新型便携式设备可联合智能手机便捷地检测致命细菌 | 智能医疗

发布日期:2019-08-21 10:00
近日,澳大利亚的研究人员开发了一种便宜的便携式人工智能设备,可以在40分钟内检测出致命的细菌菌株。



该设备完全由现成的和3D打印的部件组成,总价值为26美元,并且可以通过智能手机上的应用程序读取结果。该设备由悉尼麦考瑞大学的研究人员开发,上个月在传感器和执行器B:化学杂志上描述了他们的系统。

该小组正在使用这种诊断方法来追踪一种名为MRSA(耐甲氧西林金黄色葡萄球菌)的超级病菌,它可以在近距离对学生、运动员、士兵、医院病人和其他社区进行攻击。MRSA已对我们的一些最佳抗生素产生耐药性,如果不能成功治疗,可导致败血症和死亡。 

对抗MRSA的关键是使用一种尚未产生耐药性的特定抗生素。但是,首先医生必须测试感染,以确认它是抗生素抗性的。 

从这些测试中获得结果可能需要半天到两天,具体取决于测试类型和设施资源。同时,患者的病情会迅速恶化。 新设备可将诊断等待时间缩短至不到一小时,并在资源匮乏的环境中提供廉价的解决方案。 

麦考瑞大学(Macquarie University)分子科学系副教授Anwar Sunna说:“我们的想法是能够在偏远地区使用它,那里可能没有医院或者机器和技术人员能够进行这种测试。” 谁监督研究。他指出,该设备在准备好现场之前需要做更多的工作。 

麦考瑞团队的技术通过寻找称为femA和mecA的两个关键基因来鉴定MRSA 。如果基因存在,测试条上的量子点发出荧光,智能手机相机通过附加的滤光片记录荧光,应用程序显示结果。 

以下是系统的详细工作原理:首先,必须分离和繁殖细菌样本中的DNA。该团队使用一种称为对流聚合酶链反应或cPCR的技术来解决这个问题--传统PCR是一种广泛使用的新方法,但价格昂贵且需要经过培训的技术人员。Sunn团队使用3D打印了一个定制的cPCR系统。 

接下来,将扩增的DNA进行侧向流动测定。这些测试条含有能够捕获femA和mecA序列的抗体。测试条上的量子点充当标记,当捕获关键DNA序列时发出荧光。

然后将手机放在看起来像笨重的手机外壳的支架中。该手机座包括一个带有滤光器,LED灯和插入测试条的插槽的光学模块。为了读取样本,设备在条带上照射光,如果量子点发出荧光,手机相机会在过滤器的帮助下拾取它,结果显示在应用程序上。 


上图展示了——为了搜索MRSA,新设备对DNA样本进行横向流动测定,其中抗体捕获来自细菌的两个基因。当附着这些基因时,测试条上的量子点发荧光,结果显示在app中。

这些技术或分析都不是最新的。例如,Ahram Biosystems销售的cPCR设备可以检测到一些细菌。它的售价约为4,000美元。

但麦考瑞团队能够将现有技术专门用于MRSA。他们的系统采用廉价的组件构建,这些组件使用电池供电并直接连接到智能手机。Sunna说,该设备也是先前设计的一个进步,因为它可以一次检测多个DNA序列。 

快速、便携的设备对于许多医疗保健环境来说将是一个巨大的变化,这仍然依赖于老式的培养,细菌可以在一盘营养素上生长,并在一两天后检查以确定它是什么。“当我的学生去悉尼的一个大型实验室回到我身边并说测试仍在板上进行培养时,我感到很惊讶。”Sunna说。

“在某些情况下,一两天的时间太长,患者并不能等待。”Sunna说:“假设你有感染,医生会开始用抗生素治疗你,但如果你有抗生素耐药的生物,这些抗生素就无法发挥作用。但当你在24小时后才得到检测结果,如果你有血液感染,那就变得非常危险了。”