工程研究人員開發了下一代微型實驗室設備，該設備使用磁性納米珠分離出引起疾病的微小細菌顆粒。使用這項新技術改善了臨床醫生如何分離細菌感染的耐藥菌株和難以檢測的微粒，例如構成埃博拉和冠狀病毒的微粒。
羅徹斯特理工學院凱特·格里森工程學院的兩位研究員Ke Du和Blanca Lapizco-Encinas與國際團隊合作，共同設計了新系統-一種微流控設備，本質上是一個實驗室-芯片。
耐藥細菌感染每年在世界范圍內造成數十萬人死亡，而且這一數字還在不斷增加。杜解釋說，根據聯合國的一份報告，到2050年，由抗生素耐藥性引起的死亡每年可能達到1000萬。
“我們迫切需要更好地檢測，理解和治療這些疾病。為了提供快速準確的檢測，樣品的純化和制備至關重要且至關重要，這就是我們正在努力做出的貢獻。我們建議使用這種新型機械工程學助理教授杜說，他是用于病毒分離和檢測的設備，例如冠狀病毒和埃博拉病毒。他的研究背景是新型生物傳感器和基因編輯技術的開發。
該實驗室團隊對細菌感染(尤其是體液)的檢測很感興趣。檢測的主要問題之一是如何更好地分離更高濃度的病原體。
該設備是復雜的實驗室環境，可以在野戰醫院或診所中使用，并且在收集和分析標本上應比市售的膜濾器更快。它的寬而淺的通道捕獲被吸附在堆積的磁性微粒中的小細菌分子。
納米設備上較深通道的結合，細菌懸浮液的增加流速以及沿著設備通道的磁珠夾雜物的結合在捕獲/分離細菌樣品的過程中得到了改善。研究人員能夠使用基于微粒的基質過濾器成功地從各種液體中分離出細菌。過濾器將顆粒捕獲在設備的小空隙中，從而提供了更高濃度的細菌用于分析。諸如此類的小型設備的另一個優點是可以同時測試多個樣品。
“我們可以將便攜式設備帶到已被大腸桿菌污染的湖中。我們將能夠采集幾毫升的水樣，并將其運過我們的設備，從而可以捕獲和濃縮細菌。我們可以迅速檢測到設備中的這些細菌或將它們釋放到某些化學物質中進行分析，” Du說道，他的早期工作集中在使用CRISPR基因編輯技術的設備以及對流體動力學的基本了解。
與在電泳方面具有專業知識的生物醫學工程師Lapizco-Encinas進行合作-這種過程使用電流來分離生物分子-他們的合作提高了病原體檢測的能力，尤其是細菌和微藻的分離和濃縮。
“我們的目標不僅是分離和檢測水和人體血漿中的細菌，而且還需要與全血樣本一起了解和檢測敗血癥等血液感染。我們已經為此制定了具體計劃。我們的想法是使用一對用于順序隔離的納米篩裝置。” RIT生物醫學工程系副教授Lapizco-Encinas說。
Du和Lapizco-Encinas是一個團隊的一部分，該團隊由羅格斯大學，阿拉巴馬大學，紐約州立大學賓漢頓分校和中國清華-伯克利深圳研究所的機械和生物醫學工程師組成，以應對全球疾病大流行的挑戰。新數據發表在《ACS Applied Materials and Interfaces》雜志上的文章“通過三維珠粒堆積的納米裝置快速捕獲和回收體液”中。
研究團隊是RIT工程博士和研究生Chenxinye Chen，Abbi Miller和Qian Qian;阿拉巴馬大學電氣與計算機工程系助理教授于Gan，本科生曹勝廷;王若謙，羅格斯大學土木與環境工程學助理教授;SUNY Binghamton機械工程助理教授辛勇;秦培武，來自深圳清華大學伯克利分校精密醫學與醫療保健中心;西雅圖的Carollo Engineers Inc.和張杰。