Istraživači sa Univerziteta Gete u Frankfurtu i Univerziteta Kil razvili su novi senzor za detekciju bakterija. Zasnovan je na čipu sa inovativnim površinskim premazom koji osigurava da se samo vrlo specifični mikroorganizmi prianjaju na senzor—kao što su određeni patogeni.
Što je veći broj organizama, jači je električni signal koji generiše čip. Na ovaj način senzor može ne samo da detektuje opasne bakterije sa visokim nivoom osetljivosti već i da odredi njihovu koncentraciju. Istraživanje je objavljeno u časopisu ACS primenjeni materijali i interfejsi.
Svake godine, bakterijske infekcije odnesu nekoliko miliona života širom sveta. Zato je otkrivanje štetnih mikroorganizama ključno — ne samo u dijagnostici bolesti već i, na primer, u proizvodnji hrane. Međutim, metode koje su do sada bile dostupne su često dugotrajne, zahtevaju skupu opremu ili ih mogu koristiti samo stručnjaci. Štaviše, često nisu u stanju da razlikuju aktivne bakterije i proizvode njihovog raspadanja.
Nasuprot tome, novorazvijena metoda otkriva samo netaknute bakterije. Koristi se činjenicom da mikroorganizmi napadaju samo određene telesne ćelije, koje prepoznaju po njihovoj specifičnoj strukturi molekula šećera.
Ova matrica, poznata kao glikokaliks, razlikuje se u zavisnosti od vrste ćelije. Služi, da tako kažem, kao identifikator za ćelije tela. To znači da da bismo uhvatili određenu bakteriju, potrebno je samo da znamo prepoznatljivu strukturu u glikokaliksu željene ćelije domaćina, a zatim da je koristimo kao „mamac“.
To je upravo ono što su istraživači uradili. „U našoj studiji želeli smo da otkrijemo specifičan soj crevne bakterije Escherichia coli — ili skraćeno E. coli“, objašnjava profesor Andreas Terfort sa Instituta za neorgansku i analitičku hemiju na Gete univerzitetu u Frankfurtu.
„Znali smo koje ćelije patogen obično inficira. Koristili smo ovo da obložimo naš čip veštačkim glikokaliksom koji imitira površinu ovih ćelija domaćina. Na ovaj način, samo bakterije iz ciljanog soja E. coli se pričvršćuju za senzor.“
E. coli ima mnogo kratkih krakova, poznatih kao pili, koje bakterija koristi da prepozna glikokaliks svog domaćina i zalepi se za njega. „Bakterije koriste svoj pili da se vežu za senzor na nekoliko mesta, što im omogućava da se posebno dobro drže“, kaže Terfort.
Pored toga, hemijska struktura veštačkog glikokaliksa je takva da mikrobi bez desnih krakova klize sa njega — kao jaje sa dobro podmazanog tiganja. Ovo osigurava da se zaista zadržavaju samo patogene bakterije E. coli.
Ali kako su naučnici mogli da potvrde da su bakterije zaista bile vezane za veštački glikokaliks? „Vezali smo molekule šećera za provodni polimer“, objašnjava Sebastijan Balser, doktorski istraživač kod profesora Terforta i prvi autor rada. „Primenom električnog napona preko ovih ‘žica’, možemo da pročitamo koliko se bakterija vezalo za senzor.“
Studija dokumentuje koliko je ovo efikasno: Istraživači su pomešali patogene iz ciljanog soja E. coli sa bezopasnim bakterijama E. coli u različitim koncentracijama. „Naš senzor je bio u stanju da otkrije štetne mikroorganizme čak i u veoma malim količinama“, objašnjava Terfort. „Štaviše, što je veća koncentracija ciljanih bakterija, to su jači emitovani signali.
Rad je početni dokaz da metoda funkcioniše. U sledećem koraku, uključene radne grupe žele da istraže da li i to izdržava test u praksi. Zamisliva je upotreba u regionima gde nema bolnica sa sofisticiranom laboratorijskom dijagnostikom, na primer.
