新型3D打印芯片傳感器可快速檢測(cè)食源性病原體
時(shí)間：2024-07-05 11:07 來(lái)源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
2024年7月4日，廣東工業(yè)大學(xué)和浦東新區(qū)人民醫(yī)院的研究人員利用3D打印技術(shù)開(kāi)發(fā)了一種新型微型芯片，旨在迅速而準(zhǔn)確地檢測(cè)食品中的各類病原體。他們希望通過(guò)這一新解決方案，開(kāi)發(fā)出更快、更經(jīng)濟(jì)、更有效的食品篩查方法。
食源性疾病雖然看似罕見(jiàn)，但卻十分普遍。據(jù)美國(guó)疾病預(yù)防控制中心估計(jì)，僅在美國(guó)，每年約有4800萬(wàn)人患病，12.8萬(wàn)人因此住院治療，3千人死亡。這一驚人的統(tǒng)計(jì)在全球范圍內(nèi)僅會(huì)繼續(xù)增加。例如，世界衛(wèi)生組織聲稱，不安全的食品每年導(dǎo)致6億人患病，42萬(wàn)人死亡，其中至少三分之一發(fā)生在5歲以下兒童身上。孕婦和老年人也易遭受疾病入侵。
△大腸桿菌等食源性病原體（如圖）可能對(duì)公眾健康造成健康影響
3D打印芯片助力食品快速檢測(cè)
針對(duì)研究小組而言，最關(guān)鍵的挑戰(zhàn)之一是開(kāi)發(fā)一種有效檢測(cè)病原體的方法。研究人員馮思路解釋道：“由于病原體的多樣性及其在各種環(huán)境中的存活能力，檢測(cè)它們具有極大的挑戰(zhàn)性。此外，食物樣本中病原體的濃度通常較低，存在著類似的非致病生物，而食物種類的多樣性也增加了準(zhǔn)確和快速檢測(cè)的難度�！�
△(a) 芯片示意圖。它由四個(gè)主要區(qū)域組成：位于中心區(qū)域的液體添加口；位于液體定量口周圍的關(guān)閥；位于周邊的傳感器區(qū)域，用于檢測(cè)四種不同的食源性病原體；以及位于邊緣的液流出口。(b) 關(guān)閉閥操作簡(jiǎn)圖。(c）納米干涉儀芯片的SEM
她進(jìn)一步指出，目前廣泛使用的檢測(cè)方法，如細(xì)胞培養(yǎng)和DNA測(cè)序，面臨著規(guī)�；瘧�(yīng)用的種種挑戰(zhàn)。這意味著并非所有批次的食品都能夠得到全面的檢測(cè)。Feng還提到，目前的檢測(cè)方法存在許多障礙，包括長(zhǎng)時(shí)間的檢測(cè)過(guò)程、需要專業(yè)設(shè)備和人員以及無(wú)法同時(shí)檢測(cè)多種病原體。有了這種3D打印芯片，所有這些問(wèn)題都將迎刃而解。
使用Sermoon V2 3D打印機(jī)和Creality Slicer進(jìn)行熔融沉積建模。后期處理，特別是包括打磨在內(nèi)的步驟，對(duì)于提升3D打印芯片的表面質(zhì)量至關(guān)重要。所選的ABS材料具有疏水性，因此他們采用了混合表面親水劑HYDRO 3000和異丙醇的方法（比例為3:7），將檢測(cè)平臺(tái)轉(zhuǎn)變?yōu)橛H水性3D平臺(tái)。
△3D打印測(cè)試平臺(tái)中液體流動(dòng)功能的演示（左）；不同病原體的代表性光信號(hào)（右）
關(guān)于3D打印芯片本身，研究人員指出，它被設(shè)計(jì)為四個(gè)部分，每個(gè)部分專門用于檢測(cè)特定的病原體。當(dāng)樣品中存在病原體時(shí)，它會(huì)與檢測(cè)表面結(jié)合并導(dǎo)致光學(xué)特性的變化。研究表明，這種方法能夠快速有效地檢測(cè)出大腸桿菌、沙門氏菌、李斯特菌和金黃色葡萄球菌，即使在非常小的檢測(cè)量下也能實(shí)現(xiàn)。
(責(zé)任編輯：admin)
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