研究人员开发了下一代微型实验室设备，该设备使用磁性纳米粒子来分离导致疾病的微小细菌颗粒。这项新技术的使用改善了临床医生如何从难以检测的颗粒中分离出细菌感染的耐药菌株，例如构成埃博拉和的颗粒。
罗切斯特理工学院凯特格里森工程学院的两位研究人员柯杜(Ke Du)和布兰卡拉皮兹科-恩西纳(Blanca Lapizco-Encinas)与国际团队合作，设计了一种新的系统——微流体装置，本质上是一种实验室芯片。
耐药细菌感染每年导致全球数十万人死亡，而且这个数字还在增加。杜解释说，根据联合国的一份报告，到2050年，每年因抗生素耐药性导致的死亡人数可能达到1000万。
“我们迫切需要更好地发现、理解和治疗这些疾病。为了提供快速准确的检测，样品的纯化和制备非常重要，这也是我们正在努力做的。我们建议使用这种新型的机械工程助理教授杜说，他是一种用于病毒分离和检测的装置，比如和埃博拉病毒。他的研究背景是开发新型生物传感器和基因编辑技术。
实验室团队对细菌感染(尤其是体液)的检测非常感兴趣。检测的主要问题之一是如何更好地分离浓度较高的病原体。
该设备是一个复杂的实验室环境，可用于野战医院或诊所，在收集和分析样本方面，它应该比市售的薄膜过滤器更快。它的宽而浅的通道捕获吸附在堆叠的磁性粒子中的小细菌分子。
在捕获/分离细菌样品的过程中，纳米器件上更深通道的组合、细菌悬浮液流速的增加以及沿器件通道的磁珠内含物的组合得到了改善。研究人员可以通过使用基于粒子的基质过滤器成功地从各种液体中分离细菌。过滤器捕获设备小间隙中的颗粒，从而为分析提供更高浓度的细菌。这种小尺寸设备的另一个优点是可以同时测试多个样本。
“我们可以把便携式设备带到被大肠杆菌污染的湖里.我们将能够收集几毫升的水样，并通过我们的设备进行运输，以便捕获和浓缩细菌。我们可以快速检测设备中的这些细菌，或将它们释放到一些化学物质中进行分析，”杜说，他早期的工作主要集中在使用CRISPR基因编辑技术和流体动力学基本知识的设备上。
与具有电泳专业知识的生物医学工程师Lapizco-Encinas合作——这一过程使用电流来分离生物分子——他们的合作提高了病原体检测的能力，特别是细菌和微藻的分离和浓缩。
“我们的目标不仅是分离和检测水和人血浆中的细菌，还包括用全血样本了解和检测败血症等血液感染。我们已经为此制定了具体的计划。我们的想法是使用一对纳米屏幕设备进行顺序隔离。”RIT生物医学工程系副教授Lapizco-Encinas说。
和杜拉皮兹科-恩西纳斯是由罗格斯大学、阿拉巴马大学、纽约州立大学宾汉姆顿分校和中国清华-伯克利深圳研究所的机械和生物医学工程师组成的团队的一部分，以应对全球疾病的挑战。新数据发表在《ACS Applied Materials and Interfaces》杂志的文章《利用三维珠子堆积的纳米器件快速捕获和回收体液》中。
研究团队为陈新业博士、Abbi Miller和千千，均为RIT工程博士和研究生。于干，阿拉巴马大学电气与计算机工程系助理教授，曹胜廷，本科；罗格斯大学土木与环境工程助理教授王若谦；新勇，阳光汉姆顿机械工程助理教授；秦，来自深圳清华大学柏克莱精密医学与医疗保健中心；西雅图和杰森的卡罗洛工程师公司。
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