Mit der Entwicklung von Wissenschaft und Technologie ersetzen mikrobiologische Instrumente nach und nach manuelle Vorgänge, insbesondere in der automatisierten Blutkultur, der automatisierten Bakterienidentifizierung und der Arzneimittelsensitivitätsanalyse, wo Durchbrüche erzielt wurden. Allerdings können sie manuelle Eingriffe derzeit nicht vollständig ersetzen. Basierend darauf, ob Isolation und Kultur erforderlich sind, werden sie in automatisierte Kultursysteme und Nicht-Kultursysteme unterteilt.
Automatisierte Kultursysteme: Automatisierte Kultursysteme werden entsprechend ihrer Funktion weiter in zwei Hauptkategorien unterteilt: automatisierte Systeme zur Erkennung und Analyse von Blutkulturen sowie automatisierte Systeme zur Identifizierung von Mikroben und zur Analyse der Arzneimittelsensitivität.
Automatisierte Systeme zur Erkennung und Analyse von Blutkulturen: Automatisierte Systeme zur Erkennung und Analyse von Blutkulturen erkennen in erster Linie das Vorhandensein von Mikroorganismen in Blutproben. Während des Kulturprozesses scannt ein computergestütztes Erkennungs- und Analysesystem automatisch Kulturflaschen, die nach speziellen Verfahren hergestellt wurden. Durch kontinuierliche qualitative Echtzeitüberwachung über 24 Stunden gibt das Gerät bei Veränderungen im mikrobiellen Wachstum und Stoffwechsel automatisch einen Alarm aus, um auf das Vorhandensein von Krankheitserregern hinzuweisen.
Automatisierte Systeme zur Identifizierung von Mikroben und zur Analyse der Arzneimittelempfindlichkeit: Nachdem verdächtige Bakterien durch manuelle Kultur aus der Probe isoliert wurden, sind in der Regel eine manuelle Identifizierung und Prüfung der Arzneimittelempfindlichkeit der Mikroorganismen erforderlich. Dieser Prozess ist nicht nur zeitaufwändig und komplex, sondern auch anfällig für viele Einflussfaktoren. Automatisierte Mikrobenidentifizierungs- und Arzneimittelsensitivitätstestsysteme ersetzen manuelle Arbeit bei der automatisierten Erkennung und Analyse. Die Identifizierung von Mikroben und die Analyse der Arzneimittelsensitivität werden gleichzeitig durchgeführt. Basierend auf den Prinzipien der digitalen Bioinformatik-Identifikation wird ein einzigartiges Identifikationssystem gebildet. Gleichzeitig wird eine automatisierte Arzneimittelsensitivitätsanalyse mithilfe von Scheibendiffusions- oder Mikrobouillon-Verdünnungsmethoden durchgeführt, wodurch die Zeitersparnis maximiert, manuelle Vorgänge reduziert, die Arbeitseffizienz verbessert und die Genauigkeit der Testergebnisse sichergestellt wird.
Nicht-Kultursysteme beziehen sich auf Systeme, die keine Pathogenkultur erfordern. Sie konzentrieren sich auf den schnellen und dynamischen Nachweis spezifischer Biomarker, Zellbestandteile oder Metaboliten in pathogenen Mikroorganismen. Sie erreichen indirekt eine schnelle ätiologische Diagnose mithilfe biochemischer, immunologischer und molekularbiologischer Techniken. Das primär verwendete Instrument ist ein mikrobieller Schnellanalysator.
Biomarker-Erkennung: Durch die Erkennung von Biomarkern einer bakteriellen Infektion können Infektionen und Nichtinfektionen unterschieden, der Schweregrad der Erkrankung dynamisch beurteilt und der rationale Einsatz antimikrobieller Arzneimittel gesteuert werden. Zu den Schlüsselindikatoren gehören Procalcitonin, C-reaktives Protein und Interleukine, die typischerweise mit Immunoassay-Methoden nachgewiesen werden.
Nachweis von Erregerbestandteilen: Bei Patienten mit Infektionskrankheiten kommt es häufig zu hohem Fieber, das vor allem auf die Bestandteile des Erregers selbst zurückzuführen ist. Der Nachweis der Bestandteile von Krankheitserregern selbst hilft bei der Diagnose bakterieller oder Pilzinfektionen. Üblicherweise kommen biochemische oder immunologische Methoden zum Einsatz. Für bakterielle Endotoxine können Techniken wie Gelelektrophorese, Kolorimetrie und Chemilumineszenz verwendet werden; für 1,3- -D-Glucan in Pilzzellwänden können Methoden wie der Limulus-Amöbozyten-Lysat (LAL)-G-Faktor-Assay, ELSA und Immunturbidimetrie verwendet werden; und für Galactomannan in Pilzzellwänden können Methoden wie Latexagglutination, Radioimmunoassay und Enzymimmunoassay verwendet werden.
Der molekularbiologische Nachweis von Nukleinsäurebestandteilen ermöglicht die direkte Extraktion von DNA oder RNA aus der Probe, ohne die biologischen Eigenschaften des Krankheitserregers selbst zu berücksichtigen. Die Identifizierung eines Krankheitserregers erfolgt durch die Analyse seiner spezifischen Nukleinsäuresequenzen. Zu den Nachweistechniken gehören hauptsächlich Genamplifikation, 16S-rRNA, Nukleinsäureidentifizierung und Proteomik, die alle vielversprechend für die schnelle Erkennung von Krankheitserregern sind.
Automatisierte Blutkultursysteme und automatisierte Mikrobenidentifizierungs- und Arzneimittelempfindlichkeitstestsysteme sind zwei wichtige Analysesysteme bei der Mikrobentestung. Automatisierte Blutkultursysteme werden verwendet, um das Vorhandensein von Krankheitserregern in Proben nachzuweisen. Automatisierte mikrobielle Identifizierungs- und Arzneimittelanfälligkeitstestsysteme können isolierte Krankheitserreger identifizieren und In-vitro-Arzneimittelanfälligkeitstests durchführen. Darüber hinaus werden häufig Instrumente zur schnellen mikrobiellen Detektion verwendet, die nicht-Kulturmethoden verwenden.
