“白菜价”芯片可50分钟锁定血流感染元凶
在对抗血流感染的生死时速中，时间就是生命。传统细菌鉴定方法需24至72小时，而昂贵的质谱仪又令基层医疗机构望而却步。
中南大学湘雅三医院教授聂新民团队联合湖南大学的研究者，开发出一款成本仅30元、可在50分钟内精准检测6类常见血流感染致病菌的微流控芯片，相关成果近日发表于《分析化学》（Analytical Chemistry）。
团队研制的芯片。受访团队 供图这款外形酷似CD唱片的芯片，将复杂的实验室检测流程浓缩于方寸之间。检测时，操作者仅需从已培养阳性的血培养样品中提取5微升样本进行裂解处理，再用移液器将60微升处理后的混合液注入芯片。随后将芯片置于特制离心机中，通过精确控速的离心步骤使样品均匀分布，再经过恒温孵育和便携式荧光检测仪读取结果，全程仅需50分钟。这种简便操作不仅缩短了样本周转时间，更能确保检测结果真实反映患者感染初期的细菌状态。
芯片仅由图案化聚碳酸酯层和压敏粘附层两层材料复合而成，前者可通过注塑工艺批量生产，后者则像双面胶一样替代了传统芯片制造中昂贵复杂的热压键合工艺，极大降低了生产成本。芯片上集成的4个独立检测区，可同时处理4个样本，每个检测区都设有精密的“定量腔”，通过一道“疏水屏障”确保液体在低转速下优先精确充满定量腔，高转速下再均匀分流至下方的8个反应孔中。
据介绍，这8个反应孔承担着不同检测任务。其中6个孔预先固定了针对大肠杆菌、肺炎克雷伯菌、鲍曼不动杆菌、铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌、粪肠球菌这六种最常见血流感染致病菌的检测试剂；第7孔则加入针对所有细菌共有基因16S rDNA的引物，若前6孔均为阴性而此孔阳性，则提示存在芯片未覆盖的其他细菌；第8孔为阴性对照，可有效识别污染或非特异性扩增造成的假阳性。这一完整的内部质控体系，极大提高了检测结果的准确性。
研究团队在120例临床样本中的验证结果显示，对于芯片所覆盖的6种细菌，其鉴定结果与医院现行的标准质谱鉴定方法完全一致，展现出极高准确性。
目前，该芯片已在单家医院完成初步临床验证。研究团队透露，下一步将启动多中心临床研究，以验证该技术在不同地区、不同患者群体中的普适性和稳定性。一旦推广，这款“CD芯片”或将彻底改变血流感染的诊断格局。
相关论文信息： https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.5c06730
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