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本研究以液滴阵列微流控芯片为基本研究平台,发展了一种基于数字化分析的快速抗生素敏感性测试方法。研究内容:(1)设计和加工一种液滴阵列微流控芯片并发展相关操控技术实现细菌分散包裹和液滴捕获;(2)通过荧光呈像实现细菌(+)和(-)液滴识别,利用Poisson分布算法依据细菌阳性液滴比例推算样品细菌密度;(3)利用数字化分析方法发展了一种抗生素敏感性测试方法;(4)通过标准和实际临床样品测试验证了数字化抗生素敏感性测试方法的应用价值。目的:利用数字化分析的高分辨力,发展一种基于微流控液滴芯片的快速抗生素敏感性测试方法。方法:研究设计和加工一种液滴阵列微流控芯片并发展相关操控技术实现细菌分散包裹和液滴捕获。通过荧光呈像实现细菌(+)和(-)液滴识别,获得细菌阳性液滴比例(p),并利用Poisson分布算法推算细菌密度。研究通过对培养细菌连续计数获得了抗生素敏感和耐药性细菌的密度-时间变化曲线,依此确定抗生素暴露时间。继而,以梯度浓度抗生素处理细菌并根据细菌增殖情况确定最小抑菌浓度(MIC)值,以此判定细菌对于抗生素的敏感性。实验通过标准和实际临床样品测试验证了上述数字化抗生素敏感性测试方法。研究结果:利用自行设计和加工的液滴阵列微流控芯片,可以在芯片上获得包含4000个液滴的微阵列。液滴直径约30(体积约14 pL),粒径均匀。使用SYTO9/PI(1)标记荧光呈像,实现了细菌(+)和(-)液滴识别。依据细菌阳性液滴比例(p),使用Poisson分布算法推算出原始细菌密度。梯度稀释细菌悬液分析结果显示这种数字化方法至少可区分相差25%的细菌密度变化,细菌定量结果与理论值符合。研究利用庆大霉素敏感和耐药的质控菌大肠杆菌为模型建立了数字化抗生素敏感性测试方法,结果显示数字化分析可区分两株细菌增殖动力学差异。根据数字化定量结果,可以在抗生素暴露30 min内判定细菌对抗生素的敏感性。实际临床样品测试结果显示,芯片数字化方法可以快速鉴定细菌性尿路感染,其抗生素敏感性测试结果与传统方法具有一致性。研究结论:研究以微流控芯片为基本平台,发展了一种基于数字化分析的抗生素敏感性测试方法。研究结果显示该方法具有快速、准确的优势,有望实现超快速抗生素敏感性测试。