科技日报记者 金峰 通讯员 蒋攀
试纸和应用程序可以快速检测耐药细菌及其抗生素敏感性。近日，南京工业大学柔性电子（未来技术）学院李林教授、吴琼副教授指导的项目“荧光纸基智能检测系统：包含绿藻‘知识’”博士生季文辉等学生的责任在第三届江苏省大学生生物医学工程创新设计大赛中荣获一等奖。
在使用抗生素前，如何经济、快速、有效地识别耐药菌及其抗生素敏感性，对于合理使用抗生素、控制耐药菌程度、缩短治疗时间、提高患者生存率具有至关重要的作用。
“我们在之前的研究中发现，随着β-内酰胺类抗生素的滥用，细菌的耐药性越来越强。”吴琼表示，细菌产生耐药性的一个重要原因是β-内酰胺酶，这种酶的过度表达可以在抗生素与细菌相互作用之前水解抗生素的β-内酰胺四元环，破坏抗生素的原有结构，使其失去作用。药物活性。
将待测液体滴加到样品层，设计的微通道分别流入检测层。通过与预先固定的荧光探针结合，荧光信号显示在右上图中。手机App导入拍摄的图片后，计算显示最终待测液体的浓度。吴琼供图
团队负责人季文辉介绍说，目前β-内酰胺抗生素耐药菌常用的检测方法有四种：微生物检测、聚合酶链反应、质谱法、β-内酰胺酶显色法。 。这些方法都存在一定的缺点，例如测试程序繁琐、成本高、依赖大型测试设备和专业人员。”
基于此，课题组十几年来专注于“生物医学光子学”多学科研究，致力于开发“综合预防-快速诊断-生命科学”的化学-材料-光学-生物-医学一体化体系。疾病的精准治疗。战略。
吴琼表示，如果说抗生素结构中的四元β-内酰胺环是一扇门，那么荧光探针就是专门打开这扇门的指纹钥匙。当探针遇到四元β-内酰胺环时，它会立即结合并改变其结构，释放荧光信号。
在此设计原则指导下，结合课题组在柔性荧光纸基器件领域的广泛探索和积累，团队利用人工智能技术，设计出性能优异、快速检测、全时检测的小型装置。环境适应性。分子荧光探针，同时建立云端测试数据库，构建AI智能分析测试系统。
“我们把这个系统称为‘化学+AI’智能检测系统。检测时，可以将检测溶液滴到预先固定有小分子荧光探针的试纸上，试纸上就会显示出荧光信号。然后将荧光信号的照片导入团队开发的手机应用程序中。应用程序中的算法可以根据荧光信号强度等复杂的环境参数快速计算出β-内酰胺酶浓度。试纸和检测时的温度、湿度。 ”吴琼表示，该系统操作简便，不需要专业技能，也不需要昂贵的大型仪器。您需要在智能手机上安装该应用程序才能完成测试，整个过程不超过20分钟。
在吴琼看来，该系统还可以帮助监测不同温度、湿度、测试溶剂、pH和实验室条件的复杂环境中的生物标志物，并实现不稳定条件下的稳定测试，这对于治疗和手术具有重要意义。成功率起着重要作用。其具有成本低、操作简单、检测时间短、特异性高、全时域应用等优点，弥补了目前β-内酰胺酶传统检测方法的一些缺点。
“随着人们生活水平的提高，各种抗生素越来越容易获得，导致抗生素的使用量急剧增加，同时也加速了细菌耐药性的进化。”李林表示，抗生素的过量使用加剧了这一问题。细菌耐药性的传播使一些疾病更加难以治愈。 “我们研究的快速适应的智能荧光纸基装置，可以解决目前野外、急诊手术等复杂环境下耐药菌快速检测的问题。接下来，我们将在灵活的设计上继续努力。”生物电子设备为更实际的健康和医疗问题提供解决方案。”
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