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实验室如何 “抓住” 致病小怪兽

2025-08-18 12:34 河南广播电视台安全健康直通车

在微观世界里,致病微生物如同狡猾的小怪兽,悄无声息地入侵人体,引发各种疾病。而在实验室中,科学家们则化身 “侦探”,运用一系列精密的技术和方法,试图 “抓住” 这些致病小怪兽,揭开疾病背后的真相。那么,实验室究竟是如何做到的呢?

致病微生物的 “隐身术” 与挑战
致病微生物种类繁多,形态各异,小到只有在显微镜下才能窥见它们的身影。细菌有的像小球,有的呈杆状,还有螺旋形的;病毒更是微小到连普通光学显微镜都难以捕捉,必须借助电子显微镜才能一睹其真容。这些致病小怪兽不仅体型微小,还擅长 “隐身术”。它们能够隐藏在人体的各个角落,如呼吸道、消化道、血液中,甚至可以潜伏在细胞内部,等待合适的时机兴风作浪。

而且,不同的致病微生物有着不同的生存习性和致病机制。有些细菌喜欢在有氧的环境中生长,而有些则偏爱无氧环境;病毒需要寄生在活细胞内才能生存和繁殖。这使得实验室 “抓住” 它们的过程充满挑战,需要针对不同的微生物采用不同的策略和方法。

第一步:样本采集 —— 寻找 “小怪兽” 的踪迹
就像侦探需要在犯罪现场寻找线索一样,实验室要 “抓住” 致病小怪兽,首先要采集可能含有它们的样本。样本的来源多种多样,根据患者的症状不同,采集的样本也有所不同。如果患者出现咳嗽、发热等呼吸道症状,医生会通过咽拭子、痰液采集等方式获取呼吸道样本;若是怀疑肠道感染,则会采集粪便样本;对于疑似血液感染的患者,抽血是常见的样本采集方法。

在采集样本时,必须严格遵循无菌操作原则,防止外界微生物的污染。因为一旦样本被污染,就会干扰后续的检测结果,让真正的致病小怪兽 “蒙混过关”。采集好的样本会被迅速放入专门的保存容器中,确保微生物在运输过程中依然存活,以便后续的检测分析。

第二步:培养 —— 为 “小怪兽” 搭建 “专属家园”
采集到样本后,接下来就是培养微生物。这一步就像是为致病小怪兽搭建一个适合它们生长繁殖的 “专属家园”。不同的微生物对生长环境有着不同的要求,所以需要配制不同的培养基。培养基就像是微生物的 “食物”,其中包含了微生物生长所需的各种营养物质,如碳源、氮源、无机盐等。

例如,培养细菌常用的培养基有牛肉膏蛋白胨培养基,这种培养基富含蛋白质分解产物和糖类,能够满足大多数细菌的生长需求;而培养真菌则需要使用特定的真菌培养基,如沙保弱培养基,它的酸碱度和营养成分更适合真菌的生长。除了营养物质,微生物的生长还需要适宜的温度、湿度和气体环境。大多数致病细菌在 37℃左右的环境中生长最为旺盛,这与人体的体温相近;有些厌氧菌则需要在无氧的环境中才能生长,这就需要使用专门的厌氧培养箱。

在培养基上接种样本后,就进入了等待阶段。微生物会在培养基上不断生长繁殖,形成肉眼可见的菌落。这个过程可能需要数小时到数天不等,就像等待种子发芽、长大一样,需要耐心和细心。

第三步:鉴定 —— 揭开 “小怪兽” 的真面目
当微生物在培养基上形成菌落后,下一步就是对它们进行鉴定,揭开这些致病小怪兽的真面目。鉴定微生物的方法有很多种,传统的方法包括形态学观察、生化试验等。

形态学观察是通过显微镜观察微生物的形态、大小、排列方式等特征。不同的细菌和真菌在显微镜下有着独特的形态,比如葡萄球菌在显微镜下看起来像一串串葡萄,而链球菌则呈链状排列。生化试验则是利用微生物对不同物质的代谢能力来进行鉴定。例如,有些细菌能够分解糖类产生酸或气体,通过检测这些代谢产物,就可以判断细菌的种类。

随着科技的不断发展,分子生物学技术在微生物鉴定中得到了广泛应用。聚合酶链式反应(PCR)技术可以快速扩增微生物的特定基因片段,通过对这些基因片段的分析,能够准确地鉴定微生物的种类,甚至可以检测出微生物的耐药基因。此外,质谱技术也成为微生物鉴定的重要手段,它通过分析微生物细胞中的蛋白质等生物分子的质量和电荷,来确定微生物的种类,具有快速、准确的特点。

现代技术:助力精准 “抓怪兽”
除了上述传统的培养和鉴定方法,现代实验室还拥有许多先进的技术手段,能够更快速、准确地 “抓住” 致病小怪兽。宏基因组测序技术就是其中之一,它不需要对微生物进行分离培养,而是直接对样本中的所有微生物的基因组进行测序分析。通过这种技术,可以一次性检测出样本中存在的所有微生物种类,包括那些难以培养的微生物,大大提高了检测的效率和准确性。

另外,生物传感器技术也在微生物检测中发挥着重要作用。生物传感器能够将微生物的存在或代谢活动转化为可检测的电信号或光信号,具有灵敏度高、检测速度快的优点。例如,一些基于免疫反应的生物传感器可以快速检测出样本中的特定致病微生物抗原,为疾病的诊断提供重要依据。

在实验室里,科学家们通过样本采集、培养、鉴定等一系列严谨的步骤,结合现代先进技术,如同经验丰富的 “侦探”,一步步揭开致病微生物的神秘面纱,“抓住” 这些隐藏在人体中的致病小怪兽。这不仅为疾病的诊断和治疗提供了关键依据,也为预防疾病的传播和爆发奠定了基础。随着科技的不断进步,我们相信未来会有更多更先进的技术应用于微生物检测领域,让我们在与致病小怪兽的 “战斗” 中占据更有利的地位。

(刘佳音 河南省南阳市唐河县疾病预防控制中心 结核病门诊实验室)


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