香港浸会大学发明新型微流体条形码，实现快速低成本筛选耐药细菌！

相比传统药敏测试 ，浸大「条码」适用于资源受限场景、快速便携且成本更低。

2019冠状病毒病（COVID-19）的危机让全球更深入认识失控大流行病所造成的破坏。随着抗生素在治疗中的大量使用，另一种传染病危机——抗生素耐药性（AMR），这个正导致每年全球约700,000人死亡的公共威胁，引发了业内人士进一步的担忧。

在过去几十年，抗生素被普遍视为预防以及治疗微生物感染的灵丹妙药。然而，公共卫生、医疗、畜牧业以及渔业等领域普遍滥用和误用抗生素，加速了微生物耐药这一自然进化过程，使其成为目前人类文明面临最大威胁之一。伴随人口老化，AMR的致命性也愈加突出。根据世界卫生组织推测，如果不迅速启动全球性的应对措施，到2050年，每年将有1000万人死于抗生素耐药相关的疾病。
人们提出了许多快速抗菌药物敏感性测试 (AST) 方法来控制临床抗菌药物耐药性 (AMR) 的同时，保持剩余抗菌药物的有效性。然而，在资源有限的条件下能实际测试AMR的方法很少，例如对水/食品/公共设施的频繁安全筛查、大流行病期间对大量样本的紧急调查或在低收入国家测试AMR。为了监测上述情况下的AMR风险，社会迫切需要一种高效且不依赖资源的AST方法，在无需使用先进的临床检测设施下即可快速筛查大量样本；而当在此类筛查中检测到疑似含有抗菌素耐药性细菌的样本，便可将其送往实验室进行常规检测。 
因应这一需求，由香港浸会大学（以下简称：浸大）化学系副教授任康宁博士领导的研究团队，基于微流控技术以及条形码原理，发明了一种适用于资源受限场景的快速药敏筛查系统。此系统可通过使用配套手机应用“扫描”测试结果所形成的“条形码”，得知测试样品中是否存在耐药病原体，并在3小时内完成就地快速筛查。
任康宁（右二）及其研究团队成员化学系博士生萧倩榕（左一）、王一粟（左二）和陈昭颖（右一）

三小时即可快速完成现场筛查

浸大「条码」专利技术包括两个主要部分：细胞培养区和“条形码”区。细胞培养区由一组充满液体的微通道组成，其中含有细菌培养基及不同浓度的抗生素。当使用系统进行 AST 时，细菌样本将被注入细胞培养区并在其中培养，微通道内测试样品中的细菌根据不同浓度的抗生素表现出不同的增殖率。“条形码”由8个可实现自适应过滤、线性堆积滤得细胞的微型过滤器组成。每个过滤器利用流体和颗粒的惯性行为，使得微生物细胞从收集微通道的末端而非纳米通道所在的侧壁开始堆积。这些过滤器可收集来自上游的微生物细胞并堆积形成长条，其长度跟细胞数量成正比，每8个长条构成一个“条形码”。用户只需通过研究人员开发的移动应用程序扫描“条形码”，即可在三小时内完成现场筛查，并在手机上显示样本中是否存在耐药病原体信息。

相比传统AST，便携且低成本

传统的 AST 方法非常耗时，至少需要24 小时才能得出结果，而目前的快速 AST 不但价格昂贵，还需要精密仪器。浸大“条形码”微流体芯片则是一种全自动数据采集、无需显微镜的细胞计数工具。该芯片无需复杂仪器及专业劳动力，且生产成本较低，预计每片低于一美元，有望在公共卫生常规安全检测、大样本紧急筛查以及低收入国家微生物耐药性普查等场景中大量投入使用。

筛查结果与常规AST一致

培养期结束后，如果微流体芯片的所有“条”的长度相似，代表受试抗生素不能抑制细菌的生长，因此细菌样品对受试抗生素具有耐药性。如果“条”的长度总体上与微通道中抗生素的浓度成反比，则表示所测试的抗生素总体上能有效地抑制细菌的生长，因此细菌不是抗药的。当两个相邻的“条”在长度上表现出明显的差异时，表明此范围为最小抑制浓度范围。研究团队应用“条形码”微流体芯片测试了大肠杆菌和金黄色葡萄球菌，结果与常规AST一致。

浸大「条码」微流体芯片专利技术，有助填补依赖于精密仪器的标准测试与在资源受限地区进行大规模 AMR 测试的需求，现已通过了“PCT申请号PCT/CN2022/094665”专利申请，并在2023年日内瓦国际发明展上获得金奖。有关这项新发明的研究论文已发表在国际学术期刊《Biosensors and Bioelectronics》上。任博士表示：“希望它将有利于食品行业、公共区域和医疗机构中耐药细菌的常规筛查。”

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