Brug af kvanteprikker og en smartphone til at finde dræberbakterier

En kombination af quantum dot nanoteknologi og et smartphonekamera kan snart give læger mulighed for at identificere antibiotikaresistente bakterier på kun 40 minutter, potentielt redde patientliv.

Staphylococcus aureus (gyldne staph), er en almindelig form for bakterie, der forårsager alvorlige og nogle gange dødelige tilstande såsom lungebetændelse og hjerteklapinfektioner. Særligt bekymrende er en stamme, der ikke reagerer på methicillin, første udvejs antibiotika, og er kendt som methicillin-resistente S. aureus , eller MRSA.

Nylige rapporter anslår, at 700.000 dødsfald globalt kan tilskrives antimikrobiel resistens, såsom methicillin-resistens. Hurtig identifikation af MRSA er afgørende for effektiv behandling, men de nuværende metoder gør det til en udfordrende proces, selv inden for veludstyrede hospitaler.

Snart, imidlertid, det kan ændre sig, bruger intet andet end eksisterende teknologi.

Forskere fra Macquarie University og University of New South Wales, både i Australien, har demonstreret en proof-of-concept enhed, der bruger bakterielt DNA til at identificere tilstedeværelsen af Staphylococcus aureus positivt i en patientprøve - og for at afgøre, om den vil reagere på frontlinie-antibiotika.

I en artikel offentliggjort i det internationale peer-reviewede tidsskrift Sensorer og aktuatorer B:Kemisk Dr. Vinoth Kumar Rajendrans Macquarie University-team, Professor Peter Bergquist og lektor Anwar Sunna sammen med Dr. Padmavathy Bakthavathsalam (UNSW) afslører en ny måde at bekræfte tilstedeværelsen af ​​bakterien på, ved hjælp af en mobiltelefon og nogle ultrasmå halvlederpartikler kendt som kvanteprikker.

"Vores team bruger syntetisk biologi og nanobioteknologi til at løse biomedicinske udfordringer. Hurtige og enkle måder at identificere årsagen til infektioner og starte passende behandlinger er afgørende for at behandle patienter effektivt, " siger lektor Anwar Sunna, leder af Sunna Lab ved Macquarie University.

"Dette er sandt i rutinemæssige kliniske situationer, men også i det nye område af personlig medicin."

Forskernes tilgang identificerer den specifikke stamme af gylden staph ved at bruge en metode kaldet konvektiv polymerasekædereaktion (eller cPCR). Dette er et afledt af en udbredt teknik, hvor et lille segment af DNA kopieres tusindvis af gange, skabe flere prøver, der er egnede til test.

Vinoth Kumar og kolleger udsætter derefter DNA-kopierne for en proces kendt som lateral flow immunoassay - et papirbaseret diagnostisk værktøj, der bruges til at bekræfte tilstedeværelsen eller fraværet af en målbiomarkør. Forskerne bruger prober udstyret med kvanteprikker til at opdage to unikke gener, der bekræfter tilstedeværelsen af ​​methicillinresistens i gylden staph

Et kemikalie tilføjet på PCR-stadiet til det testede DNA får prøven til at fluorescere, når generne detekteres af kvanteprikkerne - en reaktion, der nemt kan fanges ved hjælp af kameraet på en mobiltelefon.

Resultatet er en enkel og hurtig metode til at påvise tilstedeværelsen af ​​bakterien, samtidig med, at den afgør førstelinjebehandling ind eller ud.

Selvom det i øjeblikket er på proof-of-concept-stadiet, forskerne siger, at deres system, der drives af et simpelt batteri, er velegnet til hurtig detektion i forskellige indstillinger.

"Vi kan se, at dette nemt bliver brugt, ikke kun på hospitaler, men også i praktiserende klinikker og ved patientens senge, " siger hovedforfatter, Macquaries Vinoth Kumar Rajendran.