Ученые из Московского университета совместно с коллегами создали новый тип оптических сенсоров, которые могут определять бактерии в растворах и анализировать их устойчивость к антибиотикам сразу же после обнаружения. AppliedMaterials&Interfaces и ResultsinSurfacesandInterfaces.
Сенсоры построены на пористых кремниевых нанонитях, модифицированных биметаллическими наночастицами золота и серебра. Такая конструкция сочетает два взаимодополняющих оптических подхода: интерференционный (на основе эффекта Фабри–Перо) и спектроскопический, основанный на эффекте гигантского комбинационного рассеяния (ГКР). Первый обеспечивает регистрацию бактерий по изменению эффективной оптической толщины сенсорного слоя, а второй – высокочувствительное выявление спектральных профилей, отражающих молекулярный состав клеточной стенки микроорганизмов без использования меток.
В эксперименте использовали непатогенную бактерию как модель. ListeriainnocuaОбъект, часто используемый в микробиологических исследованиях, благодаря внешнему виду и схожему устройству клеточной стенки. L. innocua Может служить моделью для проверки чувствительности датчиков, применяемых в диагностике грамположительных возбудителей. MycobacteriumtuberculosisСенсоры показали способность реагировать на концентрации бактерий: свыше 3,2 млн КОЕ/мл в режиме SERS и свыше 6,4 млн КОЕ/мл в интерферометрическом режиме.
Антибиотикорезистентность — одна из главных угроз для глобального здравоохранения. По данным ВОЗ, устойчивых бактериальных штаммов все больше, что снижает эффективность стандартного лечения. Технологии для быстрого и точного определения чувствительности микроорганизмов к антибиотикам приобретают особое значение.
Исследование подтвердило возможность использования разработанных сенсорных подложек для быстрой проверки резистентности бактерий к антибиотикам. Listeriainnocua На поверхности сенсоров с различными антибиотиками регистрировались воспроизводимые изменения спектров ГКР, отражающие клеточный ответ на антимикробное воздействие. Изменение интенсивности диагностических пиков, особенно в области 736 и 1320 см⁻¹, позволяло в реальном времени дифференцировать чувствительность бактерий к различным препаратам. Предложенный подход не требует длительного культивирования и обеспечивает информативный спектроскопический отклик уже в первые часы наблюдения, значительно превосходя по скорости традиционные фенотипические методы клинической микробиологии.
Разработанная платформа объединяет высокую молекулярную чувствительность, воспроизводимость сигнала и оперативность получения результата. Такие системы могут стать основой компактных диагностических устройств для экспресс-идентификации бактериальных инфекций и подбора эффективной антимикробной терапии непосредственно в месте оказания медицинской помощи. Любовь Осминкина.
Исследование провели сотрудники физического факультета и факультета наук о материалах МГУ имени М.В. Ломоносова, а также НИЦ эпидемиологии и микробиологии имени Н.Ф. Гамалеи.
Благодаря возможности масштабирования технологии и использованию биосовместимых материалов данная разработка пригодна для решения множества задач в разных областях: медицине, санитарной микробиологии, пищевой промышленности и экологическом мониторинге.
Информация и фото предоставлены пресс-службой МГУ
Источник фото: физический факультет МГУ