血流感染（BSI）是由病原微生物入侵引起的全身性感染，是医院相关感染中最常见的类型之一，具有高发病率和死亡率。全球每年约有1800万人死于此类感染，且治疗延迟1小时，死亡率可能增加7.6%。传统的临床诊断过程复杂且耗时，通常需要2-3天，这导致治疗延迟，增加了死亡风险。此外，经验性使用广谱抗生素可能降低治疗效果，并加剧细菌耐药性的演变和耐药菌株的传播。因此，开发新的诊断策略以显著缩短总周转时间（TAT）对于改善患者预后和对抗抗生素耐药性至关重要。在BSI患者中，血液中的细菌负荷通常较低，常低于10 CFU/mL，使得病原体的回收和富集变得具有挑战性。因此，血液培养仍是诊断的关键步骤。尽管分子诊断方法（原位杂交、核酸扩增和DNA微阵列）可快速报告部分耐药基因，但其临床应用受限于灵敏度、特异性及缺乏全自动化。基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF MS）因其快速、高准确性和广泛的可识别菌株而成为临床病原体快速鉴定的广泛采用的替代方法。然而，MALDI-TOF MS不能直接应用于血液样本，仍需平板培养作为前处理步骤。因此，开发适当的预处理方法以富集和分离病原体对于快速和准确的临床诊断至关重要。近年来，微流控技术因其速度快、通量高和体积小而成为从血液培养中分离细菌的有吸引力的选择。

基于此背景，本研究提出了一种创新诊断策略（图1）：利用DFF^HT螺旋芯片实现全血中病原体的物理分离，并结合荧光标记核酸适配体检测耐药性，从而实现快速、准确诊断。研究重点针对三种临床高风险耐药菌：碳青霉烯耐药鲍曼不动杆菌（CRAB）、碳青霉烯耐药铜绿假单胞菌（CRPA）和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）。这三类病原体不仅是血流感染的主要耐药菌株，还被世界卫生组织列为重点监测的耐药细菌。

DFF^HT芯片结构如图2所示，该芯片由一个10/4环的螺旋通道组成，采用双入口设计：外侧入口输入全血样本，内侧入口输入鞘液（PBS）。在惯性升力与迪安流的共同作用下，血细胞被推向内侧壁，而细菌则富集于外侧壁并从专门出口流出。这种无标记、基于流体力学的分离方式不仅效率高（>80%），还避免了传统方法的交叉污染问题。为实现精准的耐药性检测，研究团队进一步设计了针对CRAB、CRPA和MRSA的特异性核酸适配体。荧光标记的适配体经流式细胞术和激光共聚焦显微镜验证，结果表明其与耐药菌的结合信号强烈且特异性高，明显优于任意序列对照。荧光强度图进一步证实了适配体对目标菌的强结合能力（图3）。在临床验证中，该方法成功实现了对真实血液样本中CRAB的检测（MALDI-TOF MS得分≥90，物种水平鉴定准确），并在模拟血样实验中准确检测到MRSA和CRPA（图4）。整个流程从血液培养阳性到病原体鉴定与耐药性检测不足1小时，相比传统方法节省至少11–23小时，总TAT缩短至约13–25小时。

总之，本研究提出的结合DFF^HT微流控芯片与核酸适配体的诊断策略，显著缩短了血流感染诊断时间（传统2–3天→<1小时），并确保了高效分离和精准检测。其在快速指导抗生素使用、提升临床救治效率方面具有重要价值。但该方法在处理复杂样本和多耐药菌时仍需进一步验证，未来应拓展适配体种类、优化芯片设计并开展多中心临床试验，以推动其临床应用。

图1  （a）传统诊断流程：涵盖血液培养（12-24小时）、接种培养（一级报告）、染色显微镜检查、细菌鉴定（二级报告，需1-2小时）、体外药物敏感性试验（12-24小时）及最终药物敏感性结果报告（三级报告），TAT为36-72小时；在此期间，临床医生需启动经验性广谱抗生素治疗，可能影响疗效并加剧细菌耐药性进化与耐药菌株传播。（b）快速诊断流程：流程为采集血液样本→血液培养阳性→通过DFFᴴᵀ分离细菌→MALDI-TOF MS鉴定细菌→适配体检测耐药性→指导用药；快速诊断环节耗时< 1小时，相比传统流程至少节省11-23小时，TAT缩短至13-25小时。

图2  DFF^HT装置预览。

图3  核酸适配体特异性结合耐药菌的验证。（a）流式细胞术验证适配体与耐药菌的结合。适配体与IgG-FITC的荧光信号几乎完全重叠，表明适配体与耐药菌结合特异性高。（b）任意核酸序列表征：将MRSA、CRAB、CRPA与任意核酸序列适配体及FITC共孵育后，激光共聚焦图像显示任意核酸序列未与细菌结合。（c）Cy5修饰的适配体与SA、AB、PA共孵育后未见阳性信号，而IgG-FITC共孵育结果显示阳性信号。（d）目标菌双染色结果：用对应荧光适配体与IgG-FITC对MRSA、CRAB、CRPA进行双染色，激光共聚焦图像显示适配体与IgG-FITC几乎完全共定位，表明细菌与适配体结合，可判断该细菌为耐药菌。（e）荧光强度图：MRSA、CRAB、CRPA经荧光适配体与IgG-FITC双染色后的激光共聚焦荧光强度图，直观呈现适配体对目标耐药菌的强结合能力。

图4  BSI检测结果。（a-b）真实临床样本检测：DFFᴴᵀ分离后的CRAB感染患者血液样本，MALDI-TOF MS鉴定得分为 90.4，达到物种水平正确鉴定标准。（c-h）模拟血样中CRAB、MRSA和CRPA的质谱鉴定结果和本方法的检测结果比较。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.talanta.2025.128507