[發明專利]一種采用納米傳感器的微生物自動培養系統

無效

• 申請號: 200810035590.6
• 申請日: 2008-04-03
• 公開（公告）號: CN101307291A
• 公開（公告）日: 2008-11-19
• 發明（設計）人: 陳國榮;鄭凱波;徐華華;孫大林;倪語星
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: C12M1/24
• 分類號: C12M1/24;C12M1/34;C12M1/36
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術領域

本發明屬于納米技術與生物醫學技術領域，具體涉及一種采用納米傳感器的微生物自動培養系統。?

背景技術

病原微生物侵入血液循環，并在血液中生長繁殖，產生毒素和其他代謝產物，從而引起急性或亞急性全身感染，可導致敗血性休克和多臟器衰竭，如得不到及時、正確的診斷和治療，將危及患者的生命。血培養檢查對于菌血癥、敗血癥和細菌性心內膜炎等血液和循環系統感染的診斷具有十分重要的意義。?

早期的血培養系統主要為手工方法，雖然成本較低，但需要操作人員有一定的經驗，耗費較多的人力和時間，且使用的培養基往往由各實驗室自配，難以做到標準化和實施質量控制。自動血培養系統可提高了細菌和真菌的陽性檢出率，靈敏度高，重復性好，節省人力，縮短檢驗周期，自動血培養系統的基礎是檢測細菌和真菌生長時所釋放的二氧化碳(CO₂)來作為無菌性體液(包括血液、腦脊液、胸水、腹水和關節液等)有無微生物存在的指標。檢測系統與恒溫孵育器合二為一，連續、自動地監測培養瓶中CO₂的產生情況，所測得的信號傳送至電腦進行分析。一旦出現陽性結果，電腦自動發出警報，指示陽性瓶的位置，并自動打印出現陽性的時間等。但目前儀器、設備和消耗品基本上全部依賴國外，成本較高，使檢驗收費也相應增加。?

檢測方法通常使用如下幾種：放射標記法、CO₂感受變色法、均質熒光法和壓敏法等。?

放射標記法是在細菌生長時利用碳14標記物(¹⁴C)為底物生成¹⁴CO₂，并對其含量進行監測，換算成數值(生長指數)，該指數超過規定界限時報告陽性生長。該方法可在12h檢出30％的陽性，24h內檢出60％～70％，48h內檢出80％～90％。比傳統培養技術快捷、靈敏。特別是在結核菌的培養和藥敏所需時間僅為10天，比傳統方法(30～40天)大大縮短。缺點是放射性廢棄物的處理困難。?

CO₂感受顏色變化法主要基于培養瓶底部特殊的Novel?CO₂感受器，當培養瓶內有微生物生長，其釋放的CO₂可經水飽和后，產生H⁺，使pH發生改變，感受器的顏色也隨之從深綠色變為黃色，LEDs(發光二極管)發射光進行檢測。該技術可使85％的陽性標本在48h內被檢出。?

均質熒光法的原理是，培養基內含有熒光物質分子，微生物在生長代謝的過程中產生?質子(使培養基變酸)、電子(使培養基還原)和各種帶電荷的原子團(如在液體培養基內CO₂變成CO₃^-)。熒光分子接受這些物質后，結構發生變化而成為無熒光的化合物。用一獨特的光學系統檢測每個培養瓶發出的熒光，用于判斷其中有無微生物的存在。平均的陽性標本檢出時間為9小時，90％的陽性標本可在12小時內被檢測，36小時內可檢測出99％以上的陽性標本。?

壓敏檢測系統則是檢測培養瓶中CO₂和O₂的壓力變化來判斷有無微生物生長。該檢測系統因靈敏度相對較低而未得到廣泛應用。?

以上幾種探測方式的血培養儀在實際臨床工作中都出現假陰性的情況，即在儀器不報警的情況下人工進行盲傳，可發現有細菌生長的情況，其原因可能是由于細菌生長緩慢，釋放的CO2量不足以被儀器所檢測到，即檢測靈敏度太低。?

近年來，微米、納米量級的各種傳感器，特別是生物傳感器和生物圖像傳感器的研究開發成為熱門課題。納米材料大多具有表面效應，表面原子具有較高活性，很容易與其它原子結合從而改變物理、化學性質；納米結構材料具有的巨大的比表面積，這些非常有利于提高傳感器件的靈敏度和響應速度。早期的應用大多集中在氣敏探測方面。隨著研究工作的進一步深入，納米材料作為濕敏、pH值靈敏的應用也得到快速發展。這些傳感器的共同特點(也即優點)是：體積小，分辨率高，響應時間短，所需樣品量少。它們在探測O₂、NO₂、CO、H₂、甲醛和酒精以及甲酸等方面具有獨特的優勢，已在日常生活、生物醫學、工業生產、環境保護、反恐防災、軍事國防等諸多方面廣泛應用。?

發明內容

本發明的目的在于提出一種檢測響應速度快、靈敏度高、功耗小的微生物自動培養系統。?