基于原位微菌落时序成像的快速药敏检测技术：2小时精准指导抗生素治疗

《Sensors and Actuators B: Chemical》：Rapid antimicrobial susceptibility testing (AST) based on in-situ time-lapse imaging of microcolonies

本文开发了基于原位微菌落时序成像（ISM-TLI）的快速药敏检测（AST）系统，通过微菌落形态分析可在2-3小时内获得与临床金标准（BMD）高度一致（97.3%）的最小抑菌浓度（MIC）结果，将传统16-20小时检测周期缩短超14小时，为重症感染患者提供精准用药方案。

　　

亮点

硬件性能表现

为在样品制备后快速获取原位微菌落时序成像（ISM-TLI）数据，我们开发了全自动ISM-TLI系统（图1B，图S1）。正常的细菌生长对AST至关重要，而维持稳定的培养箱温度是确保可靠生长的关键。如图S4所示，我们监测了热培养箱内多个位置的96孔凝胶板不同孔位的温度。在大约4000分钟的总时长内，所有测量温度均保持在37±1°C的临床标准范围内，表明该系统具备优异的温度稳定性。

结论

我们开发了一种基于微菌落原位生长形态分析的快速简易药敏检测（AST）方法。该算法通过细菌面积变化的统计直方图在2小时内确定最小抑菌浓度（MIC）。该方法所需样品量和接种浓度均显著降低，且与临床金标准具有高度一致性。为最大限度减少环境对细菌生长的限制并便于原位观测，我们创新性地设计了开放式凝胶培养体系，使细菌能够在接近自然状态下进行三维生长。通过整合自动温控孵育、时序成像模块及智能图像处理算法，该系统实现了对30个样本的高通量并行检测。对9种标准菌株、24株临床分离株及2例尿液样本的测试表明，2小时检测结果与微量肉汤稀释法（BMD）的一致性达90.8%，3小时一致性提升至97.3%，显著简化临床抗生素治疗方案制定流程。