当前抗生素耐药问题已严重威胁全球公共卫生与食品安全，被世卫组织（WHO）列为人类面临的十大健康威胁之一。若不及时采取应对措施，任由微生物耐药性发展，未来将陷入无药可治的困境。目前，该领域存在三大难题：一是抗生素现场快速高精准检测难度大，二是微生物药敏信息获取周期长，三是微生物定量分析步骤繁琐。这些难题不仅会增加抗生素滥用风险、延长细菌感染性疾病的治疗周期，还会制约精准医疗的实施，进而加剧全球耐药危机，加重公共卫生负担。近期，程永强团队在在抗生素传感及药敏快检领域取得系列新进展。相关成果先后发表于Analytical Chemistry、Biosensors and Bioelectronics、Sensors and Actuators B: Chemical和Analytica Chimica Acta 等国际知名期刊上。

在抗生素现场快速检测方面，团队开发了一种基于核酸适配体的荧光、比色和拉曼三模式传感器，实现抗生素宽测量范围（5个数量级）、高灵敏度(0.036 nM)检测，可有效避免假阳性，具有多场景应用价值（Biosensors and Bioelectronics. 2025, 270, 116930.）；同时团队还开发了一种新型的纸尖SERS传感器，对SERS检测中的拉曼信号高效放大，信号增强因子（AEF）达到1.15 × 10⁵。可利用便携拉曼光谱实现抗生素的现场快速定量分析（Analytica Chimica Acta. 2023, 1280, 341872.）。

抗生素三模式传感示意图

在微生物药敏快检方面，团队设计开发了一种血流感染药敏快检（BSI-AST）微流控芯片，该芯片可在10 min内直接从阳性血瓶中提取细菌，并在3 h内快速获得药敏信息。与当前临床标准方法结果的一致率达93.3%。BSI-AST芯片无需复杂而耗时的继代培养，全流程操作简单，可直接检测阳性血瓶样本的药敏性，极大缩短了药敏检测的时间，这项技术的引入有望为临床医生提供更加准确和及时的药物选择指导，进而提高抗菌药物的治疗效果，减少抗生素的滥用，具有重要的临床应用价值（Sensors and Actuators B: Chemical. 2024, 417, 136048；Analyst. 2024, 149, 2420；Analytical Chemistry. 2023, 95, 14375-14383）。

微生物药敏快检微流控芯片结构示意图

在微生物定量检测方面，团队开发了一种基于弯毛细管离心驱动的界面乳化液滴微流控分析平台。操作方便，成本低，液滴体积可控(pL-μL)，无死体积，极大减少珍贵试剂的浪费；有效避免了试样的交叉污染。在多孔板中等温数字LAMP核酸扩增定量分析中，实现了结核分枝杆菌核酸的宽动态范围（∼3个数量级）和单拷贝DNA检测。同时可直接在多孔板中高效、均匀的制备AHMs，以便后续的培养和原位监测。单细胞的原位3D培养。本平台有望为环境毒理、生物医学、组织工程等领域提供一种很有前途的原位3D细胞培养工具（Analytica Chimica Acta. 2025, 1334, 343427；Analytical Chemistry. 2023, 95, 3028-3036）。

微液滴生成及数字化核酸检测示意图

程永强课题组主要从事痕量污染分析及溯源技术、环境分析、环境污染与人体健康等方面的研究，主要应用领域为生命科学、食品安全、水体、土壤、大气等。具体研究方向包括：1. 污染物痕量分析新方法及溯源技术研究；2. 微生物学微流控新技术；3. 生化分析与生物传感；4. 光谱、质谱分析仪器的研发与应用。该工作得到了国家自然科学基金、山东省重点研发计划（重大科技创新工程）、山东省自然科学基金等项目的支持。

【作者：程永强；编辑：王金铭；审核、责任编辑：林佳宁】