Внимание: Тази страница е превод на тази страница първоначално на английски. Моля, обърнете внимание, тъй като преводите се генерират от машини, не че всички преводи ще бъдат перфектни. Този уебсайт и неговите страници са предназначени за четене на английски език. Всички преводи на този уебсайт и неговите уеб страници могат да бъдат неточни и неточни изцяло или частично. Този превод е предоставен за удобство.
Бактериалните инфекции са нарастваща заплаха за общественото здраве в световен мащаб. Способността за бързо откриване на инфекции при потенциално животозастрашаващи състояния като сепсис е жизненоважна.
Изследователите са въвели нови техники за откриване, които могат успешно да определят и различават здрави и нежизнеспособни бактерии за броени минути, потенциално спасявайки човешки живот и пари.
Кредит за изображение: nobeastsofierce/Shutterstock.com
Важното на бактериалния тест
Съвременната медицинска практика разчита основно на бактериални изследвания. При прогресиращи инфекции като сепсис смъртността се увеличава с 8% на час забавено лечение.
Докато до 30% от пациентите с инфекции на пикочните пътища не са диагностицирани с помощта на пръчки, особено при тези с по-ниски нива на инфекция.
И в двата случая забавянето на диагнозата може да доведе до животозастрашаващи последици, тъй като инфекцията продължава да се установява. По същия начин, забавянето при определяне на случаи на замърсяване в промишлени проби може да доведе до неблагоприятни икономически резултати.
Типичните техники за откриване на бактерии включват ензимно свързан имуносорбентен анализ, култивиране на плочки и полимеразна верижна реакция. Докато тестовете се считат за тяхната чувствителност и точност, лекарите трябва да изчакат няколко дни за резултати.
Възникващите изследвания имат за цел да се справят с тези проблеми, съчетавайки математическо моделиране, биология и ръководни принципи, за да създадат нов метод за откриване на жизнеспособни бактерии.
Ултра бърза технология за откриване на бактерии
Изследването на електрическите характеристики на клетката в отговор на излагане на външни електрически полета, известно като биоелектричество, е от основно значение за настоящото изследване.
Като обект изследванията на бактериалната биоелектричност са много съвременни, но в резултат на това изследователите са открили, че бактериите се нуждаят от постоянен потенциал за почивка, за да се възпроизвеждат и използват приблизително половината от енергията си, за да поддържат този баланс.
Преди това за определяне на пролиферативния капацитет са използвани едноклетъчни мембранни изследвания на флуорофор-медиирана и забавена микроскопия. Един от проблемите при такива проучвания е, че потенциални мембранни промени могат да възникнат в различни ситуации, създавайки обобщени резултати, ако първо не се извършат пълни калибрации.
Екип от изследователи от Университета в Уоруик наблюдава промените в мембранния потенциал и клетъчната пролиферация в отговор на електрическа стимулация, използвайки специално разработено устройство при два вида бактерии, Bacillus subtilis (B. subtilis) и Escherichia Coli (Escherichia Coli).
Използвана е техника, наречена фазова контрастна микроскопия със закъснение, за да се наблюдава при абсорбиране на пролифериращи бактерии, оцветени флуоресцентни молекули, използвани като индикатори за мембранното напрежение.
След прилагане на 2,5 секунден електрически импулс се наблюдава интензивна флуоресценция, показваща, че вътрешността на бактериалната клетка е по-отрицателно заредена в сравнение с външната.
Част от клетките са били изложени на ултравиолетова светлина - известен инхибитор на бактериалния растеж. Това увреждане на растежа е валидирано с помощта на фазова контрастна микроскопия с изтичане на времето.
Контролните клетки също бяха идентифицирани и подложени на идентичния стимул, облъчените клетки бяха деполяризирани, а останалите клетки хиперполяризирани. Това създава разлика между здрави и нежизнеспособни бактерии.
Аргументира се, че това движение е причинено от промяна в потенциала на мембраната в покой в увредените клетки и че се очаква с помощта на разширения невронен модел в изследванията.
Изследователите са лекували смесена култура от двата вида бактерии с антибиотик, ванкомицин, който инхибира растежа само на B. subtilis. Стимулирането на двата вида доведе до хиперполяризация и деполяризация съответно на E. coil и B. subtilis.
Същото се наблюдава, когато пробите се третират с протонофор или етанол, което води до увреждане на клетките. Този метод може да се използва в допълнение към селективната култура за определяне на антибиотична резистентност.
Изследвания
Джеймс Стратфорд, водещ автор на изследването, отбеляза, че „създадената от нас система може да даде резултати, подобни на броя на плочите, използван в медицинските и индустриални тестове, но над 20 пъти по-бърз.
