病原微生物的快速、灵敏且特异检测对于控制微生物对人类生命财产安全造成的危害来说是极为重要的,目前也已有大量成熟的策略应用于病原微生物的定性、定量检测。包括平板计数法、凝集实验等传统策略,聚合酶链式反应、环介导的等温扩增等新兴分子检测策略等,它们在病原微生物检测中均发挥了重要价值。然而,这些策略难以同时兼顾检测的低成本、高实效性以及对专业技术人员的低需求等方面的问题,开发新型的病原微生物检测设备与响应检测策略仍具有重要理论指导价值与市场应用价值。为了解决以上问题,开发能够同时兼顾各方面需求的病原微生物检测策略,本工作选择在具有高灵敏度的光电传感的基础上开发新型病原微生物检测设备与相应检测策略。在此基础上,开发了比色-光电微生物鉴定装置（Colorimetric and opt-electric recording bacterial identification device,CORBID）以及荧光-光电微生物鉴定装置（Fluorescence and opt-electric recording bacterial identification device,FORBID）并在上述两个设备的基础上探究了对多种模型病原微生物的检测效果。该检测设备及相应检测策略的开发对于实际样品中病原微生物检测来说具有重要的理论指导和实际应用价值。具体研究内容简述如下:1.光电记录微生物鉴定装置的设计原理与硬件/软件组成基于具有高灵敏度的光电传感器构建了比色-光电微生物鉴定装置（CORBID）以及荧光-光电微生物鉴定装置（FORBID）两套新颖的病原微生物检测系统。并在设计原理、硬件组成以及软件组成三个方面有效集成,以针对性解决兼顾低成本、高实效性以及对专业技术人员的低需求等方面的问题。此外,新开发的病原微生物光电检测系统中还配套设置了适用于微生物生长的样品管以及选择性培养基。最终开发出的微生物光电检测系统能够满足16样本的高通量分析、高灵敏分析、快速分析以及傻瓜式操作。同时,满足基于比色或荧光原理的病原微生物的灵敏检测需求。2.比色-光电记录微生物鉴定装置的开发及其在超灵敏和特异性病原微生物检测中的应用基于CORBID系统开发了相应的比色-光电微生物检测策略,并成功将其应用于常见病原微生物金黄色葡萄球菌与白假丝酵母菌的定性与定量分析。研究结果表明,CORBID系统能够实现对广至4个数量级跨度的病原微生物的高灵敏与特异性检测;其检测时间相比于成熟的全自动生长曲线分析仪来说可缩短一半;具有高度的普适性,可适用于所有可筛选出选择性培养基的产酸微生物或其他具有可转换为比色信号的代谢标记的病原微生物的检测;简化了操作难度,降低了对专业操作人员的需求且有效避免了人为的主观偏差。3.荧光-光电记录微生物鉴定装置的开发及其在超灵敏和特异性病原微生物检测中的应用开发了基于特异性酶类代谢标记的病原微生物荧光-光电检测策略并在FORBID系统上实现了以大肠埃希氏菌、铜绿假单胞菌为模型的病原微生物检测。同CORBID系统一样,FORBID系统在检测的时效性、特异性、操作简便方面具有相似性。但相比之下,FORBID系统在时效性、特异性以及灵敏度方面具有明显优势,在FORBID系统下,12小时内可实现低至1 CFU/mL的靶标微生物超灵敏检测。此外,与CORBID系统以及其他基于非特异性代谢标记的微生物检测系统不同,FORBID系统降低了对选择性培养基的依赖性,避免了选择性培养基筛选困难的问题。因此,FORBID系统可以作为CORBID系统的一种有效补充,以实现对更多病原微生物靶标的有效分析。在进一步的实验中,更多的可转换为荧光信号的酶类病原微生物代谢标记以及小分子微生物代谢标记可被整合到基于FORBID系统的病原微生物检测体系中,使更多微生物的多重检测成为可能。