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ACS Sensors 封面文章 | 一體化多重核酸檢測平臺，用于兒童細菌樣本快檢
細菌感染是威脅兒童健康的重要因素，尤其在血液、呼吸道、泌尿系統(tǒng)等多部位的侵襲性感染中，常常起病急、進展快，亟需快速、精準的病原體識別手段。然而，目前臨床常規(guī)檢測手段存在耗時長、靈敏度不足、操作復(fù)雜等問題，嚴重制約了感染性疾病的及時干預(yù)與治療效果。
2月10日，中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院（簡稱“深圳先進院”）生物醫(yī)學(xué)與健康工程研究所（簡稱“醫(yī)工所”）傳感中心楊慧研究員團隊聯(lián)合深圳市兒童醫(yī)院麻曉鵬團隊合作在國際著名期刊ACS Sensors上發(fā)表了題為"Rapid Bacterial Identification through Multiplexed Nucleic Acid Detection on a Digital Microfluidic Platform for Enhanced Clinical Intervention against Infections"?的封面論文。研究團隊開發(fā)了一種新型的數(shù)字微流控平臺（MiND-DMF），能夠快速、精準識別多種常見感染性細菌，顯著提升了兒童感染性疾病的診斷效率和精準用藥能力。
在本研究中，團隊系統(tǒng)梳理了感染性細菌快速檢測領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)。傳統(tǒng)細菌培養(yǎng)檢測方法不僅周期長，而且易受背景菌干擾；即便是PCR等核酸檢測方法，面對多重檢測和不同樣本類型時仍存在操作復(fù)雜、設(shè)備昂貴、環(huán)境要求高等瓶頸。針對這一臨床需求，研究團隊提出并驗證了將數(shù)字微流控（DMF）與RPA-CRISPR技術(shù)深度融合的創(chuàng)新方案，力求實現(xiàn)從多種復(fù)雜樣本中高效提取細菌核酸并進行快速多重檢測。
MiND-DMF平臺通過高度集成的自動化設(shè)計（整體設(shè)備尺寸30cm×26cm×25cm），只需將臨床樣本注入芯片，便可在簡便恒溫條件下，快速完成從核酸提取到多靶點檢測的全過程，避免了傳統(tǒng)檢測中繁瑣的樣本處理步驟。平臺融合了高效的核酸擴增與精準的CRISPR識別體系，具備出色的檢測靈敏度與特異性，能夠在血液、肺泡灌洗液、尿液、鼻腔分泌物、闌尾膿液、耳膿等多種臨床來源樣本中，快速準確識別致病菌，滿足兒童感染樣本種類復(fù)雜、檢測要求高的實際應(yīng)用需求。
在實際應(yīng)用中，MiND-DMF平臺完成了50例兒童臨床樣本的檢測驗證，與常規(guī)qPCR方法對比，整體靈敏度達100%，特異性達98%-100%。特別是在復(fù)雜體液樣本中，仍保持了卓越的檢測性能，有效支持臨床快速篩查與精準用藥決策，展現(xiàn)出在醫(yī)院感染源追溯、抗生素合理使用等領(lǐng)域的廣闊應(yīng)用前景。
綜上，本研究不僅填補了現(xiàn)有快速檢測技術(shù)在多樣化兒童臨床樣本應(yīng)用上的技術(shù)空白，也為打造面向基層醫(yī)療和資源有限環(huán)境下的高效、普適的細菌感染檢測工具提供了重要支撐，有望在未來廣泛應(yīng)用于兒童重癥感染篩查、院感防控及公共衛(wèi)生監(jiān)測等多個場景。
中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院醫(yī)工所傳感中心楊慧研究員和深圳市兒童醫(yī)院麻曉鵬院長為論文共同通訊作者，傳感中心助理研究員沈杰男為論文第一作者。該研究成果得到國家自然科學(xué)基金、科技部重點研發(fā)計劃、廣東省重點領(lǐng)域研發(fā)計劃等項目的資助。
圖1 文章封面和原型樣機
圖2 MiND-DMF平臺原理示意圖
圖3 臨床樣本驗證
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