新技术 | 快速检测耐药细菌

研究人员开发了一种基于纸张的平台，可以帮助快速检测耐抗生素的致病细菌的存在。

　　

印度科学研究所(IISc)和贾瓦哈拉尔·尼赫鲁高级科学研究中心(JNCASR)的科学家开发了一个基于纸张的平台，可以帮助快速检测耐抗生素的致病细菌的存在。

人类面临的最大挑战之一是对抗生素有抗药性的致病细菌的增加。抗生素的滥用和过度使用助长了它们的出现。

据世界卫生组织称，包括大肠杆菌和金黄色葡萄球菌在内的少数此类细菌已导致100多万人死亡，预计这些数字在未来几年还会上升。及时诊断可提高治疗效率。

“一般来说，医生对病人进行诊断并给他们开药。然后患者服用2-3天，然后意识到药物不起作用，并再次去看医生。即使是通过血液或尿液测试来诊断细菌是否具有抗生素耐药性也需要时间。我们希望缩短诊断时间，”印度科学院有机化学系教授Uday Maitra说。

在ACS Sensors发表的一篇论文中，Maitra的实验室和合作者已经解决了这一挑战。他们开发了一种快速诊断方案，使用基于发光纸的平台来检测抗生素耐药细菌的存在。

细菌对抗生素产生抗药性有不同的途径。一种是细菌进化，能够识别药物并将其排出细胞。在另一种情况下，这种细菌产生一种叫做β-内酰胺酶的酶，这种酶能水解β-内酰胺环，而β-内酰胺环是青霉素和碳青霉烯等常见抗生素的关键结构成分，从而使药物无效。

IISc和JNCASR团队开发的方法包括将联苯-4-羧酸(BCA)掺入含有胆酸铽(TbCh)的超分子水凝胶基质中。这种水凝胶在紫外线照射下通常会发出绿色荧光。

“在实验室里，我们通过将BCA系在抗生素的环(β-内酰胺)环上合成了一种酶底物。当你将它与TbCh水凝胶混合时，没有绿色排放，因为敏化剂被‘掩盖’了，”印度科学院有机化学系博士生、该论文的第一作者Arnab Dutta解释说。“在β-内酰胺酶存在的情况下，凝胶会产生绿色排放物。细菌中的β-内酰胺酶是切开药物，破坏并揭露致敏剂BCA的酶。因此，β-内酰胺酶的存在是由绿色的排放物发出的信号。”发光信号表明抗生素耐药细菌的存在，发光强度表明细菌负荷。对于非耐药菌，发现绿色强度极低，使其更容易与耐药菌区分。

下一步是找到一种使这项技术廉价的方法。目前使用的诊断仪器价格昂贵，这推高了检测的价格。

该团队与泰米尔纳德邦一家名为Adiuvo Diagnostics的公司合作，设计了一种定制的便携式微型成像设备，名为Illuminate Fluorescence Reader。将水凝胶注入一张纸中作为介质，大大降低了成本。该仪器配备了不同的led，可以根据需要发出紫外线辐射。这种酶发出的绿色荧光被一个内置摄像头捕捉到，一个专用的软件应用程序测量其强度，这有助于量化细菌负荷。

印度科学院的研究小组与JNCASR的Jayanta Haldar的研究小组合作，在尿液样本上检验他们的方法。“我们使用了健康志愿者的样本，并添加了致病菌来模拟尿路感染。它成功地在两小时内产生了结果，”梅特拉解释说。

下一步，研究人员计划与医院合作，用病人的样本测试这项技术。