andrew J deMello 1 , Chih-Jen Shih 1 , Daniel A Richards 1
Lab on a Chip ( IF 6.1 ) Pub Date : 2024-06-28 , DOI: 10.1039/d4lc00390j Léonard Bezinge 1 , Andrew J deMello 1 , Chih-Jen Shih 1 , Daniel A Richards 1
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Paper-based rapid diagnostic tests (RDTs) are an essential component of modern healthcare, particularly for the management of infectious diseases. Despite their utility, these capillary-driven RDTs are compromised by high failure rates, primarily caused by user error. This limits their utility in complex assays that require multiple user operations. Here, we demonstrate how this issue can be directly addressed through continuous electrochemical monitoring of reagent flow inside an RDT using embedded graphenized electrodes. Our method relies on applying short voltage pulses and measuring variations in capacitive discharge currents to precisely determine the flow times of injected samples and reagents. This information is reported to the user, guiding them through the testing process, highlighting failure cases and ultimately decreasing errors. Significantly, the same electrodes can be used to quantify electrochemical signals from immunoassays, providing an integrated solution for both monitoring assays and reporting results. We demonstrate the applicability of this approach in a serology test for the detection of anti-SARS-CoV-2 IgG in clinical serum samples. This method paves the way towards “smart” RDTs able to continuously monitor the testing process and improve the robustness of point-of-care diagnostics.
中文翻译：
纸基电化学快速诊断测试中的定量试剂监测
纸质快速诊断测试 (RDT) 是现代医疗保健的重要组成部分，特别是对于传染病的管理。尽管它们很实用，但这些毛细管驱动的 RDT 存在高故障率的问题，这主要是由用户错误造成的。这限制了它们在需要多个用户操作的复杂测定中的实用性。在这里，我们演示了如何通过使用嵌入式石墨化电极对 RDT 内的试剂流进行连续电化学监测来直接解决这个问题。我们的方法依靠施加短电压脉冲并测量电容放电电流的变化来精确确定注入样品和试剂的流动时间。这些信息将报告给用户，指导他们完成测试过程，突出显示故障案例并最终减少错误。值得注意的是，相同的电极可用于量化免疫测定中的电化学信号，为监测测定和报告结果提供集成解决方案。我们证明了这种方法在血清学测试中的适用性，用于检测临床血清样本中的抗 SARS-CoV-2 IgG。这种方法为“智能”RDT 铺平了道路，能够持续监控测试过程并提高即时诊断的稳健性。
更新日期：2024-07-02
中文翻译：
纸基电化学快速诊断测试中的定量试剂监测
纸质快速诊断测试 (RDT) 是现代医疗保健的重要组成部分，特别是对于传染病的管理。尽管它们很实用，但这些毛细管驱动的 RDT 存在高故障率的问题，这主要是由用户错误造成的。这限制了它们在需要多个用户操作的复杂测定中的实用性。在这里，我们演示了如何通过使用嵌入式石墨化电极对 RDT 内的试剂流进行连续电化学监测来直接解决这个问题。我们的方法依靠施加短电压脉冲并测量电容放电电流的变化来精确确定注入样品和试剂的流动时间。这些信息将报告给用户，指导他们完成测试过程，突出显示故障案例并最终减少错误。值得注意的是，相同的电极可用于量化免疫测定中的电化学信号，为监测测定和报告结果提供集成解决方案。我们证明了这种方法在血清学测试中的适用性，用于检测临床血清样本中的抗 SARS-CoV-2 IgG。这种方法为“智能”RDT 铺平了道路，能够持续监控测试过程并提高即时诊断的稳健性。
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