БРЕЙСГАУ, Германия, 10 ноября 2021 г. - Ссылаясь на рост устойчивости к антибиотикам во всем мире, исследователи из Института методов физических измерений им. Фраунгофера (Fraunhofer IPM), работая вместе с исследователями из Мюнхенского университета Людвига Максимилиана, разработали процесс быстрого выявление патогенов с множественной лекарственной устойчивостью. Этот метод достаточно чувствителен, чтобы можно было использовать одну молекулу ДНК для обнаружения патогена.

Для поиска наиболее эффективного антибиотика часто требуется информация о геноме бактерий, которая обычно недоступна в медицинских учреждениях. Обычно требуется лабораторное тестирование, которое увеличивает время и усложняет поиск. Метод, разработанный исследователями, ускоряет процесс, используя микрожидкостный чип для обнаружения и анализа отдельных молекул. В центре внимания проекта SiBoF (усилители сигнала для флуоресцентных анализов в молекулярной диагностике) лежит простой в использовании метод обнаружения в месте оказания медицинской помощи. Исследователи ожидают, что платформа будет использоваться как часть диагностики в больничных палатах или в медицинской практике в качестве альтернативы общепринятым методам анализа полимеразной цепной реакции.
Компактный прибор для выявления возбудителей с множественной лекарственной устойчивостью выполняет все стадии реакции автоматически и дает результат в течение одного часа. Для обнаружения достаточно даже одной молекулы ДНК. Предоставлено Fraunhofer IPM
Группа исследователей из Германии разработала процесс быстрого обнаружения патогенов с множественной лекарственной устойчивостью. В процессе используется компактное устройство, которое выполняет все стадии реакции автоматически и дает результат в течение одного часа. Для обнаружения достаточно даже одной молекулы ДНК. Любезно предоставлено Fraunhofer IPM.
Портативная компактная испытательная платформа оснащена автоматизированной жидкостной системой, в которой хранятся все необходимые реагенты. Микрожидкостный чип, полученный литьем под давлением, помещается в выдвижной ящик тестовой системы, куда он подается с необходимыми реагентами через жидкостную систему до проведения оптического анализа.

«Мы обнаруживаем часть цепи ДНК возбудителя. Используя наш новый процесс, для этого достаточно даже одной молекулы ДНК, которая связывается с определенным участком микрожидкостного чипа. В чип интегрированы жидкостные каналы, на поверхности которых расположены участки связывания для определенных патогенов », - пояснил Бенедикт Хауэр, руководитель проекта и научный сотрудник Fraunhofer IPM.

Устройство для оказания медицинской помощи оснащено миниатюрным флуоресцентным микроскопом высокого разрешения. Специально разработанное программное обеспечение для анализа изображений идентифицирует отдельные молекулы, что позволяет подсчитывать захваченные целевые молекулы для получения количественного результата. Флуоресценция стимулируется с помощью светодиодов, которые закреплены под картриджем, содержащим жидкостные каналы.

Обычно молекулы ДНК-мишени обнаруживаются с помощью специфических маркеров флуоресценции. В новом методе используются антенны с шариками нанометрового размера, которые усиливают оптические сигналы этих маркеров и устраняют необходимость в химическом усилении с помощью ПЦР.

«Оптические антенны состоят из металлических частиц нанометрового размера, которые концентрируют свет в крошечной области, а также помогают излучать свет - так же, как макроскопические антенны делают с радиоволнами», - сказал Хауэр. Частицы металла химически связаны с поверхностью чипа.

Структура молекул ДНК, которую исследователи классифицировали как ДНК-оригами, удерживает обе наночастицы золота на месте. Между наночастицами структура обеспечивает сайт связывания для соответствующей молекулы-мишени и флюоресцентный маркер. Запатентованная конструкция является основой новой технологии анализа.