BREISGAU, Njemačka, 10. novembra 2021. — Navodeći povećanu otpornost na antibiotike u globalnom porastu, istraživači sa Fraunhofer instituta za fizičke mjerne tehnike (Fraunhofer IPM), koji rade zajedno s onima sa Univerziteta Ludwig Maximilian iz Minhena, razvili su proces za brzo otkrivanje višestruko rezistentnih patogena. Metoda je dovoljno osjetljiva da može koristiti jednu molekulu DNK za otkrivanje patogena.

Pronalaženje najefikasnijeg antibiotika često zahtijeva informacije o genomu bakterije, koje obično nisu dostupne u medicinskim praksama. Obično je potrebno laboratorijsko testiranje, što dodaje vrijeme i složenost pretraživanju. Metoda koju su razvili istraživači ubrzava proces, koristeći mikrofluidni čip za otkrivanje i analizu pojedinačnih molekula. Fokus projekta SiBoF (pojačivači signala za fluorescentne testove u molekularnoj dijagnostici) leži na metodi detekcije na mjestu gdje se može lako koristiti. Istraživači predviđaju da će se platforma koristiti kao dio dijagnostike na bolničkim odjeljenjima ili u medicinskim praksama kao alternativa uspostavljenim analizama lančane reakcije polimeraze.
Kompaktni uređaj za otkrivanje patogena otpornih na više lijekova automatski izvodi sve faze reakcije i daje rezultat u roku od jednog sata. Čak je i jedan molekul DNK dovoljan za detekciju. Ljubaznošću Fraunhofer IPM
Tim istraživača u Njemačkoj razvio je proces za brzo otkrivanje patogena otpornih na više lijekova. Proces koristi kompaktni uređaj koji automatski izvodi sve faze reakcije i daje rezultat u roku od jednog sata. Čak je i jedan molekul DNK dovoljan za detekciju. Ljubaznošću Fraunhofer IPM.
Prijenosna, kompaktna platforma za testiranje opremljena je automatiziranim fluidnim sistemom u kojem su pohranjeni svi potrebni reagensi. Injekcioni mikrofluidni čip je ugrađen u fioku u sistemu za testiranje, gde se snabdeva potrebnim reagensima kroz fluidni sistem pre nego što se obavi optička analiza.

“Detektiramo dio lanca DNK patogena. Koristeći naš novi proces, čak je i jedan molekul DNK koji se veže za određeno mjesto na mikrofluidnom čipu dovoljan da to učini. Fluidni kanali su integrisani u čip — čije su površine premazane vezivnim mestima za specifične patogene,” objasnio je Benedikt Hauer, menadžer projekta i naučnik u Fraunhofer IPM.

Uređaj za njegu ima minijaturni fluorescentni mikroskop visoke rezolucije. Posebno razvijen softver za analizu slike identifikuje pojedinačne molekule, što omogućava da se uhvaćeni ciljni molekuli prebroje kako bi se dobio kvantitativni rezultat. Fluorescencija se stimuliše pomoću LED dioda, koje su pričvršćene ispod kertridža koji sadrži fluidne kanale.

Obično se ciljni molekuli DNK detektuju pomoću specifičnih fluorescentnih markera. Nova metoda koristi antene sa perlama veličine nanometara, koje pojačavaju optičke signale ovih markera i eliminišu oslanjanje na hemijsko pojačanje putem PCR-a.

“Optičke antene se sastoje od nanometarskih metalnih čestica koje koncentrišu svjetlost u sićušnom području i također pomažu da emituju svjetlost – slično kao što makroskopske antene rade s radio valovima”, rekao je Hauer. Metalne čestice su hemijski vezane za površinu čipa.

Struktura molekula DNK, koju su istraživači klasificirali kao DNK origami, drži obje nanočestice zlata na mjestu. Između nanočestica, struktura obezbeđuje mesto vezivanja za odgovarajući ciljni molekul i marker fluorescencije. Patentirani dizajn pruža osnovu za novu tehnologiju ispitivanja.