Nat BME : 简易旋转体用于泌尿系统感染检测

尿路感染（UTI）是世界范围内的一种常见疾病，全世界50%以上的妇女受到影响。在怀孕期间，尿路感染是常见的，如果没有适当的筛查和治疗，对人体危害比较大。对于有临床UTI症状的患者，标准诊断基于使用尿液培养物的病原体检测。不幸的是，许多农村地区缺乏必要的基础设施；因此，临床医生求助于基于症状的诊断，这导致了对未知感染的广谱抗菌治疗处方。尿路感染试纸测试是可用的，但众所周知比尿培养测试更不可靠。这种做法会损害患者的健康微生物群，并导致对抗生素的耐药性。

旋转器是一种手持式玩具，当按下时可以自由旋转。它由中间的一个滚柱轴承和两个或三个加重的凸角组成。通过握住中心垫并用另一只手推动一个波瓣来旋转fidget旋转器。它可以以最小的努力旋转超过1分钟。基于这种像离心机一样旋转的装置的思想，作者采用费杰特旋转器的工作原理，设计了一种离心式微流控装置。离心力是这种装置的主要驱动力。fidget旋转器价格便宜，手掌大小，设计简单，坚固耐用，易于操作，可以作为一个具有内置样品制备能力的完全集成样品输入和应答诊断设备的良好平台。

当旋转Dx-FS时，悬浮在样品中的细菌被富集在硝化纤维素膜上，并且可以在50分钟内通过比色微生物检测用肉眼检测到。由于Dx-FS是手动的，因此只有有限的离心力可用，这取决于操作人员。作者用压力均衡技术克服了这个问题。为了验证，在印度进行了现场试验。对39例有尿路感染临床症状患者的尿液进行了Dx-FS检测，并与常规培养法进行了比较。结果显示Dx-FS可以在50分钟内显示尿液中是否存在活细胞。在临床背景下，这将有助于在有症状怀疑的患者中确定需要抗菌药物的患者。为了扩大Dx-FS的临床应用范围，作者进行了简化的抗菌药物敏感性试验（AST；Fidget-AST），它允许在大约120分钟内检测对抗菌药物的敏感性。从30名UTI患者的30个临床分离物中获得的结果证实，在资源有限的环境中，Fidget-AST可能是传统AST的可行替代品。

为了评估Dx-FS在资源有限的环境下如何满足临床需求，作者在印度蒂鲁奇拉帕利（Tiruchirappalli）进行了Dx-FS的现场试验， 在作者的方法中试图最小化常规UTI诊断的时间和相关成本，并通过在50分钟内提供有关细菌负荷的临床信息来防止抗菌药物的滥用）。作者对2018年8月1日至17日登记的39名患者的尿样进行了检测，所有实验均在医院内的微生物实验室进行。

使用两种不同的方法处理样本：常规方法（在医院实验室进行尿液分析和培养）和Dx-FS。根据医院标准，23名疑似UTI患者（59%）检测为阴性，而根据Dx FS，21名疑似UTI患者为阴性。结果证实培养物和Dx-FS的UTI诊断具有可比性。Dx-FS提供了一个强大和多功能的尿路感染诊断，独立于患者的性别和年龄以及细菌细胞的菌株。

结论：根据培养结果，54%的疑似UTI患者没有UTI。此外，根据培养结果检测为阴性的疑似UTI患者中，仍有5%需要抗菌药物（图4d）。在基于Dx-FS的POCT方案中，可在50分钟内确定尿液中是否存在细菌细胞（图4c，Dx-FS）；因此，不必将所有疑似UTI的患者都治疗为临床症状，而是可能只治疗使用抗菌药物检测出病原体的患者。非UTI患者的经验性抗菌治疗可能会产生不良副作用，为耐药性铺平道路。

Michael, I., Kim, D., Gulenko, O. et al.A fidget spinner for the point-of-care diagnosis of urinary tract infection. Nat Biomed Eng4, 591–600 (2020). https://doi.org/10.1038/s41551-020-0557-2