新型微流控平台为细菌感染临床诊疗添新利器

细菌感染可侵袭血液、呼吸、消化等多个人体部位，引发肺炎、败血症等严重病症，而不同致病菌对抗生素的响应存在差异，快速精准的检测手段成为临床合理用药、提升诊疗效果的关键。传统致病菌检测依赖细菌分离培养，不仅耗时久，还易受非致病菌干扰；涂片检测虽快却主观性强，等温扩增技术也存在引物二聚体、假阳性率高等问题，且多数检测方法仅针对单一菌株，难以满足临床多重感染检测需求。针对这些痛点，研究团队开发出一款名为 MiND-DMF 的数字微流控多重细菌核酸检测平台，为临床细菌感染的快速诊断提供了新方案。

该平台创新性地将核酸提取、重组酶聚合酶扩增（RPA）与 CRISPR 检测技术整合在单一数字微流控芯片上，实现了从样本到结果的全自动化检测，无需人工干预。平台采用双板式数字微流控芯片设计，通过介电润湿原理实现液滴的精准操控，芯片被划分为核酸提取、RPA 扩增、CRISPR 检测三大功能区，还设置了密封反应体系，有效避免了气溶胶污染，提升了操作安全性。整个检测过程在 37℃恒温下进行，仅需 55 分钟即可完成，大幅缩短了传统检测的耗时，同时兼容人参考基因，进一步保证了检测的准确性。

图 1   MiND-DMF 平台对六种致病菌及人基因的高检测特异性，无交叉反应。

在性能验证中，MiND-DMF 平台展现出优异的灵敏度和特异性，对铜绿假单胞菌、流感嗜血杆菌、肺炎克雷伯菌等六种临床常见致病菌的检测限低至 100 CFU/mL，且在加标样本检测中呈现出良好的定量能力，细菌浓度与荧光检测值的相关系数超 90%。多重检测实验显示，平台对不同浓度致病菌混合物的检测无相互干扰，相对标准偏差在 6.05% 至 13.69% 之间，回收率为 82% 至 118.35%，稳定性和重现性俱佳。

图 2  六种致病菌浓度与荧光值呈良好线性相关，证实平台检测限低至 100 CFU/mL。

在 50 例临床样本的实际应用测试中，该平台与传统实时荧光定量 PCR 方法相比，达成了 100% 的灵敏度和 98%-100% 的特异性，能精准检测血液、肺泡灌洗液、尿液、脓液等多种组织液样本中的致病菌，还成功识别出两例被 PCR 误判的阳性样本，经桑格测序验证了检测结果的可靠性。此外，平台还能清晰呈现儿童细菌感染的分布特征，如流感嗜血杆菌多见于 5 岁以下儿童，肺炎克雷伯菌和铜绿假单胞菌在 ICU 科室感染中更为常见，为临床感染防控提供了数据支撑。

图 3   50 例临床样本检测数据，证实平台检测灵敏度 100%、特异性 98%-100%。

这款平台不仅大幅降低了试剂消耗，还具备操作简便、抗干扰能力强的特点，突破了现有微流控检测技术在多重致病菌检测上的局限，成为首个实现数字微流控芯片多重细菌检测的技术方案。其在床旁快速检测中的优势，使其能有效指导临床靶向抗生素的使用，助力医院获得性细菌感染的溯源与监测，尤其适合基层医疗机构和资源受限地区的细菌感染诊疗，对提升细菌感染防控水平、改善患者预后具有重要的临床价值和应用前景。

参考文献：Xie R, Shen J, Zhou L, et al. Rapid Bacterial Identification through Multiplexed Nucleic Acid Detection on a Digital Microfluidic Platform for Enhanced Clinical Intervention against Infections[J]. ACS sensors, 2025, 10(4): 2520-2530.