Een combinatie van kant-en-klare quantum dot-nanotechnologie en een smartphonecamera zou artsen binnenkort in staat kunnen stellen om antibioticaresistente bacteriën in slechts 40 minuten te identificeren, mogelijk levens redden van patiënten.

Staphylococcus aureus (gouden stafylokok), is een veel voorkomende vorm van bacterie die ernstige en soms dodelijke aandoeningen veroorzaakt, zoals longontsteking en hartklepinfecties. Bijzonder zorgwekkend is een stam die niet reageert op methicilline, het antibioticum in eerste instantie, en staat bekend als methicilline-resistent S. aureus , of MRSA.

Recente rapporten schatten dat 700.000 sterfgevallen wereldwijd kunnen worden toegeschreven aan antimicrobiële resistentie, zoals methicilline-resistentie. Snelle identificatie van MRSA is essentieel voor een effectieve behandeling, maar de huidige methoden maken het een uitdagend proces, zelfs in goed uitgeruste ziekenhuizen.

Spoedig, echter, dat kan veranderen, niets anders gebruiken dan bestaande technologie.

Onderzoekers van Macquarie University en de University of New South Wales, zowel in Australië, hebben een proof-of-concept-apparaat gedemonstreerd dat bacterieel DNA gebruikt om de aanwezigheid van Staphylococcus aureus positief in een patiëntenmonster - en om te bepalen of het zal reageren op eerstelijnsantibiotica.

In een paper gepubliceerd in het internationale peer-reviewed tijdschrift Sensoren en actuatoren B:Chemisch het Macquarie University-team van Dr. Vinoth Kumar Rajendran, Professor Peter Bergquist en universitair hoofddocent Anwar Sunna met Dr. Padmavathy Bakthavathsalam (UNSW) onthullen een nieuwe manier om de aanwezigheid van de bacterie te bevestigen, met behulp van een mobiele telefoon en enkele ultrakleine halfgeleiderdeeltjes die bekend staan ​​als kwantumstippen.

"Ons team gebruikt synthetische biologie en nanobiotechnologie om biomedische uitdagingen aan te pakken. Snelle en eenvoudige manieren om de oorzaak van infecties te identificeren en geschikte behandelingen te starten, zijn van cruciaal belang voor een effectieve behandeling van patiënten, " zegt universitair hoofddocent Anwar Sunna, hoofd van het Sunna Lab aan de Macquarie University.

"Dit is waar in routinematige klinische situaties, maar ook in het opkomende gebied van gepersonaliseerde geneeskunde."

De benadering van de onderzoekers identificeert de specifieke stam van gouden stafylokok met behulp van een methode die convectieve polymerasekettingreactie (of cPCR) wordt genoemd. Dit is een afgeleide van een veelgebruikte techniek waarbij een klein stukje DNA duizenden keren wordt gekopieerd, het creëren van meerdere monsters die geschikt zijn om te testen.

Vinoth Kumar en collega's onderwerpen de DNA-kopieën vervolgens aan een proces dat bekend staat als laterale-flow-immunoassay - een op papier gebaseerd diagnostisch hulpmiddel dat wordt gebruikt om de aan- of afwezigheid van een doelbiomarker te bevestigen. De onderzoekers gebruiken sondes uitgerust met kwantumdots om twee unieke genen te detecteren, dat bevestigt de aanwezigheid van methicillineresistentie in gouden stafylokok

Een chemische stof die in de PCR-fase aan het geteste DNA wordt toegevoegd, zorgt ervoor dat het monster fluoresceert wanneer de genen worden gedetecteerd door de kwantumstippen - een reactie die gemakkelijk kan worden vastgelegd met de camera op een mobiele telefoon.

Het resultaat is een eenvoudige en snelle methode om de aanwezigheid van de bacterie op te sporen, terwijl tegelijkertijd eerstelijnsbehandeling wordt in- of uitgeschakeld.

Hoewel momenteel in de proof-of-concept-fase, de onderzoekers zeggen dat hun systeem, dat wordt gevoed door een eenvoudige batterij, geschikt is voor snelle detectie in verschillende instellingen.

"We zien dat dit niet alleen gemakkelijk wordt gebruikt in ziekenhuizen, maar ook in huisartsenpraktijken en aan het bed van patiënten, " zegt hoofdauteur, Macquarie's Vinoth Kumar Rajendran.