BREISGAU, Jerman, 10 November 2021 — Mengutip peningkatan resistensi terhadap antibiotik yang meningkat secara global, para peneliti dari Institut Fraunhofer untuk Teknik Pengukuran Fisik (Fraunhofer IPM), bekerja bersama mereka dari Universitas Ludwig Maximilian Munich, telah mengembangkan proses untuk secara cepat mendeteksi patogen yang resisten terhadap banyak obat. Metode ini cukup sensitif untuk dapat menggunakan satu molekul DNA untuk deteksi patogen.

Menemukan antibiotik yang paling efektif seringkali membutuhkan informasi tentang genom bakteri, yang biasanya tidak tersedia di praktik medis. Pengujian laboratorium biasanya diperlukan, yang menambah waktu dan kerumitan pencarian. Metode yang dikembangkan oleh para peneliti mempercepat proses, menggunakan chip mikofluida untuk mendeteksi dan menganalisis molekul tunggal. Fokus proyek SiBoF (penguat sinyal untuk uji fluoresensi dalam diagnostik molekuler) terletak pada metode deteksi titik perawatan yang mudah digunakan. Para peneliti mengantisipasi platform yang digunakan sebagai bagian dari diagnostik titik perawatan di bangsal rumah sakit atau dalam praktik medis sebagai alternatif untuk analisis reaksi berantai polimerase yang sudah mapan.
Perangkat ringkas untuk mendeteksi patogen yang resistan terhadap banyak obat melakukan semua tahap reaksi secara otomatis dan memberikan hasil dalam waktu satu jam. Bahkan satu molekul DNA saja sudah cukup untuk dideteksi. Courtesy of Fraunhofer IPM
Sebuah tim peneliti di Jerman telah mengembangkan proses untuk mendeteksi patogen yang resistan terhadap banyak obat dengan cepat. Proses ini menggunakan perangkat ringkas yang melakukan semua tahapan reaksi secara otomatis dan memberikan hasil dalam waktu satu jam. Bahkan satu molekul DNA saja sudah cukup untuk dideteksi. Atas perkenan Fraunhofer IPM.
Platform uji yang ringkas dan portabel dilengkapi dengan sistem fluida otomatis, di mana semua reagen yang diperlukan disimpan. Chip mikrofluida cetakan injeksi tergabung dalam laci dalam sistem uji, di mana chip tersebut disuplai dengan reagen yang diperlukan melalui sistem fluida sebelum analisis optik dilakukan.

“Kami mendeteksi bagian dari untai DNA patogen. Dengan menggunakan proses baru kami, bahkan satu molekul DNA yang mengikat ke situs tertentu pada chip mikofluida sudah cukup untuk melakukan ini. Saluran fluida terintegrasi ke dalam chip — permukaannya dilengkapi dengan tempat pengikatan untuk patogen tertentu,” jelas Benedikt Hauer, manajer proyek dan ilmuwan riset di Fraunhofer IPM.

Perangkat titik perawatan dilengkapi mikroskop fluoresensi resolusi tinggi mini. Perangkat lunak analisis gambar yang dikembangkan secara khusus mengidentifikasi molekul tunggal, yang memungkinkan molekul target yang ditangkap dihitung untuk memberikan hasil kuantitatif. Fluoresensi dirangsang menggunakan LED, yang ditempelkan di bawah kartrid yang berisi saluran fluida.

Biasanya, molekul DNA target dideteksi melalui penanda fluoresensi spesifik. Metode baru menggunakan antena dengan manik-manik berukuran nanometer, yang memperkuat sinyal optik dari penanda ini dan menghilangkan ketergantungan pada amplifikasi kimia melalui PCR.

“Antena optik terdiri dari partikel logam berukuran nanometer yang memusatkan cahaya di wilayah kecil dan juga membantu memancarkan cahaya — seperti halnya antena makroskopik dengan gelombang radio,” kata Hauer. Partikel logam secara kimiawi terikat pada permukaan chip.

Sebuah struktur molekul DNA, yang oleh para peneliti diklasifikasikan sebagai origami DNA, menahan kedua nanopartikel emas di tempatnya. Antara nanopartikel, struktur menyediakan situs pengikatan untuk molekul target masing-masing dan penanda fluoresensi. Desain yang dipatenkan memberikan dasar untuk teknologi pengujian baru.