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浸大新創快篩耐藥性細菌 條碼細胞傳感器 3小時內完成

By on September 30, 2021

原文刊於信報財經新聞「StartupBeat創科鬥室

抗生素常用於治療細菌感染,惟被濫用及誤用情況普遍,誘發耐藥性問題。香港浸會大學開發了一款創新的「條碼」細胞傳感器,3小時內即可完成耐藥性細菌快速篩查,較傳統方法快及便宜。研究團隊已為新發明申請專利,又計劃開發便攜式抗菌藥物敏感性測試儀器,論文已刊登在國際學術期刊 Biosensors and Bioelectronics

如以傳統檢測方法進行抗菌藥物敏感性測試(藥敏測試,AST),檢測指定抗生素能否有效抑制某種細菌,一般需時16至24小時。若要縮短檢測時間,以往只能利用實驗室設備(如顯微鏡)及聘用高技術操作員等,本港單次檢測費用數百至上千港元不等,成本較昂貴。

任康寧(左)表示,細胞傳感器配套手機App,掃描傳感器上的 「條碼」,就能以低成本快速篩查耐藥性細菌;旁為團隊成員化學系博士生陳昭穎。(蔡璿驩攝)

任康寧(左)表示,細胞傳感器配套手機App,掃描傳感器上的 「條碼」,就能以低成本快速篩查耐藥性細菌;旁為團隊成員化學系博士生陳昭穎。(蔡璿驩攝)

毋須顯微鏡 App掃描分析

由浸大化學系副教授任康寧博士領導的研究團隊,花了約5年時間,設計出一款毋須使用顯微鏡、且全自動的藥敏測試系統,該細胞傳感器原型(Prototype),長約10厘米、闊約5厘米。

據悉,系統大致可分為兩個部分,首部分為微流控細胞培養區,由微管道組成,內含有細胞培養基及不同濃度的抗生素;第二部分為「條碼」細胞傳感器,由一組平行排列的「自適應線性過濾器」組成,其結構外觀與「條碼」相似。

研究人員利用新系統,只須把細菌樣本注入細菌培養區,因抗生素的濃度不一,其繁殖速度亦有所不同。完成培養後,細菌將流進「自適應線性過濾器」,並在微管道末端開始堆積,形成合共8條可見的垂直條狀,線條長度跟細菌數量成正比。簡言之,若發現兩條相鄰的線條,其長度有明顯差別時,意味該種抗生素的濃度水平已有效抑菌。

細胞傳感器(右)的微管道結構外觀與「條碼」相似,由兩個主要部分組成。(蔡璿驩攝)

細胞傳感器(右)的微管道結構外觀與「條碼」相似,由兩個主要部分組成。(蔡璿驩攝)

每個成本低於8元 擬商品化

配合團隊研發的手機應用程式(App),利用手提電話的微距鏡頭,拍攝及掃描有關「條碼」影像,系統可自動分析AST結果(包括最低抑菌濃度值),藉以了解測試樣品是否存在耐藥細菌病原體。此前,團隊曾利用「條碼」細胞傳感器,3小時內完成測試大腸桿菌及金黃葡萄球菌,分析結果與傳統藥敏測試一致。

負責領導是次研究的任康寧稱,首部分細胞培養區所用的微流控AST晶片,由常見的塑料聚丙烯(Polypropylene)所製成,而「條碼」細胞傳感器生產成本低廉,估計每個造價低於一美元(約7.8港元),惟暫未把開發及研究成本計算在內。

除了用作檢測耐藥性細菌,新系統亦可應用在食品工業、公用地方和醫療設施的耐藥性細菌常規篩查。

任康寧表示,正籌備為期5年轉化計劃,透過成立公司加速開發產品,達致商品化。團隊將繼續開發便攜式AST儀器,初步估計成本約140美元(約1092港元)。

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