研究人員開(kāi)發(fā)了下一代微型實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，該設(shè)備使用磁性納米粒子來(lái)分離導(dǎo)致疾病的微小細(xì)菌顆粒。這項(xiàng)新技術(shù)的使用改善了臨床醫(yī)生如何從難以檢測(cè)的顆粒中分離出細(xì)菌感染的耐藥菌株，例如構(gòu)成埃博拉和的顆粒。
羅切斯特理工學(xué)院凱特格里森工程學(xué)院的兩位研究人員柯杜(Ke Du)和布蘭卡拉皮茲科-恩西納(Blanca Lapizco-Encinas)與國(guó)際團(tuán)隊(duì)合作，設(shè)計(jì)了一種新的系統(tǒng)——微流體裝置，本質(zhì)上是一種實(shí)驗(yàn)室芯片。
耐藥細(xì)菌感染每年導(dǎo)致全球數(shù)十萬(wàn)人死亡，而且這個(gè)數(shù)字還在增加。杜解釋說(shuō)，根據(jù)聯(lián)合國(guó)的一份報(bào)告，到2050年，每年因抗生素耐藥性導(dǎo)致的死亡人數(shù)可能達(dá)到1000萬(wàn)。
“我們迫切需要更好地發(fā)現(xiàn)、理解和治療這些疾病。為了提供快速準(zhǔn)確的檢測(cè)，樣品的純化和制備非常重要，這也是我們正在努力做的。我們建議使用這種新型的機(jī)械工程助理教授杜說(shuō)，他是一種用于病毒分離和檢測(cè)的裝置，比如和埃博拉病毒。他的研究背景是開(kāi)發(fā)新型生物傳感器和基因編輯技術(shù)。
實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)對(duì)細(xì)菌感染(尤其是體液)的檢測(cè)非常感興趣。檢測(cè)的主要問(wèn)題之一是如何更好地分離濃度較高的病原體。
該設(shè)備是一個(gè)復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，可用于野戰(zhàn)醫(yī)院或診所，在收集和分析樣本方面，它應(yīng)該比市售的薄膜過(guò)濾器更快。它的寬而淺的通道捕獲吸附在堆疊的磁性粒子中的小細(xì)菌分子。
在捕獲/分離細(xì)菌樣品的過(guò)程中，納米器件上更深通道的組合、細(xì)菌懸浮液流速的增加以及沿器件通道的磁珠內(nèi)含物的組合得到了改善。研究人員可以通過(guò)使用基于粒子的基質(zhì)過(guò)濾器成功地從各種液體中分離細(xì)菌。過(guò)濾器捕獲設(shè)備小間隙中的顆粒，從而為分析提供更高濃度的細(xì)菌。這種小尺寸設(shè)備的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以同時(shí)測(cè)試多個(gè)樣本。
“我們可以把便攜式設(shè)備帶到被大腸桿菌污染的湖里.我們將能夠收集幾毫升的水樣，并通過(guò)我們的設(shè)備進(jìn)行運(yùn)輸，以便捕獲和濃縮細(xì)菌。我們可以快速檢測(cè)設(shè)備中的這些細(xì)菌，或?qū)⑺鼈冡尫诺揭恍┗瘜W(xué)物質(zhì)中進(jìn)行分析，”杜說(shuō)，他早期的工作主要集中在使用CRISPR基因編輯技術(shù)和流體動(dòng)力學(xué)基本知識(shí)的設(shè)備上。
與具有電泳專(zhuān)業(yè)知識(shí)的生物醫(yī)學(xué)工程師Lapizco-Encinas合作——這一過(guò)程使用電流來(lái)分離生物分子——他們的合作提高了病原體檢測(cè)的能力，特別是細(xì)菌和微藻的分離和濃縮。
“我們的目標(biāo)不僅是分離和檢測(cè)水和人血漿中的細(xì)菌，還包括用全血樣本了解和檢測(cè)敗血癥等血液感染。我們已經(jīng)為此制定了具體的計(jì)劃。我們的想法是使用一對(duì)納米屏幕設(shè)備進(jìn)行順序隔離?！盧IT生物醫(yī)學(xué)工程系副教授Lapizco-Encinas說(shuō)。
和杜拉皮茲科-恩西納斯是由羅格斯大學(xué)、阿拉巴馬大學(xué)、紐約州立大學(xué)賓漢姆頓分校和中國(guó)清華-伯克利深圳研究所的機(jī)械和生物醫(yī)學(xué)工程師組成的團(tuán)隊(duì)的一部分，以應(yīng)對(duì)全球疾病的挑戰(zhàn)。新數(shù)據(jù)發(fā)表在《ACS Applied Materials and Interfaces》雜志的文章《利用三維珠子堆積的納米器件快速捕獲和回收體液》中。
研究團(tuán)隊(duì)為陳新業(yè)博士、Abbi Miller和千千，均為RIT工程博士和研究生。于干，阿拉巴馬大學(xué)電氣與計(jì)算機(jī)工程系助理教授，曹勝廷，本科；羅格斯大學(xué)土木與環(huán)境工程助理教授王若謙；新勇，陽(yáng)光漢姆頓機(jī)械工程助理教授；秦，來(lái)自深圳清華大學(xué)柏克萊精密醫(yī)學(xué)與醫(yī)療保健中心；西雅圖和杰森的卡羅洛工程師公司。
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