微生物广泛存在于我们生活的各个角落,其中部分病原体可能引发各类疾病,威胁公共卫生安全。在与这些看不见的 “敌人” 斗争的过程中,微生物检测技术成为了守护公共卫生的关键防线,如同隐形的 “防疫尖兵”,在幕后发挥着不可替代的作用。
一、微生物检测技术:揭秘微观世界的 “侦查兵”
在微观世界里,微生物种类繁多,形态各异。为了揪出那些可能危害人类健康的病原体,科学家们研发出了一系列先进的微生物检测技术。这些技术就像拥有 “火眼金睛”,能够精准地识别出各种微物。
传统的微生物检测方法中,培养法历史悠久且应用广泛。它是将采集到的样本,如患者的血液、痰液、咽拭子,或者环境中的水样、食品样本等,放置在适宜的培养基上。不同的微生物对营养物质和生长环境的需求各不相同,比如细菌中的大肠杆菌喜欢在含有多种营养成分的普通培养基上生长,而结核分枝杆菌则需要特定的罗氏培养基。在合适的温度、湿度等条件下,微生物会在培养基上生长繁殖,经过一段时间后形成肉眼可见的菌落。通过观察菌落的形态、颜色、大小以及生长特性等,专业人员可以初步判断微生物的种类。例如,金黄色葡萄球菌形成的菌落通常呈金黄色、圆形、凸起,表面光滑湿润;而白色念珠菌的菌落则为白色、奶油状。培养法虽然操作相对简单,成本较低,但其缺点也较为明显,检测周期较长,对于一些生长缓慢的微生物,如结核分枝杆菌,培养可能需要数周时间,这在争分夺秒的疫情防控中可能会延误最佳时机。
随着科技的飞速发展,分子生物学技术为微生物检测带来了革命性的变化。聚合酶链式反应(PCR)技术堪称其中的佼佼者。PCR 技术的原理是利用 DNA 聚合酶在体外对特定的 DNA 片段进行大量扩增。以新冠病毒检测为例,新冠病毒的遗传物质是 RNA,通过逆转录过程将其转化为 cDNA,然后针对新冠病毒特有的基因序列设计引物,在 PCR 反应体系中,经过变性、退火、延伸等多个循环,目标基因片段会呈指数级扩增。扩增后的产物通过琼脂糖凝胶电泳或荧光定量检测等方法进行分析,从而判断样本中是否存在新冠病毒以及病毒的含量。这种技术具有极高的敏感性和特异性,能够在短时间内检测出极其微量的病原体基因,大大缩短了检测时间,通常几个小时就能得出结果。除了 PCR 技术,基因测序技术也在微生物检测中崭露头角。它能够测定微生物全基因组序列,通过与已知微生物基因组数据库进行比对,不仅可以准确鉴定微生物的种类,还能深入了解其遗传特征、变异情况以及耐药机制等信息。例如,在追踪耐药菌的传播途径和进化规律方面,基因测序技术发挥了重要作用。
免疫学检测技术则是利用抗原与抗体之间的特异性结合反应来检测微生物。常见的酶联免疫吸附试验(ELISA),将已知的抗原或抗体固定在固相载体表面,加入待检测样本,若样本中存在相应的抗体或抗原,它们就会与固相载体上的抗原或抗体发生特异性结合,然后再加入酶标记的第二抗体或抗原,通过底物显色反应来判断结果。比如在检测乙肝病毒时,ELISA 技术可以检测血液中的乙肝表面抗原、表面抗体、e 抗原、e 抗体以及核心抗体等指标,帮助医生判断患者的乙肝感染状态。免疫荧光技术(IFA)也是一种常用的免疫学检测方法,它将荧光素标记在抗体上,与样本中的抗原结合后,在荧光显微镜下观察,若出现特异性荧光,则表明样本中存在目标抗原。免疫学检测技术操作相对简便、快速,且不需要复杂的仪器设备,适合大规模筛查。
二、微生物检测技术在公共卫生领域的关键作用
微生物检测技术在公共卫生领域的作用举足轻重,涵盖了疾病诊断、疫情防控、食品安全保障以及环境监测等多个方面。
在疾病诊断方面,微生物检测为医生提供了准确的病因判断依据。当患者出现发热、咳嗽、腹泻等症状时,医生需要借助微生物检测来确定是哪种病原体引发了疾病,从而制定针对性的治疗方案。以肺炎为例,肺炎的病因多种多样,可能是细菌感染,如肺炎链球菌、金黄色葡萄球菌;也可能是病毒感染,如流感病毒、腺病毒;还可能是支原体、衣原体等感染。通过对患者痰液、血液等样本进行微生物检测,明确病原体类型后,医生可以精准用药。如果是细菌感染,可选用合适的抗生素;若是病毒感染,则需使用抗病毒药物。这样不仅能提高治疗效果,还能避免滥用抗生素,减少耐药菌的产生。
