В настоящее время для того, чтобы обнаружить и идентифицировать бактерии, присутствующие в жидких пробах, требуется искусственное выращивание бактериальных культур из образцов в лабораторных условиях. В зависимости от количества и вида бактерий в пробах процесс выращивания может занимать длительное время, от нескольких часов до нескольких суток. Однако, такой подход уже можно считать устаревшим, благодаря разработке новой лазерной технологии, которая позволяет получить результат уже через несколько минут после взятия пробы.

Новая технология базируется на факте, что при освещении бактерий светом лазера они отражают свет, спектральные параметры которого уникальны для каждого вида бактерий. Проблема заключается в том, что другие микроскопические объекты в образце, такие, как кровяные клетки, также отражают свет с несколько другими спектральными характеристиками. Таким образом, спектральная подпись бактерий попросту теряется среди посторонних помех.

Группа исследователей из Стэнфордского университета обошла описанную выше проблему при помощи модифицированного струйного принтера, который, используя импульсы колебаний звукового диапазона «печатает» на поверхности крошечные капельки жидкости образца. Объем каждой капельки составляет всего две триллионные доли литра, и в таком малом объеме жидкости обычно содержится максимум несколько десятков бактерий, клеток и других микроскопических частиц.

Кроме этого, на поверхности расположены золотые наностолбики, которые служат своего рода антеннами, фокусирующими лазерный свет. И в результате всего этого спектральная подпись бактерий проявляется в отраженном свете в 1.5 тысячи раз сильнее, чем при простом освещении лазером жидкого образца. Получаемые таким способом спектральные данные прогоняются через специально натренированные нейронные сети, которые дают ответ в виде типов и концентрации бактерий, присутствующих в образце.

Тренировка нейронных сетей была проведена на образцах крови подопытных грызунов, зараженных различными видами бактерий, и, естественно, технология демонстрирует очень хорошие результаты именно при анализе образцов крови. Однако, ученые утверждают, что такой же подход будет работать также эффективно и с другими видами биологических жидкостей, плюс он может использоваться не только для детектирования бактерий, но и для детектирования других типов микроорганизмов, таких, как вирусы.

«Эта инновационная технология сможет спасти множество жизней в некоторых случаях, ведь медики будут знать о бактериальном заражении уже через несколько минут, а не часов или дней» — пишут исследователи, — «Сейчас мы готовим эту технологию к ее коммерциализации и, вполне вероятно, что в будущем она станет новым стандартом для обнаружения бактерий и определения характеристик отдельных клеток».

Ключевые слова:
Бактерия, Тип, Идентификация, Свет, Лазер, Спектр, Подпись, Струйный, Принтер

Первоисточник

Другие новости по теме:

Материалы по теме:

Самый яркий источник рентгеновских лучей — революция в области медицинской рентгенографии

Инновационный метод, в котором используются рентгеновские лучи, произведенные одним из самых современных ускорителей частиц, позволяет получать трехмерные изображения органов человеческого тела с беспрецедентным на ...

Машины-монстры: Самая маленькая в мире камера, предназначенная для 3D-сканирования кровеносных сосудов изнутри

Группа ученых-медиков и инженеров из университета Аделаиды, Австралия, и университета Штутгарта, Германия, разработали и создали опытный образец устройства, толщиной с человеческий волос, которое можно ...

Наполовину живые «клетки-киборги» способны выжить там, где не выживают нормальные микроорганизмы

Человечество испокон веков пытается использовать различные бактерии и микроорганизмы с пользой для себя. Самым известным примером являются обычные дрожжи, благодаря которым мы имеем наш ...

Ученые обнаружили и начали расшифровку «механической» составляющей кода ДНК

Международная команда исследователей, в состав которой входят ученые из Даремского университета в Великобритании, обнаружила ранее неизвестный способ, которым сама природа кодирует в последовательности молекул ...

Новая технология 3D-съемки позволила запечатлеть атаку вируса на живую клетку в режиме реального времени

Для воспроизведения себе подобных вирусы проникают внутрь живых клеток, где они и начинают творить свои "темные дела". Ученым, в общих чертах известно то, как ...