[发明专利]流体装置的新用途

说明书

本发明公开一种流体装置(1)，其具有培养室(10)，所述培养室(10)被构造成容纳包含微生物(6)的培养物的3D培养基质(2)。通过在培养室(10)的不同末端部分(12,14)处提供相应的流体流并且包含不同浓度的测检物来在所述3D培养基质(2)上确立所述测检物的浓度梯度。基于所述3D培养基质(2)中的边界区(5)的位置来测定所述微生物(6)对所述测检物的响应。

技术领域

各实施方案总体上涉及流体装置，具体涉及此类流体装置用于测定微生物对测检物的响应的用途。

发明背景

抗生素抗性细菌日渐成为全球性问题，因为抗生素无法杀灭这些细菌或使其停止分裂。细菌的传代时间在许多情况下可非常快(大约20分钟)，并且由于细菌的短传代时间和相对的遗传不稳定性，细菌可快速获得对抗生素的抗性。抗生素抗性细菌感染的患病率在日益增加，这些细菌中的一些已经变得具有多重抗性，这有时意味着没有可用于终止这些细菌生长的有效抗生素。这些多重抗性细菌是严重的公共卫生问题，因为感染此类细菌的患者可由于其细菌感染无法被治疗而死亡。

用于鉴定和研究微生物(包括但不限于细菌、真菌、寄生生物和病毒)及其对杀灭微生物或抑制微生物生长的抗生素的抗性的传统方法在细菌实例中主要受限于Luria肉汤(LB)琼脂平板。这些LB琼脂平板于是被制成包含限定浓度的杀菌和抑菌抗生素。针对抗生素易感性测试(AST)和抗生素或其他测检物对微生物的效应评价的此类二维(2D)培养法具有若干限制。例如，这些设置通常需要将微生物如细菌过夜培养以允许清楚的结果读出，该结果读出显示特定的细菌菌株对给定的抗生素是否具有抗性。此外，通常每个LB琼脂平板仅可测试单一抗生素浓度。

另一种现有技术AST方法采用所谓的E试验。E试验基本上为琼脂扩散法并使用浸渍有不同浓度的测检物的矩形条，所述测检物作为抗生素的效应有待评价。在典型的方法中，在将E试验条置于琼脂平板的情况下，细菌在2D培养中在琼脂平板的顶部散布和生长。E试验条通过扩散来释放测检物，并且在孵育24小时后检测释放的测检物的生长抑制效应。除了很长的孵育时间之外，此方法的局限是仅可在数字步阶不同并且E试验条中使用选定浓度的情况下读出测检物的抑制浓度。

另一传统的AST方法使用微量滴定板测定，其中不同的孔内具有不同浓度的测检物。通常将添加有细菌的微量滴定板孵育过夜，并且通过测量不同孔中的光学浊度来评价对细菌的抑制效应。此方法的缺点与使用E试验条时的缺点基本上相同。

为了缩短AST时间，已开发出用于快速AST(RAST)的微流体通道系统。此类RAST方法包括液滴式微流体通道系统，在该液滴式微流体通道系统中，细菌被捕获在包含抗生素的液滴中[1-3]。液滴式系统的局限是仅可测试单一抗生素浓度。其他RAST方法包括使用气体可渗透聚二甲基硅氧烷(PDMS)微通道[4]；将细菌介电电泳捕获在微流体电极结构中[5-6]；含有抗生素的预载PDMS层[7]；使细菌共价结合到微流体通道并使它们经受机械剪切应力[8]；使用异步磁珠旋转(AMBR)生物传感器[9]或跟踪微流体琼脂糖通道系统内的单细胞生长[10]，这些各种RAST方法的主要局限是它们仅可测试单一抗生素浓度或一组少量的选定抗生素浓度。

还进一步提议使用用于分析细菌生物膜抗生素易感性的微流体系统[11]，然而其微流体系统需要24小时的孵育并且待测试细菌含有能够表达绿荧光蛋白(GFP)的质粒。

因此，仍然需要不具有现有技术缺点的响应微生物检验的快速方法和系统。

发明概述

总体目标是允许有效快速地测定微生物对测检物的响应。

此目标和其他目标通过本文所定义的实施方案来满足。