Onderzoekers van EPFL hebben een apparaat gebouwd ter grootte van een luciferdoosje dat in een paar minuten kan testen op de aanwezigheid van bacteriën. in plaats van tot enkele weken.

Een nanohendel trilt in aanwezigheid van bacteriële activiteit, terwijl een laser de trilling leest en vertaalt in een elektrisch signaal dat gemakkelijk kan worden gelezen - de afwezigheid van een signaal betekent de afwezigheid van bacteriën. Dankzij deze methode, het is snel en eenvoudig te bepalen of een bacterie effectief is behandeld met een antibioticum, een cruciaal medisch hulpmiddel, vooral voor resistente stammen. Gemakkelijk gebruikt in klinieken, het kan ook nuttig zijn voor het testen van chemotherapiebehandeling. Het onderzoek is gepubliceerd in het laatste nummer van Natuur Nanotechnologie .

"Deze methode is snel en nauwkeurig. En het kan een kostbaar hulpmiddel zijn voor zowel artsen die op zoek zijn naar de juiste dosering antibiotica als voor onderzoekers om te bepalen welke behandelingen het meest effectief zijn, " legt Giovanni Dietler uit.

Laser- en nanotechnologie lezen de metabolische activiteit van de bacterie

Het duurt momenteel lang om de reactie van een bacteriële infectie op een antibioticabehandeling te meten. Clinici moeten de bacteriën kweken en vervolgens de groei observeren, soms bijna een maand, zoals het geval is met tuberculose, om te bepalen of de behandeling effectief is geweest.

Dankzij de vooruitgang in laser- en optische technologie, het EPFL-team van natuurkundigen heeft deze tijd teruggebracht tot een paar minuten. Om dit te doen, Giovanni Dietler, Sandor Kasas en Giovanni Longo hebben de microscopische bewegingen van het metabolisme van een bacterie uitgebuit.

Deze vitale functies zijn bijna onmerkbaar. Om ze te testen, de onderzoekers plaatsen de bacteriën op een uiterst gevoelig meetinstrument dat een kleine hendel - slechts iets dikker dan een haarlok - laat trillen bij aanwezigheid van bepaalde activiteit. De hendel trilt dan onder de metabolische activiteit van de ziektekiemen. Deze oneindig kleine trillingen, in de orde van een miljoenste van een millimeter, de aan- of afwezigheid van de bacterie bepalen.

Om deze trillingen te meten, de onderzoekers projecteren een laser op de hendel. Het licht wordt vervolgens teruggekaatst en het signaal wordt omgezet in een elektrische stroom die door de clinicus of onderzoeker kan worden geïnterpreteerd. Wanneer de elektrische stroom een ​​platte lijn is, men weet dat de bacteriën allemaal dood zijn; het is net zo gemakkelijk te lezen als een elektrocardiogram.

Een veelbelovende methode voor de behandeling van kanker

De onderzoekers hebben de tool geminiaturiseerd - het is momenteel zo groot als een luciferdoosje. "Door onze tool samen te voegen met een piëzo-elektrisch apparaat in plaats van een laser, we zouden de grootte ervan verder kunnen verkleinen tot de grootte van een microchip, ", zegt Giovanni Dietler. Ze kunnen dan worden gecombineerd om in slechts een paar minuten een reeks antibiotica op één stam te testen.

De onderzoekers evalueren momenteel het potentieel van de tool op andere gebieden, met name oncologie. Ze onderzoeken het meten van het metabolisme van tumorcellen die zijn blootgesteld aan kankerbehandeling om de efficiëntie van de behandeling te evalueren. “Als onze methode ook op dit gebied werkt, we hebben echt een kostbaar instrument in handen waarmee we nieuwe behandelingen kunnen ontwikkelen en ook snel en eenvoudig kunnen testen hoe de patiënt reageert op de kankerbehandeling, ' zegt Sandor Kasas.