[发明专利]一种浓度梯度芯片及对细菌进行药敏性检测的方法

说明书

本发明公开了一种浓度梯度芯片及对细菌进行药敏性检测的方法。本发明对流阻性梯度芯片进行了创新型设计，简化了常规梯度芯片形成梯度的控制，可自动产生药物浓度并进行细菌药敏性检测。该芯片设计有若干独立的截留腔室，可形成独立的微液滴用于检测细菌药敏性，还便于实时观察细菌在不同药物浓度梯度下的生长情况，从而确定菌株的最小抑制浓度和药敏性评级。该药敏性检测方法通过截留腔室的芯片设计使得受测菌株在不同浓度药物下独立生长，有效避免了交叉污染。该芯片设计还具有良好的可拓展性；通过调节截留腔室的数量，可灵活控制产生更密集或稀疏的浓度梯度。本发明制造简便，简化了控制操作和设备集成，节约了成本。

技术领域

本发明属于生物检测技术领域，涉及一种细菌药敏性检测的方法，尤其是涉及一种浓度梯度芯片及对细菌进行药敏性检测的方法。

背景技术

基于传统平板的纸片法检测细菌药敏性是经典的药敏检测方法，但是需要大量的人工操作，且通常需要24-48h才能得到检测结果^[1]。微流控芯片技术具有易集成，试剂用量小，高通量等优势，现也被广泛应用于细菌药敏检测中，基于微流控芯片的药敏性检测通常结合光学或电学的检测原理，以此来评估细菌的生长状态，从而确定细菌是否具有耐药性^[2]。微流控芯片可以通过设计树状结构，自动产生浓度梯度，通常，该设计有两个入口，一个入口通入高浓度药物，另一个入口通入稀释溶液，两种溶液在每一个交叉点汇合，从而产生另一种浓度的支流，其中最终产生的浓度梯度可通过流量大小进行计算。该方法芯片设计简单，易于产生可计算的浓度梯度，因此是细胞培养和抗生素药敏性实验中常用的方法之一^[3]。但该设计因其占地面积大和易于阻塞而受到限制。在细菌药敏检测方面，扩散法是最为常用的一种梯度产生方式，通常微流控芯片设计有一侧的药物通道和另一侧的扩散通道，抗生素药物可通过琼脂等易于扩散的水基介质从源通道向另一侧进行扩散，从而形成一定的浓度梯度^[4]。尽管此芯片以简单的结构而被广泛应用，但由于长时间的扩散不稳定性，并不能直观的得到最低抑制浓度。微液滴芯片是一种可进行高通量产生或捕获微液滴的装置，即可通过油包水原理生产具有不同抗生素浓度的微液滴，也可通过流阻原理设计捕获流体的特殊结构。其中通过设计液滴捕获装置，可将微液滴固定在芯片设定的腔室内，液滴间相互独立，避免了交叉污染^[5]。但产生大量均匀的微液滴需要对流体的精准控制，对设备间的配合和精度要求较高。

参考文献：

1.Matuschek,E.,et al.,Development of the EUCAST disk diffusionantimicrobial susceptibility testing method and its implementation in routinemicrobiology laboratories.2016,20(4):p.O255-O266.

2.Khan Z A,Siddiqui M F,Park S.Progress in antibiotic susceptibilitytests:a comparative review with special emphasis on microfluidicmethods.Biotechnology Letters,2019.

3.Zhou,B.,et al.,Preparation of orthogonal physicochemical gradientson PDMS surface using microfluidic concentration gradient generator.AppliedSurface Science,2019.471:p.213-221.