傳染病可以呈指數級傳播，持續存在，并對全球公共衛生構成日益嚴重的威脅，是全球發病率和死亡率的主要原因[1]。像病毒、細菌和寄生蟲這樣的傳染性病原體能夠通過人類遷移在相對較短的時間內引發全球性疫情，對人類健康構成嚴重威脅，并顯著增加了全球的疾病和社會經濟負擔。在資源有限的環境中，對這些疾病的監測和及時診斷對于減少其傳播性和減輕其影響至關重要[2]。

傳統的診斷和檢測技術，如免疫測定法（包括酶聯免疫吸附測定法ELISA）、高通量免疫測定法、逆轉錄定量聚合酶鏈反應（RT-qPCR）、聚合酶鏈反應（PCR）、DNA測序、培養方法和質譜（MS），長期以來一直是傳染病識別的基礎[3]。然而，這些方法主要局限于集中式的臨床實驗室，需要熟練的人員和昂貴復雜的設備，操作繁瑣且耗時。這些限制阻礙了及時決策、適當治療和迅速運輸的實現，導致樣本失效、結果不佳以及許多流行地區的臨床決策延遲[4]。創新的診斷技術具有可負擔性、靈敏度、特異性、用戶友好性、快速性、可靠性以及可在現場使用的特點。它們應滿足世界衛生組織（WHO）推薦的“ASSURED”標準[3, 4]。在這方面，基于微流控技術的紙質分析設備（μPADs）在過去十年中已成為變革性工具，通過毛細驅動的流動機制和緊湊的集成格式實現了從傳統診斷向分布式現場檢測的轉變，且材料成本低廉[5]。

基于微流控技術的紙質平臺具有多種優勢。其多孔的纖維素基底允許液體被動吸移，無需外部泵，特別適合在偏遠地區使用[6]。所需的試劑和樣本量極少（通常在微升或納升范圍內），支持高分析靈敏度，同時降低成本和浪費。此外，通過蠟印刷和噴墨沉積等圖案化技術可以定制復雜的通道結構和多重檢測區域，從而能夠使用單一平臺同時分析多種病原體或生物標志物，具有篩查和診斷的潛力[4]。

基于紙張的分析設備通過創新的生化檢測方法得到了改進，例如等溫核酸擴增技術（如環介導的等溫擴增LAMP和重組酶聚合酶擴增RPA），這些技術在恒定溫度下運行，解決了PCR和熱循環儀中的熱循環限制。這些μPADs中的等溫擴增技術可用于檢測病毒核酸和蛋白質標志物，有助于快速應對疫情并在資源有限的環境中降低死亡率[7, 8, 9]。CRISPR-Cas系統被用于高靈敏度和快速檢測特定序列的核酸，提供直觀的視覺或熒光讀數[3]。這些分子技術能夠在感染早期階段快速識別病原體，此時病毒或細菌載量可能較低，從而縮短檢測窗口期并提高患者依從性�；�于紙張的即時檢測（POCT）設備在結核病和耐藥性指標[10]、RSV和SARS-CoV-2抗原[11]、寨卡病毒和基孔肯雅病毒[12]、登革熱和黃熱病病毒[13, 14]、梅毒和HIV[15]以及水傳播病原體（如傷寒沙門氏菌、嗜肺軍團菌和藍氏賈第蟲[16]）的多重檢測能力顯示出顯著潛力，尤其是在臨床癥狀重疊和共感染普遍存在的綜合征情況下。多重檢測平臺結合了空間分辨的檢測區域或多信號編碼策略（如比色、熒光或電化學），能夠同時檢測多種病原體，包括病毒（如SARS-CoV-2、HIV、寨卡病毒）、細菌（如結核分枝桿菌）和寄生蟲（如瘧原蟲）[17]。

這種多重檢測功能使得在一次檢測中完成全面篩查，從而改進診斷并減少對多個樣本的需求。這些設備提供了用戶友好的界面，支持定量分析和數據傳輸，以便進行流行病學追蹤，并已逐步與便攜式讀數器和智能手機集成。盡管取得了這些進展，但在廣泛使用和商業化方面仍存在一些挑戰。需要系統性解決方案，包括確保一致的制造質量、與數字健康基礎設施的集成、獲得監管批準、在不同環境條件下的可靠性以及提高用戶接受度。盡管如此，這種創新的診斷工具在傳染病檢測方面具有巨大潛力，特別是在資源匱乏的人群中。最終，它有助于加強全球健康監測和響應系統[3]。

