新闻稿

浸大发明创新细胞传感器 以低成本为耐药性细菌作快速筛查

星期三, 2021年9月29日

由香港浸会大学（浸大）领导的研究团队，研发出一款创新的细胞传感器，其微管道结构的外观与条码相似，能以低成本为耐药性细菌作快速筛查。该细胞传感器可望在资源有限的条件下被大规模应用，例如为食水、食物和公用设施进行频密的安全测试，以及在传染病爆发期间，紧急为大量样本进行检测，尤其适合发展中国家使用。

是项崭新发明的研究论文已刊登于国际学术期刊 Biosensors and Bioelectronics。

快速及低成本的检测方法

抗生素被广泛用于治疗细菌感染，但滥用及误用抗生素却导致耐药性问题。「抗菌药物敏感性测试」（药敏测试）能够用于检测指定抗生素是否能有效抑制某种细菌。惟传统的测试方法需时较长，大约16至24小时才能完成，而新式的快速测试方法则成本高昂，且需要大量实验室设备。故此有需要开发一种快速及具成本效益的方法， 为细菌样本进行实地筛查，然后把怀疑含有耐药性细菌的样本送往实验室作进一步检测。

为此，浸大化学系副教授任康宁博士带领研究团队设计出一套全自动、无需使用显微镜的药敏测试系统。该系统由两个主要部份组成，即细胞培养区和「条码」细胞传感器。细胞培养区由一组微管道组成，管道内的液体含有细胞培养基和不同浓度的抗生素。而「条码」细胞传感器由一组平行排列的「自适应缐性过滤器」组成，其结构外观与「条码」相似。通过使用配套手机程式扫描 「条码」，用家可在三小时内完成现场筛查，得知测试样品中是否存在耐药细菌病原体。

缐条长度代表细菌数量

研究人员使用新系统进行药敏测试时，需将细菌样本注入细菌培养区进行培养，样本中的细菌会因应微管道内抗生素的浓度，出现不同的繁殖速度。

完成培养后，细菌会流进「自适应缐性过滤器」，并且不会在微管道两侧的纳米小孔周遭堆积，而是被流体带动向下移，最终从微管道的末端开始堆积，形成可看见的垂直条状，其长度与在不同浓度抗生素培养出来的细菌数量成正比。

测试完成后得出的「条码」，可使用配备微距镜头的流动电话拍摄，影像将由研究人员开发的手机应用程式作自动分析。

测试结果与传统方法一致

当细菌培养完成后，如细胞传感器内细菌堆积的长度相近，则代表测试中使用的抗生素未能抑制该细菌的生长，亦即细菌样本对该种抗生素呈耐药性。如缐条的长度与微管道内的抗生素浓度整体而言成反比，则表示测试中使用的抗生素一般而言能有效抑制该细菌的生长，亦即细菌样本沒有耐药性。而当两条相邻缐条的长度出现明显差別时，则表示该种抗生素已达到有效抑菌浓度。

研究团队利用「条码」细胞传感器测试大肠桿菌和金黄葡萄球菌，结果与传统药敏测试一致，并能在三小时内完成，相比传统检测方法需时大大缩短。由其他研究人员开发的微流控技术虽然能以相若的速度完成检测，但普遍需要使用成本高昂的仪器作分析。

具潜力在资源匮乏的地区应用

任博士指出：「我们的『条码』测试系统，是一种有效应对耐药性问题的新工具。我们希望它能惠及食品工业、公用地方和医疗设施的耐药性细菌常规筛查，因为它不需要先进的临床设施或专业检测技能。」

「条码」细胞传感器的生产成本低廉，估计每个造价低于一美元。研究团队已为「条码」细胞传感器申请专利。任博士补充：「我们计划将这项发明开发成便携式的抗菌药物敏感性测试仪器，最终能在资源匮乏的地区使用。」

「条码」细胞传感器的研究团队除了浸大化学系的研究人员，还包括浸大计算机科学系及史丹福大学医学院的科学家。

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