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微生物检测新技术突破
2025-02-24 来源:北京科技报 阅读量:1597

撰文/邰薪颖 

微生物在自然界中无处不在,既有益生菌维持生态平衡,也有病原体引发严重疾病。对微生物的准确检测,在医疗诊断、食品安全和环境监测等领域具有重要意义。传统检测方法往往耗时长、操作复杂,难以满足现代社会对快速、精准检测的需求。近年来,随着分子生物学、微流控技术和生物传感器的发展,微生物检测迎来了革命性进步。这些新技术不仅大幅缩短检测时间,还显著提高了灵敏度与特异性,使现场快速筛查和实时监控成为可能,为公共卫生与安全提供了更有力的技术支持。

1.传统微生物检测方法的局限性  

1.1 检测周期长  

传统微生物检测多依赖于样本培养,需将微生物在特定培养基中扩增至可见菌落,这一过程往往需要几天甚至一周以上的时间。这种漫长的等待延误了疾病诊断和应急响应,尤其在突发疫情或食品安全事件中,无法及时提供有效信息。

1.2 灵敏度与特异性有限  

传统方法对微量病原体的识别能力较弱,容易受到其他微生物或环境因素的干扰。在临床样本中若目标细菌数量较少,或者存在相似生化反应的其他菌种,就可能导致检测结果不准确,出现漏检或误检的情况。

1.3 操作复杂,依赖专业人员  

传统检测流程包括样本处理、接种、培养、鉴定等多个步骤,操作繁琐,且每一步都要求严格的无菌条件和熟练的技术支持。这使得检测难以在设备简陋或技术力量薄弱的地区推广,限制了其广泛应用。

2.新技术带来的变革  

2.1分子诊断技术的崛起  

PCR技术通过体外扩增特定的DNA片段,使极微量的微生物遗传物质也能被快速复制到可检测水平。这项技术不需要对微生物进行长时间培养,而是直接针对其遗传信息进行识别,极大缩短了检测时间。随着实时荧光定量PCR、等温扩增等新技术的发展,检测过程更加高效、自动化程度更高,使得病原微生物在感染早期就能被精准锁定。

2.2微流控芯片实现微型化检测  

微流控芯片利用微米级通道操控微量液体,将样本处理、核酸提取、扩增反应等多个步骤集成在一个手掌大小的芯片上完成。这种高度集成的方式不仅减少了试剂消耗和污染风险,还大幅提升了检测效率。操作者只需加入样本,设备即可自动完成后续流程,非常适合用于资源有限或移动检测场景。

2.3 生物传感器推动即时检测发展  

生物传感器结合了生物学识别元件与物理化学信号转换装置,能够在几分钟内完成对目标微生物的检测。这类设备通常小巧便携,使用简便,只需滴加样本即可获得结果。

3.微生物检测新技术应用与社会价值  

3.1在医疗领域的应用  

在临床诊断中,新型微生物检测技术能够快速识别患者体液或组织中的病原体,如细菌、病毒或真菌,使医生能在感染初期就做出准确判断。在败血症等危急病症中,及时锁定致病微生物并确定其耐药性,有助于选择最有效的抗生素治疗方案,显著降低死亡风险,并减少不必要的药物使用。

3.2食品安全中的实时监控  

食品从生产到销售的各个环节都可能受到微生物污染,新检测手段可在数分钟至数小时内完成对沙门氏菌、大肠杆菌等常见致病菌的筛查。这使得企业在产品出厂前就能发现隐患,监管部门也能在现场快速取样分析,防止问题食品流入市场,有效遏制食源性疾病的发生与传播。

3.3环境监测中的高效应用  

水源、空气和土壤中的致病微生物对公众健康构成潜在威胁,传统方法难以实现连续监测。借助自动化微生物检测设备,可以对自来水、医院空气或畜牧场周边环境进行持续追踪。一旦发现异常微生物浓度,系统可立即发出预警,为防控措施提供科学依据,提升公共卫生安全保障水平。

微生物检测技术正经历从传统培养到分子诊断、微流控与生物传感器的跨越式发展。这些创新手段不仅大幅提升了检测效率和准确性,也推动了检测场景从实验室向现场和基层延伸。在医疗、食品安全和环境监测等多个领域,新技术正在发挥关键作用,为疾病防控、食品监管和生态安全提供有力支撑。随着科技的不断进步,微生物检测将更加智能化、便携化,助力构建更高效、更精准的公共健康防护体系。

(作者单位:河北省石家庄市妇幼保健院)

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