抗生素耐药性（AMR）是当前全球公共卫生的重大挑战之一。细菌等微生物对抗生素产生耐药性，使得原本有效的药物失效，导致治疗时间延长、感染加重，甚至增加死亡风险。2021年，AMR直接导致约114万人死亡，总死亡人数达到471万。其中，金黄色葡萄球菌（S. aureus）、鲍曼不动杆菌（A. baumannii）和大肠杆菌（E. coli）等是主要的耐药性病原体。新冠疫情进一步加剧了这一问题，因抗生素的过度使用使得耐药性问题更加严峻。快速、准确地测定细菌对抗生素的最小抑制浓度（MIC）是应对AMR的关键。MIC是抑制细菌生长的最低抗生素浓度，通过抗菌药物敏感性测试（AST）来确定。如果能够在短时间内准确测定MIC，就能为患者提供合适浓度的抗生素，避免药物过量使用，从而减缓耐药性的发展。然而，传统的AST方法（如琼脂平板法和肉汤微量稀释法）存在显著缺点：需要16-24小时的长时间培养，导致结果报告延迟，且操作复杂，限制了其广泛应用。因此，开发一种便携、操作简单、定量且快速的AST替代方法迫在眉睫。近年来，基于微流控技术的平台因其高通量、易于自动化、样本和化学品用量少等优点，展现出在即时诊断（POCT）中的巨大潜力。然而，这些平台也面临挑战，比如一些依赖光学/荧光检测的设备需要昂贵且笨重的设备，操作复杂，限制了其在远程检测中的应用。而像试纸条和微盘等便携式设备虽然用户友好，但灵敏度较低。

基于此，来自香港大学的Jenny Ka-Hei Wat等人开发了一种名为自稀释式快速AST芯片（SDFAST），该芯片通过双层滑动设计，上层孔体积像“滑梯”般递减，下层孔体积恒定，滑动时能让抗生素溶液在秒内自动稀释成8种浓度，结合WST-8试剂的颜色变化，4-6小时就能锁定耐药菌——细菌越耐药，繁殖越多，溶液越橙红，通过颜色突变点可精准锁定MIC（图1）。作为例证，作者首先展示了临床常见3种细菌：A. baumannii、E. coli和K. pneumoniae分别针对头孢他啶（CTZ）、环丙沙星（CIP）和左氧氟沙星（LEV）三种抗生素的药敏结果：SDFAST芯片能够快速、准确地确定这些细菌对不同抗生素的MIC，且其MIC值与肉汤稀释法获得的MIC值相差2倍以内（图2）。此外，为了进一步验证SDFAST芯片的准确性和可靠性，研究人员还对16株葡萄球菌属细菌（包括金黄色葡萄球菌和多种表皮葡萄球菌等）进行了万古霉素的敏感性测试。结果表明，SDFAST芯片在检测葡萄球菌属细菌时同样表现出色，能够快速、准确地确定MIC值，并且与商业化的E-test方法的结果高度一致（表1）。更为重要的是，此结果展示了SDFAST在检测小MIC范围（如1 µg/mL）的细菌时的准确性和可靠性。这对于临床诊断和治疗具有重要意义，因为许多细菌对低浓度抗生素的敏感性是判断其耐药性的重要指标。在实际临床应用中，研究人员对51株临床分离菌株进行了万古霉素的敏感性测试。测试结果表明，SDFAST芯片与E-test方法的一致性高达92%（表2），且能够在4-6小时内完成测试，显著缩短了检测时间。这一结果不仅展示了SDFAST芯片在快速、准确检测临床样本中的优势，还表明其在临床即时诊断（POCT）场景中具有巨大的应用潜力。

综上所述，SDFAST芯片作为一种新型的微流控设备，通过其独特的自稀释设计和快速检测能力，为抗菌药物敏感性测试提供了一种高效、准确且易于操作的解决方案。这一技术的开发不仅有望改善临床诊断流程，还能够为合理使用抗生素、有效应对抗菌药物耐药性问题提供有力支持。未来，研究人员将进一步优化SDFAST芯片的设计，提高其自动化程度和检测范围，以期将其推广应用于更多类型的细菌和抗生素组合，为全球公共卫生事业做出更大的贡献。

图1  SDFAST与传统方法（例如纸片扩散法）的比较。传统方法的主要缺点之一是检测时间过长，尤其是孵育过程需要超过20小时。然而，在SDFAST中，孵育时间被缩短至4-6小时，这使得医生能够在一天内获得药敏结果，并据此为患者开具相应的抗生素。图中展示了SDFAST的部分流程，以说明如何进行一种细菌-抗生素组合的检测。

图2  SDFAST针对A. baumannii、E. coli和K. pneumoniae的药敏结果展示。通过线图和热图展示了不同细菌-抗生素组合在微流控芯片上的颜色变化。颜色强度（以吸光度单位表示）随着抗生素浓度的降低而变化。热图中蓝色框标记的孔位，代表了相应的MIC值。每种细菌-抗生素组合均进行了三次重复测试。

 表1  SDFAST和E-test针对16株葡萄球菌-万古霉素获得的药敏结果对比汇总

表2  SDFAST与E-test针对临床株-万古霉素的药敏结果对比汇总

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41378-025-00938-y