64、微流控设备安全：挑战与应对策略

微流控设备安全：挑战与应对策略

样本伪造攻击检测与分子条形码技术

在微流控设备的使用过程中，样本伪造攻击是一个潜在的严重威胁。通过观察特定区域和列中的DNA条带情况，可以检测样本是否被篡改。例如，在区域4的第1列观察到DNA条带，而该列对应的是阴性对照（NC）样本，本应抑制DNA扩增，这就表明要么NC样本被篡改或污染，要么样本（包括NC样本）被调换了。

样本伪造攻击（攻击3）往往较为隐蔽，尤其是当攻击者知晓阴性对照（NC）和阳性对照（PC）样本的位置时，更难以察觉。为了应对这一问题，分子条形码技术应运而生。

分子条形码技术的具体操作步骤如下：
1. 设计与注册 ：一个可信的第三方设计一组不同长度的条形码，并开发特定于条形码的引物。这些条形码和相关引物连同它们的秘密识别号码一起注册到一个安全的数据库中，只有经过认证的用户和采集者才能访问该数据库。
2. 信息分发 ：经过认证的采集者获取条形码及其相关的秘密识别号码，而经过认证的分析者则接收引物及其秘密识别号码。条形码特异性引物的识别号必须与条形码的识别号相匹配，并且这些经过认证的用户无需详细了解条形码序列。
3. 样本传递与分析 ：采集者将两种材料发送给分析者。一是带有条形码的DNA样本（生物材料），其中封装了从可信方获得的秘密分子条形码；二是用公钥加密的消息（信息材料），其中包含有关条形码和样本识别号码的秘密信息。分析者使用私钥解密消息，根据接收到的识别消息选择合适的引物，然后使用聚合酶链式反应（PCR）进行条形码识别。完成识别程序后，分析者可以验证所有收集的DNA样本的真实性。