Forskere udvikler optiske fibre i nanoskala til at detektere bioterrorister

(PhysOrg.com) - I en tid, hvor bakterielle midler kan blive frigivet med vilje som metode til terrorangreb, der er et øget behov for hurtige diagnostiske metoder, der kræver begrænsede ressourcer og personale. Thomas Inzana, Tyler J. og Frances F. Young Chair of Bacteriology i Virginia-Maryland Regional College of Veterinary Medicine ved Virginia Tech, er blevet tildelt en bevilling fra National Institutes of Health til at udvikle en sådan diagnostisk test.

Han og hans medefterforskere, James "Randy" Heflin, en professor ved Institut for Fysik på universitetets College of Science, og Abey Bandera, en forskningsadjunkt på veterinærhøjskolen, arbejder på at udvikle optiske fiberbiosensortests i nanoskala, eller analyser, til påvisning af Francisella tularensis , Burkholderia mallei , og B. pseudomallei .

I øjeblikket, test involverer enten brug af kulturer i Biosecurity Level-3 (BSL-3) laboratorier, eller - da faciliteter ikke har BSL-3-kapacitet - serologi eller antistofbaseret test. Begge kræver omfattende materialer og uddannelse, og resultaterne kan tage dage eller uger.

"Denne analyse vil være robust, transportabel, billig, og hurtig, sagde Inzana, som også er associeret vicepræsident for forskningsprogrammer på universitetet. "Alle disse er afgørende for at minimere påvirkningen af ​​et bevidst introduceret biologisk våben."

Den øgede detektionshastighed, som denne nye, optisk fiberanalyse vil også øge behandlingshastigheden for de berørte, ifølge Inzana.

Den optiske fiber er belagt med antistoffer eller DNA, der vil binde til antigener eller DNA i prøven. Når dette sker, lyset, der normalt passerer gennem fiberen, vil blive reduceret, indikerer tilstedeværelsen af ​​et biologisk agens.

Ifølge Inzana, der er fordele og ulemper ved begge dele. Antigener er mere rigelige og tættere på overfladen af ​​midlet, men er ikke altid særlig specifikke. DNA, imidlertid, er meget specifik, men er mindre rigeligt og opholder sig dybt inde i cellen.

Inzana og hans medforskere udvikler i øjeblikket assays ved hjælp af begge, med planen om at øge deres følsomhed og specificitet for at gøre dem levedygtige muligheder for påvisning af en række biologiske agenser. De har tidligere haft erfaringer med at bruge et lignende assay til at påvise tilstedeværelsen af ​​Methicillin-resistente Staphylococcus aureus (MRSA), som modtog en frøbevilling fra Virginia Tech Carilion School of Medicine and Research Institute for at støtte forskningssamarbejde mellem Virginia Tech og Carilion Clinic-forskere om medicinske udfordringer.

"Dette er i høj grad et tværfagligt projekt, sagde Inzana, "med hver af os afhængige af den anden."

Inzana tog sine bachelor- og mastergrader fra University of Georgia, hans ph.d. i mikrobiologi fra University of Rochester School of Medicine, og var post-doc ved Baylor College of Medicine.

Hans nuværende forskning fokuserer på at forstå rollen af ​​bakterielle virulensfaktorer i patogenese og værtsrespons, og udvikling af underenhedsvacciner og levende vacciner for at forhindre tularemia og kirtler på grund af de udvalgte midler Francisella tularensis og Burkholderia mallei, henholdsvis. Hans forskergruppe undersøger in vivo-udviklingen og funktionen af ​​Histophilus somni-biofilmdannelse i kvægværten under lungebetændelse, myokarditis, og andre systemiske infektioner for at udvikle nye behandlinger for at forhindre biofilmdannelse, og som en model til at studere humane biofilminfektioner.