Попередження: Ця сторінка є перекладом цієї сторінки оригінально англійською мовою. Зверніть увагу, оскільки переклади генеруються машинами, не те, що всі переклади будуть ідеальними. Цей веб-сайт та його сторінки призначені для читання англійською мовою. Будь-які переклади цього веб-сайту та його веб-сторінок можуть бути неточними та неточними повністю або частково. Цей переклад надається для зручності.
Бактеріальні інфекції є зростаючою загрозою для світового здоров'я населення. Здатність швидко виявляти інфекції в потенційно небезпечних для життя станах, таких як сепсис, життєво необхідна.
Дослідники запровадили нові методи виявлення, які можуть за лічені хвилини успішно визначити та відрізнити здорові та нежиттєздатні бактерії, потенційно врятувавши життя та гроші.
Кредит зображення: nobeastsofierce/Shutterstock.com
Важливе значення бактеріального тесту
Сучасна медична практика значною мірою покладається на бактеріальні дослідження. При прогресуючих інфекціях, таких як сепсис, рівень смертності зростає на 8% за годину відкладеного лікування.
Хоча до 30% тих, хто страждає на інфекції сечовивідних шляхів, не діагностуються за допомогою щупків, особливо у тих, хто має нижчий рівень інфекції.
У будь-якому випадку затримка діагностики може призвести до небезпечних для життя наслідків, оскільки інфекція продовжує утверджуватися. Подібним чином затримки у визначенні випадків забруднення промислових зразків можуть призвести до несприятливих економічних результатів.
Типові методи бактеріального виявлення включають імуносорбентний аналіз, культивування на пластинах та ланцюгову реакцію, пов’язану з ферментами. Хоча тести розглядаються на предмет їх чутливості та точності, лікарям доведеться чекати кілька днів для отримання результатів.
Нові дослідження мали на меті вирішити ці проблеми, поєднуючи математичне моделювання, біологію та керівні принципи, щоб створити новий метод виявлення життєздатних бактерій.
Надшвидка технологія виявлення бактерій
Дослідження електричних характеристик клітини у відповідь на вплив зовнішніх електричних полів, відомих як біоелектричність, є центральним для сучасного дослідження.
Як предмет, дослідження бактеріальної біоелектрики є дуже сучасним, але в результаті дослідники виявили, що бактеріям потрібен постійний потенціал спокою, щоб розмножуватися та використовувати приблизно половину своєї енергії для підтримки цього балансу.
Раніше для визначення проліферативної здатності використовували одноклітинні мембранні дослідження флуорофорно-опосередкованої та інтервальної мікроскопії. Одне питання таких досліджень полягає в тому, що потенційні зміни мембрани можуть відбуватися в різних ситуаціях, створюючи узагальнені результати, якщо спочатку не провести повне калібрування.
Група дослідників з Уорікського університету спостерігала зміни мембранного потенціалу та проліферації клітин у відповідь на електричну стимуляцію за допомогою спеціально розробленого пристрою для двох видів бактерій, Bacillus subtilis (B. subtilis) та кишкової палички (Escherichia Coli).
Для спостереження при поглинанні проліферуючих бактерій, пофарбованих флуоресцентними молекулами, що використовуються як індикатори напруги мембрани, використовували методику, яка називається фазово-контрастною проміжною мікроскопією.
Після введення 2,5-секундного електричного імпульсу спостерігалася інтенсивна флуоресценція, що вказує на те, що внутрішня частина клітини бактерій була більш негативно заряджена порівняно з зовнішньою.
Частина клітин зазнавала впливу ультрафіолету - відомого інгібітора росту бактерій. Це порушення росту було підтверджено за допомогою фазово-контрастної мікроскопії з уповільненим періодом.
Також були ідентифіковані контрольні клітини, і під впливом ідентичного стимулу опромінені клітини деполяризувались, а інші клітини гіперполяризували. Це створило різницю між здоровими та нежиттєздатними бактеріями.
Вважалося, що цей рух спричинений зміною потенціалу мембрани спокою у пошкоджених клітинах та передбачений за допомогою розширеної моделі нейронів у дослідженнях.
Дослідники обробляли змішану культуру двох видів бактерій антибіотиком, ванкоміцином, який пригнічує ріст лише B. subtilis. Стимуляція обох видів призвела до гіперполяризації та деполяризації E. coil та B. subtilis, відповідно.
Те саме спостерігалося при обробці зразків протонофором або етанолом, що призвело до пошкодження клітин. Цей метод можна використовувати на додаток до селективної культури для визначення стійкості до антибіотиків.
Наслідки досліджень
Джеймс Стратфорд, провідний автор дослідження, зазначив, що "створена нами система може дати результати, подібні до кількості пластин, що використовується в медичних та промислових випробуваннях, але швидше в 20 разів.
Це може врятувати життя багатьох людей, а також принести користь економіці, виявивши забруднення у виробничих процесах ".
