Małe urządzenie oparte o lasery i nanotechnologię testuje antybiotykoterapię w ciągu kilku minut. Naukowcy z EPFL zbudowali urządzenie wielkości pudełka zapałek, które mogą przeprowadzić test na obecność bakterii w ciągu kilku minut, a nie od kilku dni do kilku tygodni, jak było do tej pory.
Nanotechnologiczna dźwignia wibruje w obecności aktywności bakterii, podczas gdy laser odczytuje drgania i tłumaczy je na sygnał elektryczny, który może być łatwo odczytany i zinterpretowany. Brak sygnału oznacza nieobecność bakterii. Dzięki tej metodzie można szybko i łatwo dobrać do bakterii chorobotwórczych skuteczny antybiotyk oraz zidentyfikować szczególnie odporne szczepy. Nowy test, łatwy do stosowania w klinikach, może się okazać przydatny także do testowania chemioterapii. Badania zostały opublikowane w najnowszym numerze „ Nature Nanotechnology”. „Ta metoda jest szybka i dokładna. Może być cennym narzędziem zarówno dla lekarzy poszukujących odpowiedniej dawki antybiotyków, jak i dla naukowców pragnących określić, które zabiegi są najskuteczniejsze” wyjaśnia Giovanni Dietler.
Lasery i nanotechnologia odczytują przejawy metabolicznej działalności bakterii
Obecnie zbadanie odpowiedzi zakażenia bakteryjnego na leczenie antybiotykami zajmuje dużo czasu. Lekarze muszą hodować kultury bakterii, a następnie badać ich rozwój w obecności poszczególnych antybiotyków, czasami prawie miesiąc, jak to jest w przypadku gruźlicy, w celu określenia czy leczenie jest skuteczne. Dzięki postępowi w technologii laserowej i optycznej, zespół fizyków z EPFL zredukował ten czas do kilku minut. Aby to zrobić, Giovanni Dietler, Sandor Kasas i Giovanni Longo wykorzystywali mikroskopijne ruchy metaboliczne bakterii.
Te parametry życiowe są niemal niedostrzegalne. W celu ich zbadania naukowcy umieścili próbkę bakterii na bardzo wrażliwym urządzeniem pomiarowym, w którym wibruje mała dźwignia tylko nieco grubsza niż włos. Dźwignia wibruje pod wpływem metabolicznej aktywność bakterii. Te bardzo małe wahania, rzędu jednego nanometra pozwala na stwierdzenie obecności bakterii lub ich braku. W celu pomiaru tych wibracji, naukowcy ustawili laser na dźwigni. Światło jest odbijane, a następnie sygnał jest przekształcany w impulsy elektryczne, które mogą być interpretowane przez lekarza lub naukowca. Kiedy wykres prądu elektrycznego jest płaską linią, wiadomo, że w próbce nie ma żywych bakterii. To jest tak proste do odczytania jak EKG.
Obiecujący sposób leczenia raka
Obecnie to miniaturowe urządzenie jest wielkości pudełka zapałek. „Dzięki użyciu w naszym narzędziu urządzenia piezoelektrycznego zamiast lasera, jego rozmiar może się jeszcze bardziej zmniejszyć do wielkości układu scalonego”mówi Giovanni Dietler. Mogą one być ze sobą połączone, aby przetestować szereg antybiotyków na jeden szczep bakterii w ciągu kilku minut.
Naukowcy są w trakcie oceny potencjału tego narzędzia w innych dziedzinach medycyny, zwłaszcza w onkologii. Badane jest pod kątem pomiaru metabolizmu komórek nowotworowych, wystawionych na działanie leków przeciwnowotworowych oceny skuteczności leczenie. „Jeśli nasza metoda działa również w tej dziedzinie, mamy w naszych rękach rzeczywiście cenne narzędzie, które może pozwolić nam na opracowanie nowych metod leczenia, a także szybko i prosto przetestować jak pacjent reaguje na leczenie raka, „mówi Sandor Kasas.
