研究人员建造微型设备来检测细菌和病毒

工程研究人员开发了一种下一代微型实验室设备，该设备使用磁性纳米珠分离致病的微小细菌颗粒。使用这项新技术可以改善临床医生分离细菌感染的耐药菌株和难以检测的微粒(如构成埃博拉病毒和冠状病毒的微粒)的方法。

Ke Du和Blanca Lapizco-Encinas都是罗切斯特理工学院凯特格里森工程学院的教师研究员，他们与一个国际团队合作设计了新系统a微流体装置它本质上是一个芯片实验室。

耐药细菌感染每年在世界各地造成数十万人死亡，而且这个数字还在不断增加。杜军解释说，根据联合国的一份报告，到2050年，抗生素耐药性导致的死亡人数可能达到每年1000万人。

“我们迫切需要更好地检测、了解和治疗这些疾病。为了提供快速准确的检测，样品的纯化和制备是至关重要的，这是我们正在努力贡献的。我们建议将这种新设备用于病毒分离和检测，如冠状病毒和埃博拉病毒。”杜勇是机械工程助理教授，他的背景是新型生物传感器和基因编辑技术的开发。

实验室团队对细菌感染的检测很感兴趣，特别是在体液．检测的主要问题之一是如何更好地分离高浓度的病原体。

该设备是一个复杂的实验室环境，可用于野战医院或诊所，在收集和分析标本方面应该比市售膜过滤器快得多。它的宽而浅的通道捕获小细菌分子，这些细菌分子被磁性微粒所吸引。

纳米装置上更深的通道、细菌悬浮的液体流速的增加以及沿着装置通道的磁珠的包含在捕获/分离细菌样本的过程中得到了改善。研究人员利用基于微粒的基质过滤器成功地将细菌从各种液体中分离出来。过滤器在装置的小空隙中捕获颗粒，为分析提供了更大浓度的细菌。小型设备的另一个优点是可以同时测试多个样品。

“我们可以把这种便携式设备带到被大肠杆菌污染的湖泊。我们将能够取几毫升的水样，并通过我们的设备运行，这样细菌就可以被捕获和浓缩。我们可以快速检测设备中的这些细菌，也可以将它们释放到某些化学物质中来分析它们，”杜说，他早期的工作主要集中在使用CRISPR基因编辑技术的设备和对流体动力学的基本理解。

与Lapizco-Encinas合作生物医学工程师在介电泳方面有专业知识电流为了分离生物分子，他们的合作提供了更好的病原体检测能力，特别是细菌和微藻的分离和浓缩。

“我们的目标不仅是分离和检测水和人类血浆中的细菌，而且还使用全血样本来了解和检测脓毒症等血液感染。我们已经有了具体的计划。我们的想法是使用一对纳米筛设备进行顺序分离，”RIT生物医学工程系的副教授Lapizco-Encinas说。

杜和拉皮兹科-恩西纳斯是一个由来自罗格斯大学、阿拉巴马大学、纽约州立大学宾厄姆顿分校和中国清华-伯克利深圳研究所的机械和生物医学工程师组成的团队的一部分，以应对疾病大流行的全球挑战。新数据发表在文章“通过三维串珠堆叠纳米快速捕获和检索大肠杆菌体液”设备日记中写道ACS应用材料与界面．

研究团队是RIT工程博士和研究生Xinye Chen, Abbi Miller和Qian He;阿拉巴马大学电气与计算机工程助理教授甘宇和本科生曹胜廷;罗格斯大学土木与环境工程助理教授王若谦;纽约州立大学宾厄姆顿分校机械工程助理教授忻勇;清华-伯克利深圳研究院精准医疗与保健中心秦培武教授;以及西雅图卡洛罗工程公司的张杰。

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