“超級鼻”嗅出尿液致病菌 | 科技前線

小便又疼又急，患者卻要等一整天才能揪出“幕后黑手”——這是許多尿路感染患者的共同困擾。近日，中國科學院合肥物質科學研究院團隊，提供了一份“6小時解藥”，且準確率達95%，有望解決這一難題。

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“氣味”突圍

治療尿路感染，檢查確定致病細菌是前提。傳統方法需要將尿樣送入“細菌實驗室”培養24小時后才能拿到“嫌疑名單”。

科研團隊嘗試跳過長時間培養，轉而捕捉細菌釋放的獨特“氣味指紋”——嗅探尿液中細菌釋放的“揮發性有機物”（VOCs）。

理論上，每種細菌的“氣味指紋”獨一無二，但現實挑戰遠超想象。尿液的代謝物猶如背景噪音，而細菌信號極微弱。

因此，放大目標、屏蔽干擾，是將VOCs從實驗室推向病房的難題。

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三步破局

團隊體外培養和自主研發的“超級鼻”質子轉移反應質譜儀PTR-MS，可捕捉細菌釋放的極微量“氣味指紋”。

三步即可鎖定大腸埃希菌、肺炎克雷伯菌、銅綠假單胞菌、糞腸球菌、屎腸球菌五種常見致病菌。

第一步：喚醒細菌。尿液本身無菌，混入的致病菌釋放VOCs濃度較低。團隊將尿樣接種至營養液里，在37℃恒溫搖床中培育6小時。實驗表明，這一策略足以讓細菌數量暴增千倍，使VOCs濃度提升百倍，且未破壞其獨特的“氣味譜”。

第二步：超級嗅覺。團隊使用質子轉移反應質譜儀充當“超級鼻”，捕捉濃度低至萬億分之一的氣味分子，2分鐘內完成一次“氣味圖譜”繪制。團隊發現五種尿路感染菌在6小時后的譜圖差異顯著。這些差異人鼻分不清，“超級鼻”卻一聞就知道。

第三步：智能識別。實驗室的判別模型發現，只需盯住甲硫醚、乙醇、3-甲基-1-丁醇三種標志物，便可將五種細菌區分得明明白白。為驗證模型準確性，團隊匿名混入了119份患者尿樣進行“盲考”，檢測結果與傳統方法吻合度達95%。

▲實驗流程及結果示意圖

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未來可期

尿路感染傳統細菌鑒定方法耗時24小時。而新技術6小時即可完成菌種鑒別，可以更快幫助醫生及時制定治療方案，提高治療效果。

目前，這一技術在實驗室“畢業考”階段，真正走進醫院還需多中心大樣本驗證。

論文鏈接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0026265X25027973

來源：中國科學院合肥物質科學研究院

責任編輯：侯茜