Chips, light ja coding liiguvad esijooni peksmise bakterites

Genetic Engineering and Diseases – Gene Drive & Malaria (Aprill 2019).

Anonim

Lõpptulemuslik võitlus bakterite vastu on inimkonna kasuks muutunud, teatas vahend, mis võib narkootikumide uurimistööle kaasa aidata.

Bakteriaalne resistentsus antibiootikumide suhtes on viimastel aastatel tekitanud murettekitavaid pealkirju, mille puhul on väljavaateid üldiselt välja kirjutatud ravimeetodite muutmiseks meditsiiniseadmes häirivateks.

Äärmiselt vaja on asendusliikmete testimise tõhusamaid viise, ja Okinawa Teadus- ja Tehnikakõrgkoolide Instituudi (OIST) üks meeskond on seda just leidnud.

ACS Sensors'is avaldatud paberil uurivad teadlased mikroobide struktuuri, mida nimetatakse biofilmi-bakterirakkudeks, mis koonduvad libedasse maatriksi.

Need on kasulikud bakteritele, isegi vastupidavus tavalistele antibiootikumidele. Selliste omadustega nagu biofilmid võivad olla ohtlikud, kui nad saastavad keskkonda ja tööstusharusid; kõik alates toiduainete rikastamisest kuni reoveepuhastite ummistumiseni. Biofilmid võivad ka surmavateks, kui nad teevad meditsiinilise rajatised.

See, kuidas biokileid moodustatakse, on võtmetähtsusega nende võitmise viiside leidmiseks ning see uuring tõi kokku OISTi teadlased biotehnoloogia, nanotehnoloogia ja tarkvaraprogrammide taustast, et seda lahendada.

Meeskond keskendus biofilmi monteerimise kineetikale - biokeemilistele reaktsioonidele, mis võimaldavad bakteritel luua nende seotud maatriksistruktuuri. Uuringute kogumine selle kohta, kuidas need reaktsioonid toimivad, võivad palju öelda, milliseid ravimeid ja kemikaale saab nende vastu võidelda.

Meeskonnale ei olnud tööriistu, mis võimaldaks neil jälgida biofilmi kasvu sagedusega, mis oli vajalik selle selgeks mõistmiseks. Nii muutsid nad olemasoleva tööriista oma disainile.

Dr. Nikhil Bhalla, kes töötas OISTi Micro / Bio / Nanofluidicsi üksuses prof. Amy Sheni juhtimisel, leidis lahenduse leidmiseks nanoskaala: "Me lõime väikesed kiibid koos väikeste struktuuridega, et E. coli saaks kasvada, " ütles ta.. "Need on kaetud seenekujuliste nano-struktuuridega, millel on ränidioksiidi varred ja kuldkate."

Nüüd peab kogu meeskond leidma mõned bakterid, kellega töötada. OISTi struktuurifondide rakubioloogia üksusele jõudmisele aitasid meeskonda dr. Bill Söderström, kes tarnis meeskonnale õppimiseks nanoosakeste žetoonide pinnal E. coli varusid.

Kui need nanomõivad on suunatud sihtvalguse valgusele, absorbeerivad nad seda lokaliseeritud pinnaga plasmonresonantsi (LSPR) poolt. Mõõdetuna kiibi sisenemise ja väljumise kergete lainepikkuste vahelist erinevust, võiksid teadlased teha tähelepanekuid seente struktuuride ümber kasvanud bakterite kohta, ilma et nad häiriksid nende katseisikuid ja mõjutaksid nende tulemusi.

"See on esimene kord, kui me kasutasime seda sensing tehnikat bakteriaalsete rakkude uurimiseks, " ütles meeskonna residendist biotehnoloog dr Riccardo Funari, "kuid leitud probleem oli see, et me ei suutnud seda reaalajas jälgida."

Võimalik on saada LSPR-i seadistusest pidev andmete voog, kuid selleks on vaja funktsionaalsust muuta täiesti uue tarkvara komplektiga. Õnneks oli teadustöö tehnik Kang-yu Chu käes, et laenata oma programmeerimisalaseid teadmisi probleemile.

"Oleme teinud automaatse mõõtmise programmi, mis põhineb olemasoleval tarkvaral põhineva hetkeanalüüsi abil, mille abil saaksime andmeid ühe hiireklõpsuga töödelda. See vähendas oluliselt käsitsitööd ja võimaldas meil katseprobleeme parandada, kui need juhtuvad, " ütles Kang-yu..

Nüüd on need kolm valdkonda ühendanud, et luua praktiline tööriist, mida saab kasutada peaaegu igas laboris, ning on kavas miniaturiseerida tehnoloogia kaasaskantavasse seadmesse, mida saaks kasutada suure hulga biosenssiivsete rakendustega.

"Uuringud kliiniliselt oluliste mikroorganismide kohta on järgmised, " ütles dr Funari, "ja me oleme väga huvitatud rakendustest. See võiks olla suurepärane vahend tulevaste ravimite katsetamiseks erinevate bakterite paljudele partiidele." Praeguseks on vähemalt inimesed, kes võtavad bakterite lahingus juhtrolli.

menu
menu