疫情防控是微生物检测技术发挥重要作用的另一个关键领域。在传染病暴发初期,快速、准确地检测出病原体对于控制疫情的传播至关重要。微生物检测能够及时发现传染源,确定传播途径,为疫情防控策略的制定提供科学依据。例如,在流感季节,通过对大量流感样病例的样本进行微生物检测,公共卫生部门可以及时掌握流感病毒的流行株型、传播范围以及变异情况,从而提前储备相应的疫苗和抗病毒药物,采取有效的防控措施,如加强学校、公共场所的通风消毒,倡导公众佩戴口罩、勤洗手等,以降低流感的传播风险。在新冠疫情期间,核酸检测作为主要的检测手段,在大规模人群筛查、患者确诊、疫情风险评估等方面发挥了巨大作用,为疫情防控工作的有序开展提供了有力支持。
食品安全与人们的日常生活息息相关,微生物检测在保障食品安全方面同样不可或缺。食品在生产、加工、储存和运输过程中,可能会受到各种微生物的污染,如大肠杆菌、沙门氏菌、李斯特菌等,这些微生物可能导致食源性疾病的发生。通过对食品进行微生物检测,可以及时发现食品中的致病菌和腐败微生物,评估食品的卫生质量。例如,在食品加工企业,对原材料、半成品和成品进行定期的微生物检测,能够确保生产过程符合食品安全标准,防止不合格食品流入市场。一旦发现食品受到微生物污染,可及时采取召回、销毁等措施,避免消费者食用后引发健康问题。
环境监测也是微生物检测技术的重要应用领域之一。空气、水和土壤等环境介质中存在着大量的微生物,其中部分微生物可能对人体健康造成危害。通过对环境样本进行微生物检测,可以评估环境的卫生状况,监测潜在的健康风险。在饮用水安全监测方面,对水源水、出厂水和管网末梢水进行微生物检测,确保水中的细菌、病毒、寄生虫等微生物指标符合国家饮用水卫生标准。如果检测到水中微生物超标,说明饮用水可能受到污染,需要及时采取净化处理措施,以保障居民的饮水安全。在公共场所,如医院、学校、商场等,对空气进行微生物检测,可以了解空气中微生物的含量和种类,评估空气质量对人体健康的影响。若发现空气中致病微生物超标,可采取加强通风换气、消毒等措施,改善空气质量,预防呼吸道传染病的传播。
三、微生物检测技术助力公共卫生防控的实例
回顾历史上的重大公共卫生事件,微生物检测技术在其中发挥了关键作用,为疫情防控和疾病控制立下了汗马功劳。
2003 年的非典(SARS)疫情,是一场全球性的公共卫生危机。在疫情初期,由于对病原体认识不足,疫情迅速蔓延。科学家们通过对患者样本进行一系列的微生物检测,最终确定病原体为一种新型冠状病毒。在检测过程中,传统的培养法虽然未能快速培养出病毒,但分子生物学技术发挥了重要作用。研究人员运用 PCR 技术成功扩增出病毒的基因片段,通过基因测序明确了病毒的基因组序列,为后续的疫情防控和诊断试剂研发提供了关键信息。基于这些检测结果,公共卫生部门迅速采取了隔离患者、追踪密切接触者、加强公共场所消毒等防控措施,有效遏制了疫情的进一步扩散。同时,针对 SARS 病毒的检测试剂也在短时间内研发出来,实现了对患者的快速诊断和筛查,为疫情防控工作争取了宝贵时间。
近年来,非洲猪瘟在全球范围内对养猪业造成了巨大冲击。非洲猪瘟病毒传染性强、致死率高,严重威胁着生猪产业的健康发展。在防控非洲猪瘟疫情的过程中,微生物检测技术成为了关键手段。通过对猪群的血液、组织等样本进行 PCR 检测,可以快速准确地判断猪是否感染非洲猪瘟病毒。养殖场定期对猪群进行检测,一旦发现阳性病例,能够及时采取扑杀、无害化处理等措施,防止病毒在猪群中传播扩散。同时,在生猪调运、屠宰等环节,加强微生物检测力度,严格把控生猪及猪肉产品的流通,有效阻断了病毒的传播途径,为控制非洲猪瘟疫情的蔓延发挥了重要作用。
(郑蕾 沁阳市人民医院 检验科)


