Forskere bruger grønt guld til hurtigt at opdage og identificere skadelige bakterier

Forskere fra University of Minnesota (UMN) har udviklet en metode til at screene og identificere skadelige eller antibiotika-resistente bakterier inden for en time ved hjælp af et bærbart luminometer. Traditionelle diagnostiske metoder kræver ofte komplekst udstyr og laboratoriearbejde, der kan tage dage. Den nye metode bruger kemiluminescens, eller udsendelse af lys under en kemisk reaktion. Det blev udviklet med fødevareindustrien i tankerne og kunne også bruges i sundhedsmiljøer.

I en undersøgelse offentliggjort i Avancerede sundhedsmaterialer , forskere fra Fødevarehøjskolen, Agricultural and Natural Resource Sciences og College of Science and Engineering ved UMN demonstrerede den nye teknologi ved at analysere overfladepodninger og urinprøver for tilstedeværelsen af ​​små koncentrationer af methicillin-resistent Staphylococcus aureus (MRSA), en bakterie, der forårsager mere end 11, 000 dødsfald i USA hvert år.

"En stor barriere for mikrobiel påvisning i fødevareindustrien er omkostninger og manglende evne til at opdage skadelige bakterier inden for rimelig tid, " sagde John Brockgreitens, en kandidatstuderende involveret i studiet fra Institut for Bioprodukter og Biosystemteknik. "Vi forsøger at udvikle en billig og hurtig måde til mikrobiel detektion, som kan bruges uden at kræve omfattende træning."

For at screene for mikroorganismer, grønt guld i form af trekantede nanoplader blev kombineret med et reduktionsmiddel og luminol. Dette forårsagede en stærk kemiluminescerende reaktion, der var stabil i så længe som 10 minutter. Da forskere introducerede MRSA og andre mikroorganismer i kombinationen, de konsumerede guld nanopladerne, hvilket får den kemiluminescerende intensitet til at falde proportionalt med den mikrobielle koncentration. Dette indikerede tilstedeværelse af mikroorganismer.

"Hurtig mikrobiel detektion på mindre end to timer er ikke kun afgørende for at forhindre madforgiftning, men også for at bekæmpe antimikrobiel resistens ved at hjælpe læger med at træffe informerede beslutninger, før de ordinerer antibiotika, " sagde Abdennour Abbas, professor ved Institut for Bioprodukter og Biosystemteknik, hvem ledede forskningen. "Mere arbejde er nødvendigt for at anvende denne teknologi til mere komplekse prøver såsom fødevarer og afgrøder, men vi håber, at fremskridtene vil fortsætte på dette område."

Forskere introducerede også et nyt koncept kaldet mikrobiel makromolekylær afskærmning for specifikt at identificere MRSA. En polymer specifik for MRSA blev tilsat til den samme prøve, hvor den opslugte og omgav MRSA-bakterierne, forhindrer dem i at forbruge guldnanopladerne. Denne øgede kemiluminescensintensitet, indikerer tilstedeværelsen af ​​MRSA.

Mere forskning er nødvendig, før metoden kan bruges i virkelige applikationer, men forskere er ivrige efter at gøre denne proces hurtigere og nemmere for industrien.

"I fødevareindustrien, varer som forarbejdet kød, ost, yoghurt og mælk har en masse andre konkurrerende dele såsom proteiner og andre celler, som du effektivt skal filtrere fra, før du kan opdage, hvad du leder efter, " sagde Brockgreitens. "Vi ved, at vores retning er at blive ved med at se på nogle af disse cellulære interaktioner og hvordan man kan gøre hele denne proces enten automatiseret eller en et-trins proces."