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微流控芯片在细菌检测领域的应用研究

微流控芯片是目前微全分析技术的研究热点。微控芯片分析技术一门以芯片为实验平台,以分析化学作为基础,依托于微机电加工技术结合微管道网络作为结构特征,生命科学为主要应用对象的一种分析科学微流控分析芯片最早在美国被称为“芯片实验室”,在欧洲则被称为“微整合分析芯片”,近年来,伴随着材料科学、微纳米加工技术和微电子的发展,微流控分析芯片也进行了快速式发展。

微流控芯片的优点有:体积轻巧、样品和试剂用量少,反应迅速、大量平行处理及可抛弃式等。因此被广泛应用于生物技术研究的诸多方面,这其中也包括今天要说的细菌检测。

研究表明,用微流控芯片技术检测食源性致病菌敏感度高。陈炯等利用微流控芯片技术检测食物中的致性菌群,可以同时检测出4种食品中常见的致性菌群,即霍乱弧菌、沙门氏菌、志贺氏菌和副溶血性弧菌。方法对霍乱弧菌、沙门氏菌、志贺氏菌、副溶性弧菌分别达到100%、96.7%、100%,对4种菌株均具有较好的检测效果。

国外有人研制出一种蛋白质芯片,可用于筛选和鉴定沙门氏菌、大肠杆菌属、葡萄球菌属、弯曲杆菌属和李斯特菌属5种食品中的常见细菌。本发明的芯片对5种常见的致性有良好的识别能力。但是,Rwal等针对5种细菌的10种PCR检测方法整合到微流控芯片中,发现微流控芯片中PCR的检出率比PCR的检出率低10倍。

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微流程芯片技术是一种灵敏度高,特异性强的临床细菌检测技术,除了相对节省时间外,每一个样品的成本都比传统方法要低,其中包括对处理微流程芯片的特殊设备以及用于存储微流程芯片试剂的冰箱/冷冻室的要求。国外研究人员研究了用微流控芯片检测军人运动期间急性腹泻的原因,结果发现与实时病原荧光PCR法检测的结果一致。

李一伟提出了一种快速细菌检测方法以琼脂糖微流控芯片为载体,将几百微升的样品富集到几升的表皮升中,捕捉效率达90%。根据细菌密度计算出富集倍数,其最大值可达1000万倍。尿样品和尿样品均可富集于琼脂糖微流动芯片中。最终结合荧光免疫染色,成功地检测了患者的血样中的葡萄球菌感染。


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       微流体芯片在细菌抗性检测中也起着重要作用。中国学者李一伟为此建立了一个可定制的浓度梯度芯片,应用于高通量的单细胞多药耐受性分析。在此基础上,采用分配通道长度比来确定芯片形成的浓度梯度,从而保证了浓度梯度形成的稳定性,简化了芯片设计,便于集成。这种芯片能分析单细胞乃至单细胞器中数百个细胞的多药耐药性,能实时监控单细胞耐药性。王欢将环形介导的等温扩增技术与纸片微流控芯片相结合,成功构建了一种快速、简便的检测耐亚胺培南铜绿假单胞菌OprL和OprD2基因的方法。对OprL和OprD2基因的早期识别,将有助于更好地选择抗菌素疗法的治疗方案。



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