В результаті досліджень очікується, що промислові пристрої будуть доступні для клінічного та комерційного використання для оперативного визначення живих бактерій та дослідження впливу на антибіотики в культурах.
Швидке колориметричне виявлення
Сучасні дослідження в цій галузі використовують методи виявлення, що включають використання хімічних сенсорних, включаючи колориметричні методи виявлення. Такі методи розглядаються для зручності використання та здатності визначати бактерії без необхідності в додатковому обладнанні.
Кредит зображення: Kallayanee Naloka/Shutterstock.com
Нещодавнє дослідження повідомило про нову методику, яка називається бактеріальним пригніченням реакції, каталізованої GOX (BIGR), яка може швидко виявити широкий спектр живих видів бактерій.
Дослідники з Шанхайського університету Цзяо Пінцера за допомогою цієї методики визначали пуллорум, кишкову паличку, Enterococcus faecalis, золотистий стафілокок та мутантний стрептокок Salmonella.
Аналіз використовував метаболізм глюкози кожної бактерії та дозволяв виявляти види за допомогою виявленого ока. Порівняно з традиційними техніками, автори відзначають, що для проведення тесту потрібно 20 хвилин і потрібно лише три мікролітри зразка.
Автори роблять висновок, що «нинішня платформа має великий потенціал для швидкого виявлення бактерій у клініці та оцінки життєздатності бактерій. Подальший розвиток нашого дослідження буде зосереджений на підвищенні чутливості за допомогою нового колориметричного субстрату ".
Дослідники з університету Гашона розробили подібну колориметричну техніку з використанням наночастинок. Ця методика змогла кількісно визначити кишкову паличку та золотистий стафілокок, відстежуючи зменшення зміни кольору, використовуючи оголене око та спектрофотометрію протягом приблизно 10 хвилин.
Метод спирається на активність магнітних наночастинок, покритих хітозаном, які при інкубації із зразком, що містить бактерії, призводять до зменшення пероксидазоподібної активності.
Як і попередня колориметрична методика, представлений аналіз, на думку авторів, має великий потенціал для швидкої діагностики бактеріальних інфекцій широкого спектру в домашніх умовах, різко скорочуючи час очікування та рятуючи життя.
Посилання та подальше читання
- Stratford, J.P., Edwards, C.L., Ghanshyam, M.J., Malyshev, D., Delise, M.A., Hayashi, Y., and Asally, M. (2019). Динаміка потенціалу бактеріальної мембрани з потенціалом відповідає здатності клітинної проліферації. Праці Національної академії наук, 116 (19), 9552-9557. https://doi.org/10.1073/pnas.1901788116
- Alamer, S., Eissa, S., Chinnappan, R., Herron, P., і Zourob, M. (2018). Швидкий колориметричний імунологічний аналіз на основі лактоферрину на ватних паличках для виявлення патогенних бактерій, що передаються їжею. Таланта, 185, 275-280. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2018.03.072
- Sun, J., Huang, J., Li, Y., Lv, J., and Ding, X. (2019). Простий і швидкий колориметричний метод виявлення бактерій, заснований на пригніченні бактеріями реакції, що каталізується глюкозооксидазою. Таланта, 197, 304-309. Дой: https://doi.org/10.1016/j.talanta.2019.01.039
- Ле, Т.Н., Тран, Т.Д., і Кім, М.І. (2020). Зручний колориметричний метод виявлення бактерій за допомогою магнітних наночастинок, покритих хитозаном. Наноматеріали, 10 (1), 92. Doi: 10.3390/nano10010092
Подальше читання
Цитати
Будь ласка, використовуйте один із наступних форматів, щоб цитувати цю статтю у своєму есе, роботі чи доповіді:
Беннет, Хлоя. (2020, 15 квітня). Досягнення технологій у виявленні бактерій. Новини-Медичні. Отримано 07 січня 2021 року з https://www.news-medical.net/health/Technology-Advances-in-Bacteria-Detection.aspx.
Беннет, Хлоя. "Досягнення технологій у виявленні бактерій". Новини-Медичні. 07 січня 2021 року. .
Беннет, Хлоя. "Досягнення технологій у виявленні бактерій". Новини-Медичні. https://www.news-medical.net/health/Technology-Advances-in-Bacteria-Detection.aspx. (доступ 7 січня 2021).
Беннет, Хлоя. 2020. Досягнення технологій у виявленні бактерій. News-Medical, переглянуто 07 січня 2021 р., Https://www.news-medical.net/health/Technology-Advances-in-Bacteria-Detection.aspx.
News-Medical.Net надає цю медичну інформаційну послугу відповідно до цих умов. Зверніть увагу, що медична інформація, розміщена на цьому веб-сайті, призначена для підтримки, а не для заміщення стосунків між пацієнтом та лікарем/лікарем та медичної консультації, яку вони можуть надати.
News-Medical.net - Сайт AZoNetwork