Çipler, ışık ve kodlama, çarpma bakterilerinde ön çizgiyi hareket ettirir
Bakterilere karşı bitmek bilmeyen mücadele, uyuşturucu araştırmalarında üstünlük sağlayabilecek bir aracın duyurulmasıyla insanlığın lehine bir dönüş yaptı.
Son yıllarda antibiyotiklere karşı bakteriyel direnç endişe verici başlıklar ortaya çıkarmıştır ve tıbbi tedavilerde alarm reçetelerinin eski haline getirilmesi için yaygın olarak reçete edilen tedaviler beklenmektedir.
Yenilikleri test etmenin daha etkili yolları umutsuzca ihtiyaç duyulmaktadır ve Okinawa Bilim ve Teknoloji Yüksek Lisans Enstitüsünden (OIST) bir ekip yeni bir tane bulmuştur.
ACS Sensörlerinde yayınlanan makalelerinde bilim adamları, biyofilmler adı verilen mikrobik bir yapıya bakmaktadırlar.
Bunlar bakteriler için avantajlıdır, hatta geleneksel antibiyotiklere direnç kazandırır. Bu gibi özelliklerle, biyofilmler çevreleri ve endüstrileri kirlettiklerinde tehlikeli olabilirler; Gıda üretimini kirletmekten kanalizasyon arıtma borularına tıkanmaya kadar her şey. Biyofilmler, tıbbi tesislere girmeleri halinde de ölümcül olabilirler.
Biyofilmlerin nasıl oluştuğunu anlamak, onları yenmenin yollarını bulmak için bir anahtardır ve bu çalışma, biyoteknoloji, nano-mühendislik ve yazılım programlamasının arka planından OIST bilim adamlarını bir araya getirmiştir.
Ekip, biyofilm montaj kinetiğine odaklandı - bakterilerin bağlı matris yapısını üretmesine izin veren biyokimyasal reaksiyonlar. Bu reaksiyonların nasıl işlediğine dair istihbarat toplamak, uyuşturucu ve kimyasalların bunlara karşı koymak için ne şekilde kullanılabileceği hakkında çok şey söyleyebilir.
Takımın, biyofilm gelişimini, bunların net bir şekilde anlaşılması için ihtiyaç duydukları sıklıkta izleyebilmelerini sağlayacak hiçbir araç mevcut değildi. Böylece, mevcut bir aracı kendi tasarımlarına değiştirdiler.
Prof. Amy Shen liderliğindeki OIST Mikro / Bio / Nanoakışkan Biriminde çalışan Dr. Nikhil Bhalla, bir çözüm bulmak için nano ölçeğe geçti: “E. coli'nin büyümesi için küçük yapılara sahip küçük parçalar oluşturduk” dedi.. "Bir mantar dioksit ve bir altın kap ile mantar şeklinde nano yapılarda kaplıdırlar."
Artık tüm takımın çalışması gereken bazı bakteriler bulmaktı. OIST'in Yapısal Hücresel Biyoloji Birimi'ne ulaşan ekip, takım çalışması için nanomushroom çipleri yüzeyinde E. coli stokları sağlayan Dr. Bill Söderström tarafından desteklendi.
Bu nanomushroom'lar hedeflenen bir ışık demetine maruz kaldıklarında, Lokalize Yüzey Plazmon Rezonansı (LSPR) tarafından emilirler. Çipin içine giren ve çıkan ışık dalga boyları arasındaki farkı ölçerek, bilim adamları, test yapılarını bozmadan ve sonuçlarını etkilemeden mantar yapıları etrafında büyüyen bakterilerin gözlemlerini yapabilirler.
Ekibin yerleşik biyoteknoloji uzmanı Dr. Riccardo Funari, “Bu algılama tekniğini bakteriyel hücreleri incelemek için ilk defa kullandık” diyor ancak “bulduğumuz problem gerçek zamanda izleyemediğimizdi.”
LSPR kurulumlarından sürekli bir veri akışı elde etmek mümkün, ancak işlevsel hale getirmek için yepyeni bir yazılım seti gerekiyordu. Neyse ki, araştırma teknisyeni Kang-yu Chu, programlama uzmanlığını problemle karşılamaya hazırdı.
"Verileri tek bir tıklamayla işlememize olanak tanıyan mevcut yazılıma dayalı anlık analiz ile bir otomatik ölçüm programı yaptık. Bu, elle yapılan çalışmaları büyük ölçüde azalttı ve deneyle ilgili sorunları çözmemize izin verdi, " diyor Kang-yu.
Şimdi bu üç disiplin, neredeyse her laboratuvarda kullanılabilen bir tezgah takımı yapmak için bir araya geldi ve teknolojiyi, büyük bir dizi biyoalgılama uygulamasında kullanılabilecek portatif bir cihaza küçültme planları var.
Funari, “Klinik olarak ilgili mikroorganizmalar üzerine çalışmalar gelecek” diyor ve “uygulamalar konusunda gerçekten heyecanlıyız. Bu, çok çeşitli bakteri türlerinde gelecekteki ilaçları test etmek için harika bir araç olabilir.” Şimdilik en azından, insanlar bakteriyel savaşta başı çekiyorlar.