BREISGAU, Γερμανία, 10 Νοεμβρίου 2021 — Επικαλούμενοι την αυξημένη αντοχή στα αντιβιοτικά παγκοσμίως, ερευνητές από το Fraunhofer Institute for Physical Measurement Techniques (Fraunhofer IPM), που εργάζονται μαζί με εκείνους από το Πανεπιστήμιο Ludwig Maximilian του Μονάχου, ανέπτυξαν μια διαδικασία ταχείας ανίχνευση πολυανθεκτικών παθογόνων. Η μέθοδος είναι αρκετά ευαίσθητη ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα μόνο μόριο DNA για την ανίχνευση παθογόνων.

Η εύρεση του πιο αποτελεσματικού αντιβιοτικού απαιτεί συχνά πληροφορίες σχετικά με το γονιδίωμα των βακτηρίων, οι οποίες συνήθως δεν είναι διαθέσιμες στα ιατρικά ιατρεία. Συνήθως απαιτείται εργαστηριακή δοκιμή, η οποία προσθέτει χρόνο και πολυπλοκότητα στην αναζήτηση. Η μέθοδος που αναπτύχθηκε από τους ερευνητές επιταχύνει τη διαδικασία, χρησιμοποιώντας ένα μικρορευστο τσιπ για την ανίχνευση και ανάλυση μεμονωμένων μορίων. Η εστίαση του έργου SiBoF (ενισχυτές σήματος για προσδιορισμούς φθορισμού στη μοριακή διάγνωση) βρίσκεται σε μια εύχρηστη μέθοδο ανίχνευσης σημείου φροντίδας. Οι ερευνητές αναμένουν ότι η πλατφόρμα θα χρησιμοποιηθεί ως μέρος της διάγνωσης σημείου φροντίδας σε νοσοκομειακούς θαλάμους ή σε ιατρικές πρακτικές ως εναλλακτική λύση στις καθιερωμένες αναλύσεις αλυσιδωτής αντίδρασης πολυμεράσης.
Η συμπαγής συσκευή για την ανίχνευση πολυανθεκτικών παθογόνων παραγόντων εκτελεί όλα τα στάδια της αντίδρασης αυτόματα και παρέχει αποτέλεσμα εντός μίας ώρας. Ακόμη και ένα μόνο μόριο DNA είναι αρκετό για ανίχνευση. Ευγενική προσφορά της Fraunhofer IPM
Μια ομάδα ερευνητών στη Γερμανία ανέπτυξε μια διαδικασία για την ταχεία ανίχνευση πολυανθεκτικών παθογόνων παραγόντων. Η διαδικασία χρησιμοποιεί μια συμπαγή συσκευή που εκτελεί όλα τα στάδια της αντίδρασης αυτόματα και παρέχει ένα αποτέλεσμα μέσα σε μία ώρα. Ακόμη και ένα μόνο μόριο DNA είναι αρκετό για ανίχνευση. Ευγενική προσφορά της Fraunhofer IPM.
Η φορητή, συμπαγής πλατφόρμα δοκιμής είναι εξοπλισμένη με ένα αυτοματοποιημένο σύστημα υγρών, στο οποίο αποθηκεύονται όλα τα απαραίτητα αντιδραστήρια. Το μικρορευστοποιημένο τσιπ χυτευμένο με έγχυση ενσωματώνεται σε ένα συρτάρι του συστήματος δοκιμής, όπου τροφοδοτείται με τα απαραίτητα αντιδραστήρια μέσω του υγρού συστήματος πριν από την οπτική ανάλυση.

«Ανιχνεύουμε μέρος του κλώνου DNA του παθογόνου. Χρησιμοποιώντας τη νέα μας διαδικασία, ακόμη και ένα μόνο μόριο DNA που δεσμεύεται σε μια συγκεκριμένη θέση στο μικρορευστικό τσιπ είναι αρκετό για να γίνει αυτό. Τα κανάλια υγρών είναι ενσωματωμένα στο τσιπ - οι επιφάνειες του οποίου είναι ασταρωμένα με θέσεις δέσμευσης για συγκεκριμένα παθογόνα», εξήγησε ο Benedikt Hauer, διευθυντής έργου και ερευνητής στο Fraunhofer IPM.

Η συσκευή point-of-care διαθέτει μικροσκόπιο φθορισμού υψηλής ανάλυσης σε μικρογραφία. Το λογισμικό ανάλυσης εικόνας που έχει αναπτυχθεί ειδικά προσδιορίζει μεμονωμένα μόρια, γεγονός που επιτρέπει την καταμέτρηση των δεσμευμένων μορίων-στόχων για την παροχή ποσοτικού αποτελέσματος. Ο φθορισμός διεγείρεται χρησιμοποιώντας LED, τα οποία είναι τοποθετημένα κάτω από το φυσίγγιο που περιέχει τα κανάλια ρευστού.

Συνήθως, τα μόρια στόχου DNA ανιχνεύονται μέσω ειδικών δεικτών φθορισμού. Η νέα μέθοδος χρησιμοποιεί κεραίες με σφαιρίδια μεγέθους νανομέτρων, τα οποία ενισχύουν τα οπτικά σήματα αυτών των δεικτών και εξαλείφουν την εξάρτηση από τη χημική ενίσχυση μέσω PCR.

«Οι οπτικές κεραίες αποτελούνται από μεταλλικά σωματίδια μεγέθους νανομέτρων που συγκεντρώνουν το φως σε μια μικροσκοπική περιοχή και βοηθούν επίσης στην εκπομπή του φωτός - όπως κάνουν οι μακροσκοπικές κεραίες με τα ραδιοκύματα», είπε ο Χάουερ. Τα μεταλλικά σωματίδια συνδέονται χημικά στην επιφάνεια του τσιπ.

Μια δομή μορίων DNA, τα οποία οι ερευνητές ταξινόμησαν ως οριγκάμι DNA, συγκρατεί και τα δύο νανοσωματίδια χρυσού στη θέση τους. Μεταξύ των νανοσωματιδίων, η δομή παρέχει μια θέση δέσμευσης για το αντίστοιχο μόριο στόχο και έναν δείκτη φθορισμού. Ο πατενταρισμένος σχεδιασμός παρέχει τη βάση για τη νέα τεχνολογία προσδιορισμού.