[发明专利]便携式快速细菌抗生素敏感性测试方法及其装置

说明书

本发明公开了一种便携式快速细菌抗生素敏感性测试方法及其装置，该方法利用旋转切换进样单元切换含有刃天青的不同浓度梯度抗生素的混合液分别与待检测菌样混合；利用声波信号驱动产生随机包裹细菌的微液滴；经孵育后，荧光显微图像采集和数据处理，检测得到细菌抗生素敏感性。本发明反应设备简单，所需材料易获取，可操作性强。与现有抗生素敏感性检测技术相比，不需要细菌的过夜孵育，提高了效率；声波驱动的微液滴产生技术，便携快速、液滴大小可控、检测动态范围广；基于智能手机获取和处理数据，可快速便捷的实现数字化分析。

技术领域

本发明涉及生化检测技术领域，具体涉及一种便携式快速细菌抗生素敏感性测试方法及其装置。

背景技术

抗生素的过量使用会导致病原微生物产生耐药性，使得抗生素能杀死细菌的有效剂量不断增加，对其它生物也有可能产生一定的毒性，对生态环境及人类健康造成潜在威胁。体外抗菌药物敏感性试验(Antibiotics Susceptibility Testing,AST)，是指在体外测定药物抑菌或杀菌能力的试验。目前，临床微生物实验室进行体外抗生素敏感性测试的主要方法有扩散法和稀释法。在稀释法中，细菌被接种于一系列浓度的抗生素中，通过目视检查浊度来鉴定阻止细菌生长的最低抗生素浓度，即最低抑菌浓度(Minimum inhibitoryconcentration,MIC)。在扩散法中，具有抗生素梯度的条带或圆形纸片被应用于接种菌落的琼脂表面，抗生素对细菌的MIC由可见抑菌圈决定。这些方法既存在需要过夜孵育及过多人力消耗的缺点，又无法进行数字化分析。

微流控液滴技术是指在封闭的微通道网络中生成和操控纳升至皮升级液滴，具有超高通量、低消耗、可精确操控、自动化等优点。目前已经报道了一些基于液滴技术的细菌抗生素敏感性测试方法 (Avesar,et al.,2017；Azizi,et al.,2018)。这类方法将细菌限制在纳升级空间中生长，有利于富集代谢产物，从而提高检测灵敏度、减少孵育时间；通过在液滴中添加指示剂标记阴性和阳性液滴，可实现数字化计数和数字化分析不同抗生素浓度对细菌的抑制效果。微流控芯片是使用最广泛的液滴生成平台，具有均匀的粒径分布、可调的液滴组成、高通量以及与下游分析集成等优点。然而，制造微流控芯片和操作微流体对于实验条件和技能的要求仍然很高。此外，微流控液滴技术在调整液滴尺寸和吞吐量方面存在响应缓慢 (几秒甚至几分钟)和低灵活性的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种便携式快速细菌抗生素敏感性测试装置及其方法，该方法利用声波驱动的微液滴产生技术、细菌活性荧光标记、智能手机荧光显微拍照及数字图像处理、数据分析技术等进行细菌抗生素敏感性测试。

为实现上述目的，本发明所设计一种便携式快速细菌抗生素敏感性测试方法，包括以下步骤：

1)样品添加

a.将待检测菌样加入进样切换平台的菌样池中；

b.将含有不同浓度梯度抗生素的混合液分别加入进样切换平台的样品池中，其中，每个混合液中，均含相同量的刃天青的抗生素溶液；且抗生素的浓度分别为0和N个待测浓度；其中，抗生素的混合液是由大肠杆菌悬液和抗生素按体积比1:1混合而成；

c.将矿物油加入液滴收集池的每个凹槽中(包括N+2个样品槽和1个清洗废液槽)；

2)微液滴的制作

控制第一旋转阀和第二旋转阀开启和关闭，在尖端毛细管振动条件下，从而在对应的样品槽的矿物油内产生多滴微液滴；当该样品槽中微液滴收集完毕，然后再次控制控制第一旋转阀和第二旋转阀开启和关闭，直至液滴收集池的N+2个样品槽分别收集完成不同组合的微液滴，其中，该组合分别为：

第一组为全阴性对照组：由抗生素浓度为0的混合液形成的微液滴，

第二组为正常生长对照组：由待检测菌样和抗生素浓度为0的混合液形成的微液滴，