科學家發(fā)明了一種微型設備，可以快速檢測血液中的有害細菌，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，并用藥物對抗它們。由羅切斯特理工學院科學家的這項羅格斯大學合著研究發(fā)表在ACS《應用材料與界面》期刊上。

新不倫瑞克羅格斯大學工程學院土木與環(huán)境工程系助理教授、合著者王若謙(Roger Wang)說道，抗藥性細菌的快速識別使醫(yī)療服務提供者能夠開出正確藥物，提高了救治的機會。抗藥性細菌（超級細菌）是一個主要的公共衛(wèi)生問題，全球每年至少有70萬人死于耐藥感染，其中23萬人死于耐多藥結核病。根據(jù)2019年的一份報告，如果不采取行動，到2050年，這一數(shù)字可能會飆升至每年1000萬人。基于一種新的方法，這個微型的新設備可以從體液中快速分離、提取和濃縮目標細菌。

圖示細菌被困在3D微珠基質中

它有效地過濾顆粒和細菌，捕獲了大約86%的顆粒和細菌。這種納米設備有不同大小的磁珠，旨在捕獲、濃縮和回收大腸桿菌(E.coli)細菌，磁珠之間的小空間被用來分離設備中的細菌。根據(jù)這項研究，這種廉價、透明的設備易于制造和操作，使其成為實驗室和醫(yī)療保健環(huán)境中檢測致病微生物的理想選擇。研究小組正在努力完善該設備，并計劃在一個小芯片上添加多個設備，并探索擴大現(xiàn)場測試的規(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備中的細菌。研究使用計算流體力學、三維(3D)層析成像技術和機器學習來探測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，通過應用更高的流速，然后快速磁分離，可以從指定的細菌懸浮液中提取大腸桿菌樣本。這一獨特的功能也被用來從原始細菌懸浮液中濃縮大腸桿菌細胞。通過輸入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，這種多路復用、小型化、廉價和透明的設備易于制造和操作，使其成為實驗室和醫(yī)療場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