Kunstig tunge opdager og inaktiverer almindelige mundbakterier

Fra den uklare fornemmelse på dine tænder til den uheldige tilstand af halitosis, bakterier former mundens sundhed. Når tandsygdomme tager fat, er diagnose og behandling nødvendig, men at identificere mikroorganismerne bag en infektion kan være en langvarig og dyr proces.

Nu rapporterer forskere i ACS Applied Materials &Interfaces har designet et kemisk sensorarray eller en kunstig tunge, der skelner mellem tandbakterier og kan inaktivere dem.

Det første skridt er at identificere kilden, når bakterier mistænkes for at være agenten bag tandsygdomme, såsom hulrum eller paradentose. Traditionelle detektions- og identifikationsmetoder kan involvere dyrkning eller søgning efter specifikke DNA-markører, der tilhører forskellige arter, ved hjælp af sofistikeret udstyr. Så Na Lu, Zisheng Tang og kolleger ønskede at undersøge et simpelt og billigere alternativ:sensorarrays kendt som elektroniske eller kunstige tunger.

Tidligere udviklede kunstige tunger har opdaget og målt flere typer bakterier, svarende til hvordan en rigtig tunge kan smage flere smagsvarianter på én gang. Og forskerne ønskede at tilføje evnen til at reducere virkningerne af eller inaktivere de identificerede tandbakterier.

Forskerne henvendte sig til en nanoskopisk partikel, der efterligner naturlige enzymer, kaldet et nanozym, og lavede dem af jernoxidpartikler belagt med DNA-strenge. Når hydrogenperoxid og en farveløs indikator blev tilsat i opløsning, fik tilstedeværelsen af ​​nanozymer indikatoren til at blive lyseblå.

Bakterier, der klæbede til DNA'et, reducerede imidlertid nanozymets reaktivitet, hvilket reducerede mængden af ​​produceret blå farve. Forskerne coatede nanozymer med forskellige DNA-strenge, så hver type bakterier kunne forbindes med en unik ændring i farvesignaler. For at teste DNA-nanozym-systemet som en kunstig tunge skabte forskerne prøver af 11 forskellige arter af tandbakterier. Sensorarrayet var i stand til at identificere alle bakterierne i kunstige spytprøver.

Derefter var forskerne ved hjælp af det DNA-kodede nanozyme-sensorarray i stand til at skelne, om en tandplakprøve kom fra en rask frivillig eller fra en person med huller.

Derudover havde det DNA-kodede nanozym-sensorarray antibakterielle virkninger på de testede tandbakteriearter. Sammenlignet med kontroller uden nanozymerne blev tre typiske bakteriearter inaktiveret i opløsninger indeholdende nanozymsystemet.

Scanning af elektroniske mikroskopiske billeder tyder forskerne på, at nanozymsystemet ødelagde bakteriemembranerne. De foreslår, at dette sensorsystem også kan bruges i fremtiden til at diagnosticere og behandle bakterielle tandsygdomme.

Flere oplysninger: Ling Zhang et al., Forbedret "elektronisk tunge" til dental bakteriediskrimination og -eliminering baseret på et DNA-kodet nanozyme-sensorarray, ACS-anvendte materialer og grænseflader (2024). DOI:10.1021/acsami.3c17134

Journaloplysninger: ACS-anvendte materialer og grænseflader

Leveret af American Chemical Society