Forskere udvikler protokol til hurtig påvisning af antibiotika-resistente bakterier
En papirbaseret platform udviklet af forskere ved Indian Institute of Science (IISc) og Jawaharlal Nehru Center for Advanced Scientific Research (JNCASR) kunne hjælpe med hurtigt at opdage tilstedeværelsen af antibiotika-resistente, sygdomsfremkaldende bakterier.
En af menneskehedens største udfordringer har været fremkomsten af sygdomsfremkaldende bakterier, der er resistente over for antibiotika. Deres fremkomst er blevet drevet af misbrug og overforbrug af antibiotika.
En håndfuld af sådanne bakterier - inklusive E. coli og Staphylococcus aureus - har forårsaget over en million dødsfald, og disse tal forventes at stige i de kommende år, ifølge Verdenssundhedsorganisationen. Rettidig diagnose kan forbedre effektiviteten af behandlingen.
"Generelt diagnosticerer lægen patienten og giver dem medicin. Patienten tager det derefter i 2-3 dage, før han opdager, at medicinen ikke virker, og går tilbage til lægen. Selv diagnosticerer bakterien, at bakterien er antibiotika-resistent fra blod eller urinprøver tager tid Vi ønskede at reducere den tid til diagnose," siger Uday Maitra, professor ved Institut for Organisk Kemi, IISc.
I et papir offentliggjort i ACS Sensors, Maitras laboratorium og samarbejdspartnere har løst denne udfordring. De har udviklet en protokol til hurtig diagnose, der bruger en selvlysende papirbaseret platform til at detektere tilstedeværelsen af antibiotika-resistente bakterier.
Der er forskellige måder, hvorpå en bakterie bliver resistent over for antibiotika. I den ene udvikler bakterien sig og kan genkende og skubbe medicinen ud af sin celle. I en anden producerer bakterien et enzym kaldet β-lactamase, som hydrolyserer β-lactamringen - en vigtig strukturel komponent i almindelige antibiotika som penicillin og carbapenem - hvilket gør medicinen ineffektiv.
Den tilgang, der er udviklet af IISc- og JNCASR-teamet, involverer inkorporering af biphenyl-4-carboxylsyre (BCA) i en supramolekylær hydrogelmatrix indeholdende terbiumcholat (TbCh). Denne hydrogel udsender normalt grøn fluorescens, når der skinner UV-lys på den.
"I laboratoriet syntetiserede vi et enzym-substrat ved at binde BCA til den cykliske [β-lactam] ring, der er en del af antibiotikaen. Når du blander dette med TbCh hydrogel, er der ingen grøn emission, da sensibilisatoren er 'maskeret'. ,'" forklarer Arnab Dutta, Ph.D. studerende ved Institut for Organisk Kemi, IISc, og hovedforfatter af papiret.
"I nærvær af β-lactamase enzym, vil gelen producere grøn emission. β-lactamase enzym i bakterierne er det, der skærer lægemidlet op, ødelægger og afmasker sensibilisatoren BCA. Så tilstedeværelsen af β-lactamase er signaleret af grøn emission."
Luminescensen signalerer tilstedeværelsen af antibiotika-resistente bakterier, og intensiteten af luminescensen indikerer bakteriebelastningen. For ikke-resistente bakterier blev den grønne intensitet fundet at være ekstremt lav, hvilket gør det nemmere at skelne dem fra resistente bakterier.
Det næste skridt var at finde en måde at gøre teknologien billig. I øjeblikket brugte diagnostiske instrumenter er dyre, hvilket driver prisen op for test.
Holdet samarbejdede med en Tamil Nadu-baseret virksomhed kaldet Adiuvo Diagnostics for at designe en tilpasset, bærbar og miniature billedbehandlingsenhed, kaldet Illuminate Fluorescence Reader. Infusion af hydrogelen i et ark papir som medium reducerede omkostningerne betydeligt. Instrumentet er udstyret med forskellige LED'er, der lyser UV-stråling efter behov. Grøn fluorescens fra enzymet fanges af et indbygget kamera, og en dedikeret software-app måler intensiteten, hvilket kan hjælpe med at kvantificere bakteriemængden.
Holdet fra IISc sluttede sig til Jayanta Haldars forskningsgruppe fra JNCASR for at kontrollere deres tilgang til urinprøver. "Vi brugte prøver fra raske frivillige og tilføjede patogene bakterier til at efterligne urinvejsinfektioner. Det gav succes inden for to timer," forklarer Maitra.
Som det næste trin planlægger forskerne at samarbejde med hospitaler for at teste denne teknologi med prøver fra patienter.
Flere oplysninger: Arnab Dutta et al., Augmenting Antimicrobial Resistance Surveillance:Hurtig detektion af β-Lactamase-udtrykkende lægemiddelresistente bakterier gennem sensibiliseret luminescens på en papir-understøttet hydrogel, ACS-sensorer (2023). DOI:10.1021/acssensors.3c02065
Journaloplysninger: ACS-sensorer
Leveret af Indian Institute of Science
Varme artikler
-
Ny tilgang til blødt materialestrøm kan give vej til nye materialer, katastrofeforudsigelseEn ny undersøgelse fra ingeniører ved University of Illinois, Urbana-Champaign bruger enkle eksperimenter til at forklare, hvordan en bedre forståelse af flydende bevægelse af bløde materialer vil hjæ -
Utrecht-kemikere beviser, at nobelprisvinderen Olah har retDen grønne vej til fremstilling af råmaterialer til polystyren ud fra biomasse og bioethanol med en zeolit som katalysator. Det belyste reaktionsmellemprodukt er Wehland-komplekset. Kredit:Utrecht U -
Dannelse af kunstig peptidbinding giver spor til skabelse af liv på JordenPolypeptiddannelse ved den oxidative reaktion af aminosyrer. (a) Amino thioacids 1 og 2 kobles via et diaminoacyldisulfid-mellemprodukt, og efterfølgende intramolekylær amiddannelse genererer en alfa- -
Forskere udvikler nyt kombinatorisk proteinbibliotekKombinatoriske biblioteker er en nøglekomponent i kemikerens værktøjssæt til ligandscreening. Dynamiske kombinatoriske biblioteker tilføjer en ny dimension ved at sammenkæde syntese og screening. Nu,
- Sådan bruges antistoffer til at kontrollere kemiske reaktioner
- Lasere revolutionerer kortlægning af skove
- SwRIs lille satellitmission bevæger sig fremad
- Welsh-medium skoleelever klarer sig dårligere i test på trods af mere fordelagtige baggrunde
- Hvordan svarer ekskresionssystemet til fysisk aktivitet?
- Find orden ved hjælp af kaos:Synkronisering af spidsoscillatorer hjælper med at bygge fysiske rese…