学术文章丨新型量子点探针结合数字PCR赋能肺炎克雷伯菌精准检测

近日，首都儿科研究所袁静团队联合多家单位在国际期刊《ACS Sensors》（影响因子IF 9.1）发表题为“Absolute Quantitative Detection of Hypervirulent Klebsiella pneumoniae Using a Novel Silicon-Doped Carbon Quantum Dot Probe-Graphene Oxide”的学术论文。论文第一作者为黄丽娟。该研究针对肺炎克雷伯菌临床检测中传统方法成本高、稳定性差、难以区分毒力菌株的核心痛点，创新研发了硅掺杂碳量子点-探针-氧化石墨烯（Si-QD-probe-GO）检测体系，并基于新羿生物微流控数字PCR（dPCR）技术，建立了兼具高灵敏度、高特异性的肺炎克雷伯菌绝对定量与毒力分型检测方法，为临床感染精准诊断提供了全新技术方案。

研究背景

肺炎克雷伯菌（Kpn）是临床常见的条件致病菌，广泛存在于人体肠道、呼吸道及医疗设备表面，可引发肺炎、肝脓肿、尿路感染等多种感染，每年导致全球多达17.6万人死亡。根据毒力差异，其可分为经典型（cKpn）和高毒力型（hvKpn），其中hvKpn不仅易引发侵袭性感染，还可感染健康人群，对公共卫生构成重大威胁。

传统检测方法存在显著局限：培养法作为金标准耗时冗长；常规实时荧光定量PCR（RT-qPCR）依赖的TaqMan探针存在光漂白严重、稳定性差、成本高昂等问题；质谱法仍需培养步骤，酶联免疫吸附试验（ELISA）存在交叉反应和灵敏度不足的缺陷。因此，开发一种快速、精准、稳定的肺炎克雷伯菌检测与毒力分型技术，成为临床诊断领域的迫切需求。

研究目的

构建新型Si-QD-probe-GO检测体系，实现“定量检测+毒力区分”双重目标：

● 合成硅掺杂碳量子点（Si-QDs）并与单层氧化石墨烯（GO）结合，替代传统 TaqMan探针的荧光团和淬灭剂，解决传统探针的技术瓶颈；

● 设计靶向khe（保守基因，用于定量）、iucA和peg-344（毒力标记基因，用于分型）的特异性探针阵列；

● 优化检测条件，验证该体系结合dPCR技术的灵敏度、特异性及临床适用性，实现肺炎克雷伯菌的绝对定量检测与cKpn/hvKpn精准区分。

研究方法

研究结果

※ 临床适用性：小鼠模型验证与传统方法高度一致

在小鼠肺炎模型中，该方法检测肺组织样本的Kpn载量与传统平板计数法结果呈强相关性（R²=0.8090，P<0.001），能精准反映细菌在肺内的增殖与清除动态（24h增殖达峰值，14天基本清除）。病理切片显示，hvKpn NTUH-2044感染组肺组织损伤较cKpn W14组更严重，与PLS-DA模型的毒力分型结果完全吻合。

总结与讨论

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acssensors.5c00508