Since amino acid analysis is crucial for monitoring and detecting metabolic states, rapid and easy methods are in high demand. Various metabolic diseases caused by the accumulation of specific amino acids due to abnormal metabolic pathways are fatal and can be diagnosed by measuring the level of amino acids in biological fluids. However, several techniques capable of performing amino acid analysis require complex experimental setup, expensive equipment, and long processing time. Here, we introduce a power-free, portable, and efficient microfluidic device for amino acid quantification using a cell-free system, which is essential for fast processing and direct manipulation. In this platform, the working principle of a finger-actuated pumping unit is applied, and multiple reactions are operated simultaneously with a single button. In addition to the complementary cell-free protein synthesis assay which was previously studied, the device reduces the amount of sample and allows a simple mixing process through a pushbutton. In addition, the reactants that have been reacted in the incubation chambers flow into a detection zone where results can be observed and compared at a glance. Through the platform, the amino acid concentrations can be determined simply by measuring fluorescence signals and also facilitate the diagnosis of amino acid-related diseases.
아미노산 분석은 대사 상태를 관찰하고 파악하는 데 중요하기 때문에 간편하고 신속한 분석 방법이 필요하다. 비정상적인 대사 경로로 인해 특정 아미노산이 축적되어 발생하는 각종 대사 질환은 치명적이며 체액 내의 아미노산 수치를 측정하여 진단할 수 있다. 그러나 아미노산을 분석하는 기존의 방법들은 고가의 장비, 복잡한 실험 과정, 긴 처리 시간이 필요하다. 따라서 본 연구에서는, 빠른 처리 및 직접적인 조작이 가능한 무세포 시스템을 기반으로 한 효율적인 휴대용 무전원 아미노산 정량용 미세유체소자를 제안한다. 본 플랫폼에는 손가락 구동식 유체 펌핑 장치의 작동 원리가 적용되며, 이를 통해 다중 반응이 동시에 작동된다. 기존에 연구되었던 상보적 무세포 단백질 합성을 이용한 분석의 장점과 더불어 필요한 시료의 양이 줄며 버튼을 누름으로써 혼합 과정이 간단해진다. 또한, 검출 영역을 통해 반응 결과를 한 눈에 관찰하고 비교할 수 있다. 결론적으로 본 시스템을 통해 간단한 형광 신호를 측정만으로 아미노산 농도를 정량적으로 분석할 수 있으며, 아미노산과 관련된 질병의 진단도 용이하게 할 것으로 기대된다.
