“超级鼻”嗅出尿液致病菌 | 科技前线

小便又疼又急，患者却要等一整天才能揪出“幕后黑手”——这是许多尿路感染患者的共同困扰。近日，中国科学院合肥物质科学研究院团队，提供了一份“6小时解药”，且准确率达95%，有望解决这一难题。

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“气味”突围

科研团队尝试跳过长时间培养，转而捕捉细菌释放的独特“气味指纹”——嗅探尿液中细菌释放的“挥发性有机物”（VOCs）。

理论上，每种细菌的“气味指纹”独一无二，但现实挑战远超想象。尿液的代谢物犹如背景噪音，而细菌信号极微弱。

因此，放大目标、屏蔽干扰，是将VOCs从实验室推向病房的难题。

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三步破局

团队体外培养和自主研发的“超级鼻”质子转移反应质谱仪PTR-MS，可捕捉细菌释放的极微量“气味指纹”。

三步即可锁定大肠埃希菌、肺炎克雷伯菌、铜绿假单胞菌、粪肠球菌、屎肠球菌五种常见致病菌。

第一步：唤醒细菌。尿液本身无菌，混入的致病菌释放VOCs浓度较低。团队将尿样接种至营养液里，在37℃恒温摇床中培育6小时。实验表明，这一策略足以让细菌数量暴增千倍，使VOCs浓度提升百倍，且未破坏其独特的“气味谱”。

第二步：超级嗅觉。团队使用质子转移反应质谱仪充当“超级鼻”，捕捉浓度低至万亿分之一的气味分子，2分钟内完成一次“气味图谱”绘制。团队发现五种尿路感染菌在6小时后的谱图差异显著。这些差异人鼻分不清，“超级鼻”却一闻就知道。

第三步：智能识别。实验室的判别模型发现，只需盯住甲硫醚、乙醇、3-甲基-1-丁醇三种标志物，便可将五种细菌区分得明明白白。为验证模型准确性，团队匿名混入了119份患者尿样进行“盲考”，检测结果与传统方法吻合度达95%。

▲实验流程及结果示意图

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未来可期

尿路感染传统细菌鉴定方法耗时24小时。而新技术6小时即可完成菌种鉴别，可以更快帮助医生及时制定治疗方案，提高治疗效果。

目前，这一技术在实验室“毕业考”阶段，真正走进医院还需多中心大样本验证。

论文链接：

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

来源：中国科学院合肥物质科学研究院