BSIAST芯片加速血流感染抗菌药物敏感性测试的强大工具

如果控制不当，血液中存在活细菌(菌血症)，可能会导致血流感染(BSI)和败血症(一种综合征性炎症反应)。

快速、准确的抗菌药物处方对于显着降低BSI患者的死亡率至关重要。然而，传统的BSI抗菌药物敏感性测试(AST)耗时且繁琐，导致临床医生主要依靠经验进行治疗。

山东大学、中国科学院青岛生物能源与过程研究所和青岛大学附属医院的研究人员开发了一种集成微流控芯片(BSI-AST芯片)，用于从阳性血培养物中快速检测AST(PBCs)，从细菌提取到AST结果输出整个过程不到3.5小时。它有望成为加速血液感染AST的强大新工具。

该研究于9月14日发表在《分析化学》上。

马教授表示：“目前，传统的AST方法在血培养呈阳性后至少需要两天才能得出结果。诊断的延迟迫使患者需要经验性使用抗生素，这可能会导致患者病情恶化并助长抗生素耐药性的出现。”来自QIBEBT单细胞中心的Bo，该研究的合著者。“因此，迫切需要能够提供准确、及时的诊断和药敏测试的新技术。”

在这项研究中，研究人员设计了一款BSI-AST芯片，能够在10分钟内直接从PBC中提取细菌，并在3小时内提供快速AST结果。

在一项概念验证研究中，BSI-AST芯片通过对含有大肠杆菌的人工PBC进行直接AST测试，并针对18种抗生素进行测试，证明了其有效性。整个过程，从细菌提取到AST结果输出，只需要不到3.5小时。

此外，该集成芯片应用于临床PBC的诊断，与临床标准方法的诊断符合度达到93.3%。该集成芯片可靠、快速的AST结果凸显了其在临床诊断中的巨大潜力。

“在以往的研究中，微流控装置主要用于纯化和浓缩来自传代培养物或成分简单的尿样的活微生物，”该研究的第一作者、山东大学博士生朱美佳说。“由于缺乏片上复杂的样品制备过程，这些设备的实际应用面临着巨大的挑战。”

QIBEBT单细胞中心助理研究员兼特约作者XuTeng表示：“BSI-AST芯片是为直接从PBC中提取AST而开发的，无需进行传代培养，这标志着一项重大进步。”

通过首次在微流控芯片中引入分离凝胶，研究人员实现了PBC中细菌的快速提取和富集。结合离心微流体富集技术，现在可以在不到3.5小时的时间内直接从PBC获得AST结果。此外，通过抗生素干燥和阵列并行化展示芯片的多重分析能力将支持临床医生及时确认或优化BSI患者的有效抗生素治疗。

QIBEBT单细胞中心负责人徐健教授表示，BSI-AST芯片的推出，与临床抗菌药物敏感性测试拉曼法(CAST-R)相结合，为样品前处理提供了快速、便捷的解决方案。

“血培养中快速检测AST对于临床脓毒症患者具有重要意义，有可能挽救生命。”山东大学通讯作者程永强教授强调。“这一领域的探索和研究有望提高实验室环境下传染病的诊断能力并提供有价值的治疗指导，有效应对微生物耐药性对人类的严重威胁。”