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本文工作以微流控芯片为基本研究平台进行细菌分析,包括多重细菌鉴定与细菌抗生素敏感性试验。 研究内容包括: 1、微流控芯片快速鉴定多重细菌 目的:发展一种基于微流控芯片的便携式微流控装置,用于多重细菌的培养与鉴定。 方法:自行制作了一种多重细菌鉴定微流控芯片以及搭建了一套便携式细菌培养装置。通过结合芯片内部结构和外部控制检测系统,可以实现细菌进样、培养和鉴定的集成。结合细菌培养池阵列的空间分辨力以及菌种特异性显色培养基的颜色分辨力,这种微流控方法可以实现多重细菌检测。研究内容包括:⑴考察了不同显培养基浓度对微流控芯片细菌培养显色效果的影响;⑵使用系列浓度金黄色葡萄球菌测试了芯片方法的检测限;⑶比较了芯片和传统细菌培养方法中细菌的生存率与增殖率。⑷验证了芯片方法的多重细菌检测能力;⑸对照传统方法平行分析了40例尿路感染病人的尿液标本,验证芯片方法检测实际样品的可行性。 结果:实验结果表明:⑴细菌显色强度随着培养基浓度的增高而加深。综合考虑显色强度与培养基粘度,实验选用金黄色葡萄球菌培养基浓度为0.2g/mL,大肠杆菌、肠球菌、沙门氏菌培养基浓度均为0.15g/mL。⑵芯片方法可以确保检测到浓度低至101cfu/mL的金黄色葡萄球菌。随着接种细菌浓度的升高显色强度有所增加,当接种浓度≥105cfu/mL时显色强度趋于稳定。⑶显微镜计数结果显示芯片方法培养细菌与传统方法类似,细菌数量在10h培养时间内不断增加并呈现指数增殖状态,细菌生存率保持在100%。⑷本实验利用基于显色培养基的芯片方法可以在15h内同步完成增菌与鉴定。以含有等比例的4种细菌悬液为模拟样品的测试结果显示,芯片方法可同时检测金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、粪肠球菌和肠炎沙门氏菌等4种细菌。⑸在40例尿液标本中,芯片方法鉴定出大肠杆菌10例、肠球菌5例、金黄色葡萄球菌2例、阴性10例,其余13例为除外上述4种细菌的感染。对于实验包含的检测对象,芯片方法与传统方法的符合率为96.3%。综上所述,利用自行发展的芯片方法在15h内可完成细菌鉴定,检测限可达101cfu/mL。临床样本测试结果显示,微流控芯片方法可以实现多种细菌的同步鉴定,检测结果与传统方法的一致性达到96.3%。 结论:本研究发展的微流控细菌分析系统可以简便快速地实现多重细菌鉴定,因而有望发展成为一种有力的细菌检测工具。 2、利用芯片纸基培养池阵列实现多重细菌培养和抗生素敏感性试验 本研究拟发展一种基于微流控原理的多重细菌鉴定及抗生素敏感性试验(antibioticsusceptibilitytesting,AST,以下简称药敏试验)芯片。研究在PDMS材质芯片的阵列培养池中封装一系列滤纸片,培养池使用具有分流通路的微流控网络串联。滤纸可以在毛细管力作用下吸纳并潴留溶液,而且便于固定各种化学试剂,便于将一系列分析功能在纸上集成。研究使用固定有培养基、抗生素和显色试剂的纸片,用于细菌培养、鉴定和抗生素敏感性分析。利用纸片在润湿前后阻力的变化,结合分流通道,实现细菌悬液的分配并保证各培养池之间无相互干扰。实验计划利用上述芯片,实现多重细菌鉴定与抗生素敏感性测试的集成。这种芯片集成度高,耗样量小,检测时间缩短,装置便携,有望为临床用药提供及时而有力的依据和保证。