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微流體晶片,快速檢出細菌抗生素抗藥性

實驗室的細菌容液,微流體晶片能加速這種檢測嗎?
實驗室的細菌容液,微流體晶片能加速這種檢測嗎?Credit: [email protected] CC BY 2.0

抗生素抗藥性

你有服用過抗生素嗎?生活中大大小小的生病、感染,多少每個人都服用過抗生素,就算沒有因為生病吃藥接觸抗生素,我們每天吃的食物裡面,也可能在其生長的過程中施打過抗生素。這些錯用或濫用,以及食物中為幫助生長或抗病的抗生素,都可能導致細菌突變,對抗生素產生抗藥性。日益增多的抗生素抗藥性已經成為公共的健康議題,即使在美國這樣先進的國家,每年仍然有兩百萬人感染這種抗藥性細菌,並導致兩萬三千人因此死亡。

感染菌檢測

那為什麼不能準確給予患者正確的抗生素呢?問題也就在這裡。當患者看醫生時,可能很緊急,顯現出很多症狀,類似感冒流鼻水,可能是過敏、可能是感冒病毒,也可能真的有細菌感染,但醫師身處在第一線,為了要及時控制住病情,可能會給予廣效型抗生素,或許就能有效治療,若不能就看反應再行換藥,然而實驗室要檢出是哪一種病菌還不是立即能得知的,需等2-3天做細菌培養並達到足夠的數量才能檢測出來,所以可說是緩不濟急。但這段時間還是需要另行給藥的,然而,就可能有風險服用到不適合的藥物、劑量和總服用時間,不但無法有效治療,反而引起細菌突變。簡言之,無法及時檢測細菌種類增加了醫師判斷的困難。那麼如何才能把原來需時2-3天的檢測大幅縮短,讓醫師能正確下處方呢?

晶片快速檢測

加拿大「多倫多大學」(University of Toronto),設計了一款診斷晶片(點這裡看圖片),可以將檢測時間縮短到一小時。而這個設計,首要就是讓細菌能及集中於一個極小的空間,僅有約2nL的體積,讓濃度到達可量測濃度。方法就是將待測樣品流過一個玻璃晶片,這個晶片上設計有很多小凹洞,每個凹洞底有微小珠粒(microbeads)組成的格狀過濾器,當待測樣品流過,便可抓住細菌。當細菌集中在這個奈米大小的凹洞內,即被抗生素還有單分子的氧化還原指示劑「刃天青」(resazurin)侷限住。因為未被殺死的活體細菌會把「刃天青」代謝成為「試鹵靈」(resorufin),改變了電化學特性;如果細菌被抗生素殺死,那就不會把「刃天青」代謝掉,因此電化學特性仍保持不變。而原本設計在這個晶片的電極就可偵測因為「刃天青」轉成「試鹵靈」的電流變化。

以上的發明,可以說就是結合在局部增加樣品濃度和利用電化學來判讀結果。而傳統方式多為應用螢光偵測,需要螢光顯微鏡,多在實驗室進行。這樣的產品若真的能在臨床使用,是不是能避免掉很多不需要、不正確的抗生素使用呢?

文章參考:University of Toronto Engineering
圖片來源:kaibara87@Flickr  CC BY 2.0
原文參考:Lab Chip

【作者簡介】 BioMeder

生醫人網摘的編輯。熱愛創新和用腦袋的事物,堅持文章要有邏輯,藉由報導、解析生醫領域的創新和應用來傳播知識。

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