新型磁珠微流控装置可快速检测血液中的有害细菌

科学家发明了一种微型设备，可以快速检测血液中的有害细菌，使卫生保健专业人员能够精确定位潜在致命感染的原因，并用药物对抗它们。由罗切斯特理工学院科学家的这项罗格斯大学合著研究发表在ACS《应用材料与界面》期刊上。

新不伦瑞克罗格斯大学工程学院土木与环境工程系助理教授、合著者王若谦(Roger Wang)说道，抗药性细菌的快速识别使医疗服务提供者能够开出正确药物，提高了救治的机会。抗药性细菌（超级细菌）是一个主要的公共卫生问题，全球每年至少有70万人死于耐药感染，其中23万人死于耐多药结核病。根据2019年的一份报告，如果不采取行动，到2050年，这一数字可能会飙升至每年1000万人。基于一种新的方法，这个微型的新设备可以从体液中快速分离、提取和浓缩目标细菌。

图示细菌被困在3D微珠基质中

它有效地过滤颗粒和细菌，捕获了大约86%的颗粒和细菌。这种纳米设备有不同大小的磁珠，旨在捕获、浓缩和回收大肠杆菌(E.coli)细菌，磁珠之间的小空间被用来分离设备中的细菌。根据这项研究，这种廉价、透明的设备易于制造和操作，使其成为实验室和医疗保健环境中检测致病微生物的理想选择。研究小组正在努力完善该设备，并计划在一个小芯片上添加多个设备，并探索扩大现场测试的规模。

这种新型的磁珠堆积微纳流控装置，可用于从细菌悬浮液和猪血浆中高效捕获、浓缩和回收大肠杆菌(E.coli)。磁珠之间的小空隙用于物理隔离设备中的细菌。研究使用计算流体力学、三维(3D)层析成像技术和机器学习来探测和解释不同流速的小3D空间中的珠子堆积。不同大小的珠粒组合使用，以获得高捕集效率(～86%)，流速为50min.L/μ。

利用该装置的高变形性，通过应用更高的流速，然后快速磁分离，可以从指定的细菌悬浮液中提取大肠杆菌样本。这一独特的功能也被用来从原始细菌悬浮液中浓缩大肠杆菌细胞。通过输入1300～L的大肠杆菌样品，然后将其浓缩到100μL的缓冲液中，芯片上的浓缩倍数为11倍。重要的是，这种多路复用、小型化、廉价和透明的设备易于制造和操作，使其成为实验室和医疗场所病原体分离的理想选择。

论文链接：

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