Optofluidic-apparaat maakt detectie van afzonderlijke moleculen mogelijk

BREISGAU, Duitsland, 10 november 2021 — Onder verwijzing naar de toegenomen resistentie tegen antibiotica die wereldwijd toeneemt, hebben onderzoekers van het Fraunhofer Institute for Physical Measurement Techniques (Fraunhofer IPM), samen met die van de Ludwig Maximilian University in München, een proces ontwikkeld om snel het opsporen van multiresistente ziekteverwekkers. De methode is gevoelig genoeg om een ​​enkel molecuul DNA te kunnen gebruiken voor de detectie van pathogenen.

Het vinden van het meest effectieve antibioticum vereist vaak informatie over het genoom van de bacterie, die doorgaans niet beschikbaar is in medische praktijken. Meestal zijn laboratoriumtests vereist, wat tijd en complexiteit aan het zoeken toevoegt. De door de onderzoekers ontwikkelde methode versnelt het proces, waarbij een microfluïdische chip wordt gebruikt om afzonderlijke moleculen te detecteren en te analyseren. De focus van het SiBoF-project (signaalversterkers voor fluorescentiebepalingen in moleculaire diagnostiek) ligt op een gebruiksvriendelijke point-of-care-detectiemethode. De onderzoekers verwachten dat het platform zal worden gebruikt als onderdeel van point-of-care-diagnostiek op ziekenhuisafdelingen of in medische praktijken als alternatief voor de gevestigde polymerasekettingreactieanalyses.
Het compacte apparaat voor het detecteren van multiresistente ziekteverwekkers voert alle stadia van de reactie automatisch uit en geeft binnen een uur een resultaat. Zelfs een enkel DNA-molecuul is voldoende voor detectie. Met dank aan Fraunhofer IPM
Een team van onderzoekers in Duitsland heeft een proces ontwikkeld voor het snel detecteren van multiresistente pathogenen. Het proces maakt gebruik van een compact apparaat dat alle fasen van de reactie automatisch uitvoert en binnen een uur een resultaat oplevert. Zelfs een enkel DNA-molecuul is voldoende voor detectie. Met dank aan Fraunhofer IPM.
Het draagbare, compacte testplatform is uitgerust met een geautomatiseerd vloeistofsysteem, waarin alle benodigde reagentia zijn opgeslagen. De spuitgegoten microfluïdische chip is ingebouwd in een lade in het testsysteem, waar het via het fluïdische systeem wordt voorzien van de benodigde reagentia voordat optische analyse plaatsvindt.

“We detecteren een deel van de DNA-streng van de ziekteverwekker. Met ons nieuwe proces is zelfs een enkel molecuul DNA dat bindt aan een specifieke plaats op de microfluïdische chip voldoende om dit te doen. Fluïdische kanalen zijn geïntegreerd in de chip - waarvan de oppervlakken zijn voorzien van bindingsplaatsen voor specifieke pathogenen", legt Benedikt Hauer, projectmanager en onderzoekswetenschapper bij Fraunhofer IPM uit.

Het point-of-care-apparaat is voorzien van een geminiaturiseerde fluorescentiemicroscoop met hoge resolutie. Specifiek ontwikkelde software voor beeldanalyse identificeert afzonderlijke moleculen, waardoor de gevangen doelwitmoleculen kunnen worden geteld om een ​​kwantitatief resultaat te leveren. De fluorescentie wordt gestimuleerd met behulp van LED's, die zijn aangebracht onder de cartridge die de vloeistofkanalen bevat.

Gewoonlijk worden doelwit-DNA-moleculen gedetecteerd door middel van specifieke fluorescentiemarkers. De nieuwe methode maakt gebruik van antennes met kralen van nanometerformaat, die de optische signalen van deze markers versterken en de afhankelijkheid van chemische versterking via PCR elimineren.

"De optische antennes bestaan ​​uit metaaldeeltjes van nanometerformaat die licht concentreren in een klein gebied en ook helpen om het licht uit te stralen - net zoals macroscopische antennes doen met radiogolven," zei Hauer. De metaaldeeltjes zijn chemisch gebonden aan het oppervlak van de chip.

Een structuur van DNA-moleculen, die de onderzoekers classificeerden als DNA-origami, houdt beide gouden nanodeeltjes op hun plaats. Tussen de nanodeeltjes biedt de structuur een bindingsplaats voor het respectievelijke doelmolecuul en een fluorescentiemarker. Het gepatenteerde ontwerp vormt de basis voor de nieuwe testtechnologie.


Posttijd: 14 december-2021


Leave Your Message