Инженеры из Массачусетского технологического института использовали сферические магнитные полимеры Dynabeads для проведения бактериального анализа. Рассеянное свечение от частиц, зафиксированное романовским спектрометром, «выдает» наличие патогенов. Этот метод поможет врачам быстро определять источник инфекции и выбирать целевой антибиотик.
Dynabeads — это крошечные однородные частицы, изготовленные из магнитного железного сердечника и полимерной оболочки. На поверхность частиц исследователи наносят антитела, чувствительные к заданным бактериям. При смешивании с жидкостью, например, с кровью или водой, целевые молекулы оседают на Dynabeads. Используя магнит, ученые могут осторожно притянуть шарики ко дну флакона и отфильтровать их из раствора.
Исследователи обнаружили, что магнитные шарики обладают уникальной и сильной рамановской сигнатурой — «отпечатком» молекулы, который показывает, как она рассеивает свет. Обнаружение такой «подписи» сигнализирует, что в образце присутствует целевой патоген.
Dynabeads (серые сферы), взаимодействующие с бактерией сальмонеллы (зеленым цветом).
На вставке показаны Y-образные антитела, покрывающие шарики Dynabeads. Изображение: авторы исследования, MIT
Исследователи проверил метод для поиска бактерий сальмонеллы в воде. Зараженную воду смешали с Dynabeads, покрытыми антителами к этой бактерии. После этого с помощью магнитов шарики изолировали на предметных стеклах и изучили под микроскопом. За 0,5 с прибор проверил образцы и обнаружил характерную рамановскую сигнатуру.
Анализ можно использовать, чтобы быстро дать положительный или отрицательный ответ: есть ли примеси или нет? Потому что даже несколько патогенов могут вызывать клинические симптомы.
Лоза Тадессе, соавтор исследования
Доля патогенов в биологических образцах мала. Чтобы обнаружить их под микроскопом, посев традиционно выращивается в благоприятных культивируемых условиях. Это занимает от нескольких дней до нескольких недель.
Метод, предложенный инженерами, сокращает время анализа для быстрой диагностики и начала целевого лечения, например, в случае острого сепсиса. Исследователи работают над созданием портативной тест-системы для клинических лабораторий.