fot źródło
Małe urządzenie oparte o lasery i nanotechnologię testuje antybiotykoterapię w ciągu kilku minut. Naukowcy z EPFL zbudowali urządzenie wielkości pudełka zapałek, które mogą przeprowadzić test na obecność bakterii w ciągu kilku minut, a nie od kilku dni do kilku tygodni, jak było do tej pory. Nanotechnologiczna dźwignia wibruje w obecności aktywności bakterii, podczas gdy laser odczytuje drgania i tłumaczy je na sygnał elektryczny, który może być łatwo odczytany i zinterpretowany. Brak sygnału oznacza nieobecność bakterii. Dzięki tej metodzie można szybko i łatwo dobrać do bakterii chorobotwórczych skuteczny antybiotyk oraz zidentyfikować szczególnie odporne szczepy. Nowy test, łatwy do stosowania w klinikach, może się okazać przydatny także do testowania chemioterapii. Badania zostały opublikowane w najnowszym numerze „ Nature Nanotechnology”. „Ta metoda jest szybka i dokładna. Może być cennym narzędziem zarówno dla lekarzy poszukujących odpowiedniej dawki antybiotyków, jak i dla naukowców pragnących określić, które zabiegi są najskuteczniejsze” wyjaśnia Giovanni Dietler.
Lasery i nanotechnologia odczytują przejawy metabolicznej działalności bakterii.
Obecnie zbadanie odpowiedzi zakażenia bakteryjnego na leczenie antybiotykami zajmuje dużo czasu. Lekarze muszą hodować kultury bakterii, a następnie badać ich rozwój w obecności poszczególnych antybiotyków, czasami prawie miesiąc, jak to jest w przypadku gruźlicy, w celu określenia czy leczenie jest skuteczne. Dzięki postępowi w technologii laserowej i optycznej, zespół fizyków z EPFL zredukował ten czas do kilku minut. Aby to zrobić, Giovanni Dietler, Sandor Kasas i Giovanni Longo wykorzystywali mikroskopijne ruchy metaboliczne bakterii.
Te parametry życiowe są niemal niedostrzegalne. W celu ich zbadania naukowcy umieścili próbkę bakterii na bardzo wrażliwym urządzeniem pomiarowym, w którym wibruje mała dźwignia tylko nieco grubsza niż włos. Dźwignia wibruje pod wpływem metabolicznej aktywność bakterii. Te bardzo małe wahania, rzędu jednego nanometra pozwala na stwierdzenie obecności bakterii lub ich braku. W celu pomiaru tych wibracji, naukowcy ustawili laser na dźwigni. Światło jest odbijane, a następnie sygnał jest przekształcany w impulsy elektryczne, które mogą być interpretowane przez lekarza lub naukowca. Kiedy wykres prądu elektrycznego jest płaską linią, wiadomo, że w próbce nie ma żywych bakterii. To jest tak proste do odczytania jak EKG.
Obiecujący sposób leczenia raka
Obecnie to miniaturowe urządzenie jest wielkości pudełka zapałek. „Dzięki użyciu w naszym narzędziu urządzenia piezoelektrycznego zamiast lasera, jego rozmiar może się jeszcze bardziej zmniejszyć do wielkości układu scalonego”mówi Giovanni Dietler. Mogą one być ze sobą połączone, aby przetestować szereg antybiotyków na jeden szczep bakterii w ciągu kilku minut.
Naukowcy są w trakcie oceny potencjału tego narzędzia w innych dziedzinach medycyny, zwłaszcza w onkologii. Badane jest pod kątem pomiaru metabolizmu komórek nowotworowych, wystawionych na działanie leków przeciwnowotworowych oceny skuteczności leczenie. „Jeśli nasza metoda działa również w tej dziedzinie, mamy w naszych rękach rzeczywiście cenne narzędzie, które może pozwolić nam na opracowanie nowych metod leczenia, a także szybko i prosto przetestować jak pacjent reaguje na leczenie raka, „mówi Sandor Kasas.