Това може да спаси живота на много хора и също така да бъде от полза за икономиката, като открие замърсяване в производствените процеси. "
В резултат на изследването се очаква промишлените устройства да бъдат достъпни за клинична и търговска употреба, за да се определят незабавно живите бактерии и да се изследват ефектите върху антибиотиците в културите.
Бързо колориметрично откриване
Съвременните изследвания в тази област използват техники за откриване, включващи използването на химически сензорни, включително колориметрични методи за откриване. Такива методи се разглеждат за лекота на използване и способност за определяне на бактерии, без да е необходимо допълнително оборудване.
Кредит за изображение: Kallayanee Naloka/Shutterstock.com
Неотдавнашно проучване докладва за нова техника, наречена Бактериално инхибиране на GOX-катализирана реакция (BIGR), която може бързо да открие широк спектър от живи бактериални видове.
Изследователи от университета в Шанхай Jiao Pincer са използвали техниката за определяне на pullorum, Escherichia Coli, Enterococcus faecalis, Staphylococcus aureus и Salmonella mutant streptococcus.
Анализът използва метаболизма на всяка бактерия на глюкозата и позволява откриване на видове с помощта на откритото око. В сравнение с традиционните техники, авторите отбелязват, че тестът отнема 20 минути за извършване и изисква само три микролитра проба.
Авторите заключават, че „настоящата платформа има голям потенциал за бързо откриване на бактерии в клиниката и оценка на жизнеспособността на бактериите. Бъдещото развитие на нашето проучване ще се фокусира върху подобряване на чувствителността с помощта на нов колориметричен субстрат. "
Изследователи от университета Gachon са разработили подобна колориметрична техника, използваща наночастици. Техниката е в състояние да определи количествено Escherichia Coli и Staphylococcus aureus чрез наблюдение на намаляването на промяната в цвета, използвайки голо око и спектрофотометрия в рамките на приблизително 10 минути.
Методът разчита на активността на покритите с хитозан магнитни наночастици, които при инкубиране с проба, съдържаща бактерии, водят до намаляване на пероксидазноподобната активност.
Подобно на предишната колориметрична техника, представеният анализ се предлага от авторите да има голям потенциал за бързо диагностициране на широкоспектърни бактериални инфекции у дома, драстично намалявайки времето за изчакване и спасявайки животи.
Препратки и допълнително четене
- Stratford, J.P., Edwards, C.L., Ghanshyam, M.J., Malyshev, D., Delise, M.A., Hayashi, Y. и Asally, M. (2019). Електрически индуцираната бактериална мембранно-потенциална динамика съответства на способността на клетъчната пролиферация. Известия на Националната академия на науките, 116 (19), 9552-9557. https://doi.org/10.1073/pnas.1901788116
- Alamer, S., Eissa, S., Chinnappan, R., Herron, P. и Zourob, M. (2018). Бърз колориметричен сандвич имуноанализ на основата на лактоферин върху памучни тампони за откриване на хранителни патогенни бактерии. Таланта, 185, 275-280. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2018.03.072
- Sun, J., Huang, J., Li, Y., Lv, J. и Ding, X. (2019). Прост и бърз колориметричен метод за откриване на бактерии, базиран на бактериално инхибиране на катализирана от глюкоза оксидаза реакция. Таланта, 197, 304-309. Doi: https://doi.org/10.1016/j.talanta.2019.01.039
- Le, T.N., Tran, T.D. и Kim, M.I. (2020 г.). Удобен колориметричен метод за откриване на бактерии с помощта на покрити с хитозан магнитни наночастици. Наноматериали, 10 (1), 92. Doi: 10.3390/nano10010092
Допълнителна информация
Цитати
Моля, използвайте един от следните формати, за да цитирате тази статия във вашето есе, доклад или доклад:
Бенет, Клои. (2020 г., 15 април). Напредъкът в технологиите при откриване на бактерии. Новини-Медицински. Получено на 07 януари 2021 г. от https://www.news-medical.net/health/Technology-Advances-in-Bacteria-Detection.aspx.
Бенет, Клои. „Напредък в технологиите при откриване на бактерии“. Новини-Медицински. 07 януари 2021 г. .
Бенет, Клои. „Напредък в технологиите при откриване на бактерии“. Новини-Медицински. https://www.news-medical.net/health/Technology-Advances-in-Bacteria-Detection.aspx. (достъп до 07 януари 2021 г.).
Бенет, Клои. 2020. Напредък в технологиите при откриване на бактерии. News-Medical, гледано на 07 януари 2021 г., https://www.news-medical.net/health/Technology-Advances-in-Bacteria-Detection.aspx.
News-Medical.Net предоставя тази медицинска информационна услуга в съответствие с тези условия. Моля, обърнете внимание, че медицинската информация, която се намира на този уебсайт, е предназначена да подкрепя, а не да замества връзката между пациент и лекар/лекар и медицинските съвети, които те могат да предоставят.
News-Medical.net - сайт на AZoNetwork