關于μPADs用于傳染病診斷的現有文獻要么側重于技術[18, 19, 20, 21, 22, 23]，要么側重于生物標志物[24, 25, 26, 27, 28, 29]。本文介紹了一種基于疾病的、基于機制的分析框架，以理解針對傳染病的有效μPAD策略的部署。它強調了μPADs在檢測多種傳染病（包括結核病、瘧疾、登革熱、甲型和乙型流感、梅毒、霍亂、萊姆病、埃博拉病毒、寨卡病毒、冠狀病毒、人類免疫缺陷病毒（HIV）、人乳頭瘤病毒（HPV）以及水傳播病原體監測方面的應用。還討論了病原體生物學特性對μPADs檢測能力的影響、特定μPAD的目標豐度、反應動力學和診斷性能。通過綜合病毒、細菌和寄生蟲感染的μPADs發展，本文指出了實際POCT測試中的限制、架構依賴的故障和關鍵設計規則。本文系統地概述了用于單一和多重傳染病診斷的基于紙張的微流控POCT設備，并強調了最新進展，包括用于檢測傳染病的材料開發、基于微流控技術的設備操作、各種傳染病的檢測機制以及數字集成[3, 17]。

我們全面討論了與基于紙張的微流控POCT平臺部署相關的幾個挑戰，包括資源匱乏環境下的廢物處理和生物安全限制[30]、保質期限制以及大規模生產障礙（如涂層均勻性和卷對卷制造的不一致性）。我們還討論了在不受控制光照條件下熒光/比色信號解讀的問題[31]、智能手機依賴性和數字鴻溝問題、熱帶氣候下凍干試劑或紙固定試劑的不穩定性，以及由于紙張異質性導致的毛細流動變化[18]、定量挑戰與定性讀數之間的差異，以及多重檢測中的交叉反應問題，特別是在黃病毒流行地區和蠟印刷、噴墨、卷對卷制造過程中的批次間變異性，并強調了針對復雜樣本制備步驟的有限集成策略，以進一步提高診斷可靠性和POCT的適用性[32, 33]。

基于紙張的微流控POCT系統通過集成毛細驅動的流動機制實現了多種生物標志物的檢測，徹底改變了單一和多重傳染病的診斷方式。樣本通過紙質微通道被推進到預裝有試劑的檢測區域（圖1）。樣本與固定試劑之間發生反應，產生清晰的、可見的、比色的或熒光的讀數，實現快速檢測

基于紙張的POCT設備的最新進展表明，使用卷對卷蠟印刷、注塑和3D打印等穩健的高通量制造方法可以使制造更加可擴展。這些方法還提高了設備的耐用性并減少了變異性。為了可靠地擴大生產規模，需要簡化并改進通道設計，并選擇穩定且生物相容的材料。遵循標準協議、國際指南和WHO推薦的規范可以進一步增強這一點

基于紙張的微流控POCT設備通過改進的集成、穩定性和靈敏度以及可擴展性，已經開發出來，實現了傳染病的多重檢測。結合利用現代移動設備的光學、計算和連接功能的智能手機平臺關鍵技術，這些工具可作為便攜式讀數器，用于記錄和測量檢測信號，包括比色、熒光和電化學輸出。

基于紙張的微流控POCT設備已成為普及傳染病診斷的重要工具，實現了高靈敏度、便攜性和經濟性的多重病原體檢測。相比之下，傳統的檢測方法（如等溫擴增技術、重組酶聚合酶擴增（RPA）和CRISPR-Cas檢測方法）顯著提高了分析性能。

Sant Kumar Verma：撰寫——綜述與編輯、可視化、監督、概念化。Mohd Rizwan：撰寫——初稿、方法學、數據管理。Ghanshyam Das Gupta：撰寫——綜述與編輯、正式分析

作者聲明他們沒有已知的可能會影響本文報告工作的競爭性財務利益或個人關系。

本文描述的研究未使用任何數據。

本文未獲得公共、商業或非營利部門的任何特定資助。

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