全球每年因細(xì)菌感染死亡人數(shù)超770萬（《柳葉刀》數(shù)據(jù)），這一嚴(yán)峻后果往往是源于抗生素施用的延遲或不當(dāng)。抗菌藥物敏感性試驗(yàn)（AST）作為臨床指導(dǎo)抗生素治療的常規(guī)手段，其檢測效率直接關(guān)系到患者的治療效果——但目前臨床主流方法的最短周轉(zhuǎn)時(shí)間（TAT）仍需16至20小時(shí)。這意味著在AST結(jié)果出來前，早期治療階段的抗生素處方往往難以達(dá)到最佳效果，嚴(yán)重危及患者的生存預(yù)后。

針對這一臨床需求，中國科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所宋一之研究員團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)了微菌落原位延時(shí)成像系統(tǒng)（ISM-TLI）。該系統(tǒng)創(chuàng)新性地集成了藥敏凝膠板、溫控孵育模塊、延時(shí)成像模塊及專用圖像處理算法，核心優(yōu)勢如下：

1. 檢測快：僅需2-3 小時(shí)即可獲取患者樣本 AST 結(jié)果，較傳統(tǒng)金標(biāo)準(zhǔn)肉湯稀釋法（BMD）縮短 14 小時(shí)以上，大幅壓縮檢測周期；；
2. 通量高：支持 30 個(gè)患者樣本同步全自動(dòng)處理，涵蓋孵化、成像、MIC 值判讀全流程，提升臨床檢測通量；
3. 判讀準(zhǔn)：針對9種質(zhì)控菌株、24種臨床分離株及2份臨床尿液樣本，完成了21種抗生素的藥敏測試，與BMD結(jié)果一致性優(yōu)異：2 小時(shí)檢測一致性達(dá) 90.8%，3 小時(shí)一致性更是高達(dá)97.3%；；
4. 適用廣：既適用于分離株的 AST 檢測，也可直接檢測臨床尿液樣本，將該類樣本的檢測 TAT 從 1.5 天（36 小時(shí)）大幅縮短至 2-3 小時(shí)。

該高效檢測系統(tǒng)將顯著簡化臨床抗生素治療指導(dǎo)流程，為嚴(yán)重細(xì)菌感染患者爭取黃金治療時(shí)間，有望推動(dòng)臨床細(xì)菌感染精準(zhǔn)治療模式的優(yōu)化升級(jí)，為抗生素合理使用提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。

相關(guān)研究成果以題為“Rapid antimicrobial susceptibility testing (AST) based on in-situ time-lapse imaging of microcolonies 的論文發(fā)表在國際知名期刊Sensors and Actuators: B. Chemical (中國科學(xué)院一區(qū)TOP) 上。中國科學(xué)院蘇州醫(yī)工所的蒙思宇和徐亦雯為論文的第一作者，中國科學(xué)院蘇州醫(yī)工所宋一之研究員和胡慧杰副研究員以及深圳市南山人民醫(yī)院李江副主任技師為通訊作者。該研究得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、蘇州市科技計(jì)劃基礎(chǔ)研究試點(diǎn)項(xiàng)目、江蘇省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。

原文鏈接：

Rapid antimicrobial susceptibility testing (AST) based on in-situ time-lapse imaging of microcolonies - ScienceDirect

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0925400525017885

https://doi.org/10.1016/j.snb.2025.139012

圖1 微菌落原位延時(shí)成像系統(tǒng)原理圖

圖2 AST識(shí)別算法示意圖

圖3 不同抗生素作用下臨床分離菌與尿液的TLI和BMD結(jié)果比較