Plaque assay is the gold standard method for quantifying the concentration of replication-competent lytic virions. Expediting and automating viral plaque assays will significantly benefit clinical diagnosis, vaccine development, and the production of recombinant proteins or antiviral agents. Here, we present a rapid and stain-free quantitative viral plaque assay using lensfree holographic imaging and deep learning. This cost-effective, compact, and automated device significantly reduces the incubation time needed for traditional plaque assays while preserving their advantages over other virus quantification methods. This device captures ~0.32 Giga-pixel/hour phase information of the objects per test well, covering an area of ~30x30 mm^2, in a label-free manner, eliminating staining entirely. We demonstrated the success of this computational method using Vero E6 cells and vesicular stomatitis virus. Using a neural network, this stain-free device automatically detected the first cell lysing events due to the viral replication as early as 5 hours after the incubation, and achieved >90% detection rate for the plaque-forming units (PFUs) with 100% specificity in <20 hours, providing major time savings compared to the traditional plaque assays that take ~48 hours or more. This data-driven plaque assay also offers the capability of quantifying the infected area of the cell monolayer, performing automated counting and quantification of PFUs and virus-infected areas over a 10-fold larger dynamic range of virus concentration than standard viral plaque assays. This compact, low-cost, automated PFU quantification device can be broadly used in virology research, vaccine development, and clinical applications


翻译:复制性功能性液态阳极的浓度量化标准金质分析方法。 加速和自动化病毒性红斑检测将大大有利于临床诊断、 疫苗开发以及再组合蛋白质或抗病毒剂的生产。 在这里, 我们使用无透镜全息成像和深层学习, 展示了快速和无污的定量病毒性检测。 这个具有成本效益、 紧凑和自动化的装置, 大大降低了传统性红斑检测所需的孵化时间, 同时保持了相对于其他病毒量化方法的优势。 这个装置将每个测试井的物体收集到 ~0. 32 Giga- pixel/小时级信息, 以无标签的方式覆盖了 ~ 30x30 mm+2 的区, 完全消除了污渍。 我们展示了这个计算方法的成功, 使用无透镜E6 细胞 和 血管性炎病毒性病毒性病毒 标准。 这个不染色的装置自动检测了第一个细胞性事件, 因为病毒性变异性反应的最初时间范围是 ~32, 的内基- 的内基值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值比比直值10- 的10- 的10- 的10-, 的模型的模型的模型值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值为20, 的10-,, 的模型化的模型的计算为10- 的计算成本20, 的模型算为10- creal- creaxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx20

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