科學(xué)家發(fā)明了一種微型設(shè)備，可以快速檢測(cè)血液中的有害細(xì)菌，使衛(wèi)生保健專業(yè)人員能夠精確定位潛在致命感染的原因，并用藥物對(duì)抗它們。由羅切斯特理工學(xué)院科學(xué)家的這項(xiàng)羅格斯大學(xué)合著研究發(fā)表在ACS《應(yīng)用材料與界面》期刊上。

新不倫瑞克羅格斯大學(xué)工程學(xué)院土木與環(huán)境工程系助理教授、合著者王若謙(Roger Wang)說(shuō)道，抗藥性細(xì)菌的快速識(shí)別使醫(yī)療服務(wù)提供者能夠開(kāi)出正確藥物，提高了救治的機(jī)會(huì)。抗藥性細(xì)菌（超級(jí)細(xì)菌）是一個(gè)主要的公共衛(wèi)生問(wèn)題，全球每年至少有70萬(wàn)人死于耐藥感染，其中23萬(wàn)人死于耐多藥結(jié)核病。根據(jù)2019年的一份報(bào)告，如果不采取行動(dòng)，到2050年，這一數(shù)字可能會(huì)飆升至每年1000萬(wàn)人。基于一種新的方法，這個(gè)微型的新設(shè)備可以從體液中快速分離、提取和濃縮目標(biāo)細(xì)菌。

圖示細(xì)菌被困在3D微珠基質(zhì)中

它有效地過(guò)濾顆粒和細(xì)菌，捕獲了大約86%的顆粒和細(xì)菌。這種納米設(shè)備有不同大小的磁珠，旨在捕獲、濃縮和回收大腸桿菌(E.coli)細(xì)菌，磁珠之間的小空間被用來(lái)分離設(shè)備中的細(xì)菌。根據(jù)這項(xiàng)研究，這種廉價(jià)、透明的設(shè)備易于制造和操作，使其成為實(shí)驗(yàn)室和醫(yī)療保健環(huán)境中檢測(cè)致病微生物的理想選擇。研究小組正在努力完善該設(shè)備，并計(jì)劃在一個(gè)小芯片上添加多個(gè)設(shè)備，并探索擴(kuò)大現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的規(guī)模。

這種新型的磁珠堆積微納流控裝置，可用于從細(xì)菌懸浮液和豬血漿中高效捕獲、濃縮和回收大腸桿菌(E.coli)。磁珠之間的小空隙用于物理隔離設(shè)備中的細(xì)菌。研究使用計(jì)算流體力學(xué)、三維(3D)層析成像技術(shù)和機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)探測(cè)和解釋不同流速的小3D空間中的珠子堆積。不同大小的珠粒組合使用，以獲得高捕集效率(～86%)，流速為50min.L/μ。

利用該裝置的高變形性，通過(guò)應(yīng)用更高的流速，然后快速磁分離，可以從指定的細(xì)菌懸浮液中提取大腸桿菌樣本。這一獨(dú)特的功能也被用來(lái)從原始細(xì)菌懸浮液中濃縮大腸桿菌細(xì)胞。通過(guò)輸入1300～L的大腸桿菌樣品，然后將其濃縮到100μL的緩沖液中，芯片上的濃縮倍數(shù)為11倍。重要的是，這種多路復(fù)用、小型化、廉價(jià)和透明的設(shè)備易于制造和操作，使其成為實(shí)驗(yàn)室和醫(yī)療場(chǎng)所病原體分離的理想選擇。

論文鏈接：

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.9b19311