У пациента, которого допускают в больницу с серьезной бактериальной инфекцией, может быть только несколько часов для проживания. Выяснение, какой антибиотик управлять, однако, может занять дни.
Врачи должны вырастить микроорганизмы в присутствии наркотиков и видеть, воспроизводят ли они. Срочно отправьте процесс, и они рискуют прописывать неэффективные антибиотики, выставляя пациента ненужным побочным эффектам, и распространяя устойчивость к антибиотику. Теперь, исследователи развили микроскопическую «настраивающую вилку», обнаруживающую крошечные колебания у бактерий. Устройство могло бы однажды позволить врачам устанавливать разницу между живыми и мертвыми микроорганизмами — и позволять им признать эффективные и неэффективные антибиотики в течение минут.
«Это – блестящий метод», если последующие расследования подтверждают интерпретацию исследователей своих данных, говорит Мартин Хегнер, биофизик в Тринити-колледже Дублин, не вовлеченный в работу.Исследование включает крошечные, гибкие бруски, названные консолями, вибрирующими вверх и вниз по подобному зубцы настраивающейся вилки, когда они получают ввод энергии.
Консоли являются важной частью атомной микроскопии силы, которая полезна для принятия решений на уровне атомов поверхностей для использования в нанотехнологиях или атомного исследования физики. В этом методе мелкая игла, приложенная к консоли, преодолевает поверхность, и отклонение консоли дает информацию о том, как атомы устроены на поверхности. Это может даже использоваться для шунтирования атомов вокруг.
Позже, однако, они использовались без иглы в качестве крошечных генераторов, позволяя ученым изучить вопрос, непосредственно приложенный к консоли.Биофизик Джованни Лонго и коллеги в швейцарском федеральном Технологическом институте в Лозанне и университете Лозанны в Швейцарии погрузили эти консоли в жидкую бактериальную среду для выращивания и контролировали их движение с помощью лазера.
Они нашли что голая консоль перемещенный очень немного в результате теплового движения жидких молекул в среде. Они тогда покрыли обе стороны консоли с бактериями кишечной палочки, которые могут вызвать пищевое отравление, и немедленно нашли, что колебания стали намного более явными.
Исследователи полагают, что химические процессы, происходящие в бактериях, поскольку они усваивают энергию, стимулируют колебание. «Что мы видим, то, что, если у Вас есть своего рода движущаяся система на консоли, Вы собираетесь вызвать движение на самой консоли», объясняет Лонго. «Точно, какой метаболическое движение, которое мы видим, является чем-то, что мы все еще изучаем».Чтобы определить, могли ли бы консоли обнаружить влияние наркотиков, бригада добавила ампициллин, антибиотик, к которому культивированные бактерии были чувствительны. Размер колебаний консоли уменьшился почти 20-кратный в течение 5 минут, исследователи сообщают онлайн сегодня по своей природе о Нанотехнологиях. Пятнадцать минут спустя ученые промыли антибиотик со свежей средой для выращивания, но движение консоли не увеличилось снова.
Это, исследователи говорят, предполагает, что антибиотик убил бактерии. Когда они использовали стойкое к ампициллину напряжение E. coli, однако, они нашли, что колебания первоначально уменьшились, но возвращенный к нормальному в течение приблизительно 15 минут, указывая, что микроорганизмы пришли в себя.Хегнер предостерегает, что исследование является все еще «фундаментальной наукой. … Это еще не прикладной инструмент, который достаточно надежен, чтобы использоваться в ER или чем-то».
Это, он говорит, могло бы занять еще 5 или 10 лет.Прежде чем это происходит, Хегнер говорит, исследователи должны определить то, что берут датчики и может ли тот сигнал быть окончательно связан с бактериями и их устойчивостью к антибиотику. Они также должны узнать, влияют ли свойства среды на результаты, говорит он. «При впрыскивании бактерии в среду с различной вязкостью и различной плотностью это также могло бы влиять на вибрацию датчика».
Швейцарские исследователи продолжают исследовать клинические применения своей системы. Они недавно получили доступ к более безопасной лаборатории, разрешенной обращаться с высокопатогенными бактериями, и работают над подтверждением их результатов в этих микроорганизмах.
Они также думают вне клиники. «Наша мечта должна послать что-то вроде этого в Марс, чтобы видеть, существует ли жизнь», говорит Лонго. «Это намного быстрее, чем какой-либо другой метод, который можно вообразить — Вы просто помещаете часть марсианской грязи в жидкости и безотносительно атташе в консоли, если это перемещается, это живо».