血液感染（BSI）是一种发展迅速且致死率极高的疾病，临床上每分每秒都在与败血症赛跑。传统检测方法通常需要48至72小时，往往“报告一出，病情已重”。近年来，BSI已成为全球最常见的致命疾病之一，其快速诊断和治疗对于改善患者预后至关重要。传统的血培养方法是识别病原细菌的金标准，但该方法耗时较长，通常需要24至48小时的培养时间，而后续的抗菌药物敏感性测试（AST）还需要额外的24小时。这种漫长的检测周期与败血症等紧急情况下的快速诊断需求不匹配。此外，抗生素的使用会降低病原体培养的阳性率，导致不准确的鉴定结果。近年来，尽管开发了多种快速检测方法，如分子检测、基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF MS）、表面增强拉曼散射（SERS）、荧光原位杂交（FISH）和下一代测序（NGS）等，但这些方法大多未能涵盖整个诊断过程，无法同时实现病原体的快速检测、鉴定和AST。因此，迫切需要一种能够快速检测血液中的细菌，并促进后续菌株鉴定和AST的方法。基于此背景，中科院青岛生物能源与过程研究所和青岛大学附属医院的科研团队联合开发出了一种基于静态滴液阵列（Static Droplet Array, SDA）芯片的方法，用于快速定量检测和鉴定血液中的病原体，并进行后续的芯片药敏实验（Chip-AST）。该方法能够在3至5小时内完成细菌的定量检测，并通过人工智能（AI）图像识别技术快速评估药敏测试结果。与传统方法相比，整个检测时间缩短至约12小时，显著提高了诊断效率（图1）。

SDA平台通过两个微流控芯片协同操作，首先将未经处理的血液样本加载入微纳级微腔阵列，每个微腔体积仅2纳升，可将单个细菌数字化封闭培养。先引入无菌去离子水，利用渗透压使血细胞裂解，之后引入含有Alamar Blue的培养基，细菌代谢产物将resazurin还原为带荧光的resorufin，实现微腔发光指示，约3–5小时即可完成定量检测，检测下限达10 CFU/mL，远超传统培养的灵敏水平。目标微腔随后通过1064 nm激光诱导微气泡方式精确释放液滴至载玻片或EP管中，用于MALDI-TOF MS进行病原菌鉴定。鉴定后菌株引入AST芯片，在8种不同浓度抗生素的通道中培养4–6小时，系统基于AI图像分析，追踪菌群生长状态并生成生长曲线，依据菌体数量相较对照下降55%的标准，自动判定最小抑菌浓度（MIC）（图2）。验证结果显示，该平台能够准确定量4种常见血流感染病原体（大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、鲍曼不动杆菌、肺炎克雷伯菌）（图3），针对E. coli标准菌株及临床样本亦能获得可靠的药敏结果。芯片给出的MIC值与医院采用的E-test标准方法吻合率超过95%（图4）。

综上所述，SDA芯片结合先进的微流控技术和AI辅助图像识别，为BSI提供了一种“即取即测、即测即判”的解决方案，真正实现了从“发现细菌”到“指导用药”的一体化闭环管理。在抗生素耐药问题日益严峻的今天，这种既快又准的检测技术有望成为抗击败血症和细菌耐药的利器。未来，若该平台能进一步提升样本通量与检测自动化水平，将极有可能在临床即时检测（POCT）领域掀起一场微流控革命。

图1  基于SDA芯片的全血病原体快速定量检测和鉴定方法的完整流程。从血样进样、血细胞裂解、微菌落荧光识别到AI图像分析和药敏判断的全过程，本方法仅需12小时，比传统方法至少快2天。

图2  基于SDA芯片的全血病原体快速定量检测、分离、鉴定以及AST的具体流程。

图3  SDA芯片针对四种常见血流感染病原体（大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、鲍曼不动杆菌和肺炎克雷伯菌）的定量准确性表征，最低检测限10 CFU/mL。

图4  芯片AST结果。（A）大肠杆菌（E. coli ATCC 25922）在不同浓度氨苄西林（Ampicillin）下的生长情况；（B）临床样本（E. coli）在不同药物及不同浓度下的生长曲线；（C）标准方法与芯片方法的AST结果对比。

 原文链接：https://doi.org/10.1016/j.snb.2025.138183