ชิพ, ไฟและโค้ดจะเคลื่อนที่ไปข้างหน้าในการตีแบคทีเรีย

Anonim

การต่อสู้กับเชื้อแบคทีเรียที่ไม่มีวันสิ้นสุดได้เปลี่ยนไปในความโปรดปรานของมนุษย์ด้วยการประกาศใช้เครื่องมือที่สามารถช่วยในการวิจัยยาได้

ความต้านทานต่อเชื้อแบคทีเรียในยาปฏิชีวนะได้สร้างพาดหัวข่าวที่น่าตกใจในช่วงหลายปีที่ผ่านมาโดยมีโอกาสที่การรักษาที่กำหนดโดยทั่วไปจะกลายเป็นการลวนลามออกไปจากระฆังเตือนในสถานประกอบการทางการแพทย์

มีการใช้วิธีทดสอบที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นและทีมจากสถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี Okinawa (OIST) เพิ่งค้นพบ

ในกระดาษของพวกเขาที่ตีพิมพ์ใน ACS Sensors นักวิทยาศาสตร์มองไปที่โครงสร้างของจุลินทรีย์ที่เรียกว่า biofilms- เซลล์แบคทีเรียที่รวมเข้าด้วยกันเป็นเมทริกซ์ที่สกปรก

สิ่งเหล่านี้เป็นประโยชน์สำหรับแบคทีเรียแม้จะให้ความต้านทานต่อยาปฏิชีวนะทั่วไป ด้วยคุณสมบัติเช่นนี้ฟิล์มชีวภาพอาจเป็นอันตรายเมื่อปนเปื้อนสภาพแวดล้อมและอุตสาหกรรม ทุกอย่างจากการผลิตอาหารทาให้อุดตันท่อบำบัดน้ำเสีย ฟิล์มชีวภาพอาจกลายเป็นอันตรายถึงตายหากพวกเขาเข้าไปในสถานพยาบาล

การทำความเข้าใจว่าแผ่นชีวะเกิดขึ้นเป็นหัวใจสำคัญในการหาวิธีที่จะเอาชนะพวกเขาได้อย่างไรและการศึกษาครั้งนี้ได้รวบรวมนักวิทยาศาสตร์ของ OIST มาจากพื้นฐานด้านเทคโนโลยีชีวภาพการนาโนวิศวกรรมและการเขียนโปรแกรมเพื่อแก้ไขปัญหาดังกล่าว

ทีมงานได้มุ่งเน้นไปที่จลนพลศาสตร์การผลิตฟิล์มชีวภาพซึ่งเป็นปฏิกิริยาทางชีวเคมีที่ทำให้แบคทีเรียสามารถสร้างโครงสร้างเมทริกซ์ที่เชื่อมโยงกันได้ การรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับปฏิกิริยาของปฏิกิริยาเหล่านี้สามารถบอกได้มากเกี่ยวกับสิ่งที่ยาเสพติดและสารเคมีสามารถนำมาใช้เพื่อต่อต้านการเกิดโรคได้

ไม่มีเครื่องมือสำหรับทีมที่จะช่วยให้พวกเขาสามารถติดตามการเติบโตของฟิล์มชีวภาพได้ด้วยความถี่ที่พวกเขาต้องการเพื่อให้เข้าใจได้อย่างชัดเจน ดังนั้นพวกเขาจึงปรับเปลี่ยนเครื่องมือที่มีอยู่ในแบบของตนเอง

Nikhil Bhalla ทำงานในหน่วย Micro / Bio / Nanofluidics ของ OIST ซึ่งนำโดยศาสตราจารย์ Amy Shen ได้พาไปหา nanoscale เพื่อหาวิธีแก้ปัญหา: "เราสร้างชิพขนาดเล็กที่มีโครงสร้างขนาดเล็กสำหรับ E. coli เพื่อเติบโต" เขากล่าว. "พวกเขาถูกปกคลุมด้วยโครงสร้างนาโนรูปเห็ดที่มีก้านของซิลิคอนไดออกไซด์และฝาปิดทองคำ"

ตอนนี้ทีมงานทั้งหมดต้องทำก็คือหาเชื้อแบคทีเรียที่จะทำงานร่วมกับ ทีมงานของ OIST ได้รับความช่วยเหลือจากดร. บิลโซเดนสตรอมซึ่งเป็นผู้จัดหาหุ้นของ E. coli บนพื้นผิวของชิป nanomushroom สำหรับทีมเพื่อการศึกษา

เมื่อ nanomushrooms เหล่านี้ขึ้นอยู่กับลำแสงที่กำหนดเป้าหมายพวกเขาจะดูดซับด้วยคลื่นเสียงสะท้อนด้วยคลื่นวิทยุ (Resistant Plasmon Resonance - LSPR) จากการวัดความแตกต่างระหว่างความยาวคลื่นแสงที่เข้าและออกจากชิปนักวิทยาศาสตร์สามารถสังเกตการณ์แบคทีเรียที่อยู่รอบ ๆ โครงสร้างเห็ดโดยไม่รบกวนการทดสอบและมีผลต่อผลลัพธ์

ดร. ริคคาร์โด้ฟูรารินักเทคโนโลยีชีวภาพประจำถิ่นของทีมกล่าวว่า "นี่เป็นครั้งแรกที่เราได้ใช้เทคนิคการตรวจจับเชื้อแบคทีเรียเพื่อการศึกษาเซลล์แบคทีเรีย" แต่ปัญหาที่เราพบคือไม่สามารถตรวจสอบได้ในเวลาจริง "

การรับข้อมูลแบบคงที่จากการตั้งค่า LSPR ของพวกเขาเป็นไปได้ แต่ต้องใช้ชุดซอฟต์แวร์ใหม่ทั้งหมดเพื่อให้สามารถใช้งานได้ โชคดีที่ช่างเทคนิควิจัย Kang-yu Chu อยู่ในมือเพื่อให้ความเชี่ยวชาญด้านการเขียนโปรแกรมของเขาแก้ไขปัญหา

"เราทำโปรแกรมการวัดโดยอัตโนมัติพร้อมด้วยการวิเคราะห์ทันทีโดยอาศัยซอฟต์แวร์ที่มีอยู่ซึ่งทำให้เราสามารถประมวลผลข้อมูลได้ด้วยคลิกเดียวลดการทำงานด้วยตนเองลงอย่างมากและแจ้งให้เราแก้ไขปัญหาเกี่ยวกับการทดสอบตามที่เกิดขึ้น" Kang-yu กล่าว.

ตอนนี้ทั้งสามสาขาได้รวมกันเพื่อทำเครื่องมือ benchtop ที่สามารถใช้ในห้องปฏิบัติการได้เกือบทุกห้องและมีแผนการที่จะย่อขนาดเทคโนโลยีให้เป็นอุปกรณ์แบบพกพาที่สามารถนำมาประยุกต์ใช้ในแอพพลิเคชันการทำไบโอเซนเซอร์ได้

ดร. ฟูริอาริกล่าวว่า "การศึกษาเกี่ยวกับจุลินทรีย์ที่เกี่ยวข้องกับทางคลินิกกำลังจะมาถึงต่อไป" ดร. ฟูริอาริกล่าว "การศึกษานี้น่าจะเป็นเครื่องมือที่ยอดเยี่ยมในการทดสอบยาในอนาคตกับแบคทีเรียชนิดต่างๆกัน" อย่างน้อยตอนนี้มนุษย์กำลังเป็นผู้นำในการต่อสู้กับแบคทีเรีย

menu
menu