新型3D打印芯片傳感器可快速檢測食源性病原體
時間：2024-07-05 11:07 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
2024年7月4日，廣東工業大學和浦東新區人民醫院的研究人員利用3D打印技術開發了一種新型微型芯片，旨在迅速而準確地檢測食品中的各類病原體。他們希望通過這一新解決方案，開發出更快、更經濟、更有效的食品篩查方法。
食源性疾病雖然看似罕見，但卻十分普遍。據美國疾病預防控制中心估計，僅在美國，每年約有4800萬人患病，12.8萬人因此住院治療，3千人死亡。這一驚人的統計在全球范圍內僅會繼續增加。例如，世界衛生組織聲稱，不安全的食品每年導致6億人患病，42萬人死亡，其中至少三分之一發生在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）可能對公眾健康造成健康影響
3D打印芯片助力食品快速檢測
針對研究小組而言，最關鍵的挑戰之一是開發一種有效檢測病原體的方法。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境中的存活能力，檢測它們具有極大的挑戰性。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確和快速檢測的難度。”
△(a) 芯片示意圖。它由四個主要區域組成：位于中心區域的液體添加口；位于液體定量口周圍的關閥；位于周邊的傳感器區域，用于檢測四種不同的食源性病原體；以及位于邊緣的液流出口。(b) 關閉閥操作簡圖。(c）納米干涉儀芯片的SEM
她進一步指出，目前廣泛使用的檢測方法，如細胞培養和DNA測序，面臨著規模化應用的種種挑戰。這意味著并非所有批次的食品都能夠得到全面的檢測。Feng還提到，目前的檢測方法存在許多障礙，包括長時間的檢測過程、需要專業設備和人員以及無法同時檢測多種病原體。有了這種3D打印芯片，所有這些問題都將迎刃而解。
使用Sermoon V2 3D打印機和Creality Slicer進行熔融沉積建模。后期處理，特別是包括打磨在內的步驟，對于提升3D打印芯片的表面質量至關重要。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），將檢測平臺轉變為親水性3D平臺。
△3D打印測試平臺中液體流動功能的演示（左）；不同病原體的代表性光信號（右）
關于3D打印芯片本身，研究人員指出，它被設計為四個部分，每個部分專門用于檢測特定的病原體。當樣品中存在病原體時，它會與檢測表面結合并導致光學特性的變化。研究表明，這種方法能夠快速有效地檢測出大腸桿菌、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量下也能實現。
(責任編輯：admin)
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