science >> Wetenschap >  >> nanotechnologie

Onderzoekers ontwikkelen optische vezels op nanoschaal om bioterroristische agentia te detecteren

(PhysOrg.com) -- In een tijd waarin bacteriële agentia opzettelijk kunnen worden vrijgegeven als methode voor terroristische aanslagen, er is een toenemende behoefte aan snelle diagnostische methoden die beperkte middelen en personeel vereisen. Thomas Inzana, de Tyler J. en Frances F. Young Chair of Bacteriology in het Virginia-Maryland Regional College of Veterinary Medicine aan de Virginia Tech, heeft een subsidie ​​gekregen van de National Institutes of Health om een ​​dergelijke diagnostische test te ontwikkelen.

Hij en zijn mede-onderzoekers, James "Randy" Heflin, een professor in de afdeling Natuurkunde van het College of Science van de universiteit, en Abey Bandera, een onderzoeksassistent-professor aan de veterinaire hogeschool, werken aan de ontwikkeling van biosensortests voor optische vezels op nanoschaal, of testen, voor detectie van Francisella tularensis , Burkholderia mallei , en B. pseudomallei .

Momenteel, testen omvat ofwel het gebruik van culturen in Biosecurity Level-3 (BSL-3) laboratoria, of -- aangezien faciliteiten geen BSL-3-mogelijkheden hebben -- serologie of testen op basis van antilichamen. Beide vereisen uitgebreide materialen en training, en de resultaten kunnen dagen of weken duren.

“Deze test zal robuust zijn, draagbaar, goedkoop, en snel, ’ zei Inzana, die ook de associate vice-president voor onderzoeksprogramma's aan de universiteit is. "Al deze zijn van cruciaal belang om het effect op een opzettelijk geïntroduceerd biologisch wapen te minimaliseren."

De verhoogde detectiesnelheid die mogelijk is door deze nieuwe, optische vezeltest zal ook de snelheid van de behandeling voor de getroffenen verhogen, volgens Inzan.

De optische vezel is gecoat met antilichamen of DNA die zullen binden aan antigenen of DNA in het monster. Wanneer dit gebeurt, het licht dat normaal door de vezel gaat, wordt verminderd, wijst op de aanwezigheid van een biologisch agens.

Volgens Inzana, er zijn voor- en nadelen aan beide. Antigenen zijn overvloediger en dichter bij het oppervlak van het middel, maar zijn niet altijd erg specifiek. DNA, echter, is heel specifiek, maar is minder talrijk en bevindt zich diep in de cel.

Inzana en zijn mede-onderzoekers ontwikkelen momenteel testen met behulp van beide, met het plan om hun gevoeligheid en specificiteit te vergroten om ze levensvatbare opties te maken voor de detectie van een verscheidenheid aan biologische agentia. Ze hebben eerdere ervaringen met het gebruik van een vergelijkbare test om de aanwezigheid van methicilline-resistente Staphylococcus aureus (MRSA) te detecteren, die een seed-subsidie ​​ontving van de Virginia Tech Carilion School of Medicine and Research Institute ter ondersteuning van gezamenlijk onderzoek tussen Virginia Tech en Carilion Clinic-onderzoekers op het gebied van medische uitdagingen.

“Dit is een heel interdisciplinair project, ’ zei Inzana, “waarbij ieder van ons afhankelijk is van de ander.”

Inzana behaalde zijn bachelor- en masterdiploma aan de University of Georgia, zijn doctoraat in microbiologie van de University of Rochester School of Medicine, en was een postdoctoraal onderzoeker aan het Baylor College of Medicine.

Zijn huidige onderzoek richt zich op het begrijpen van de rol van bacteriële virulentiefactoren in pathogenese en gastheerrespons, en de ontwikkeling van subunit- en levende vaccins om tularemie en kwade droes te voorkomen als gevolg van de geselecteerde middelen Francisella tularensis en Burkholderia mallei, respectievelijk. Zijn onderzoeksgroep onderzoekt de in vivo ontwikkeling en functie van Histophilus somni biofilmvorming in de rundergastheer tijdens longontsteking, myocarditis, en andere systemische infecties om nieuwe behandelingen te ontwikkelen om biofilmvorming te voorkomen, en als een model om menselijke biofilminfecties te bestuderen.