美研識別細菌新招

在人類生活的世界中，微生物幾乎無處不在，尤其在潮濕的環境，更是微生物繁衍的最佳場所。美國斯坦福大學日前發佈消息稱，該校團隊在一台老式噴墨印表機上開發了一種創新的技術，加上人工智能輔助成像，創造了一種更快、更便宜的方法來發現血液、廢水中的細菌。這種新的檢測可以在幾分鐘內完成，並有望更好更快地診斷感染，改善抗生素的使用，更安全的食品，加強環境監測，以及更快的藥物開發。

研究人員指出，這種新方法可廉價、準確地對任何想要測試微生物的液體進行檢測。每種微生物都有自己獨特的光學指紋，這就像在光中塗寫的遺傳和蛋白質組密碼。新方法不僅可發現細菌的存在，還可發現樣品中具體含有哪些細菌，如大腸桿菌、葡萄球菌、鏈球菌、沙門氏菌、炭疽菌等。

研究人員表示，目前使用的傳統培養方法需數小時甚至數天才能完成，如結核病菌培養需要四十天，但新測試可在幾分鐘內完成。該技術的突破點在於能從每個樣本令人眼花繚亂的光陣列中揭示這些光譜。

研究人員稱，每種細菌都表現出獨特的光模式，給定樣本中的幾乎所有其他分子或細胞，也都表現出獨特的光模式。樣本中的紅細胞、白細胞和其他成分發回它們自己的信號，這使得很難甚至不可能將微生物模式與其他細胞的噪音區分開來。換句話說，一毫升血液可包含數十億個細胞，其中只有少數可能是微生物。為了找到一種方法來分離和放大僅從細菌反射的光，團隊將噴墨列印技術與納米粒子及人工智能結合起來，使用噴墨列印原理打印數千個微小的血液點。

為了更有效處理生物樣本，研究人員對噴墨列印表機進行了改進，使其使用聲脈衝將樣本列印在紙上。研究人員指出，每個列印出來的血點的體積只有一升的萬億分之一——比雨滴小十億分之一還多。在這種規模下，液滴非常小，可能只能容納幾十個細胞。此外，研究人員向樣品中注入鍍金納米棒，如果細菌存在，納米棒就會附著在細菌上，就像天線一樣，將鐳射引向細菌，並將信號強度放大約一千五百倍。適當的分離和放大，細菌光譜就像科學上的拇指一樣突出。此外，團隊還使用機器來比較每個列印的液體點反射的幾個光譜，以發現樣品中任何細菌的特徵。

專家指出，這種技術將鐳射照射在一滴血、黏液或廢水上，反射回來的光就可鑒定樣品中的細菌，對於保持衛生、預防疾病的具有重要價值。

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