近年來，對抗生素的細菌耐藥性引起了令人震驚的頭條新聞，通常處方治療的前景已經(jīng)過時，引發(fā)了醫(yī)療機構(gòu)的警鐘。

迫切需要更有效的替代測試方法，沖繩科學技術(shù)研究生院(OIST)的團隊剛剛找到了一個。

在他們發(fā)表在ACS傳感器上的論文中，科學家們研究了一種稱為生物膜的微生物結(jié)構(gòu) - 細菌細胞一起形成粘性基質(zhì)。

這些對細菌有利，甚至對常規(guī)抗生素具有抗性。有了這些特性，生物膜在污染環(huán)境和工業(yè)時會有危險; 從污染食品到堵塞污水處理管道，應有盡有。如果生物膜進入醫(yī)療設施，它們也會變得致命。

了解生物膜是如何形成的，是尋找打敗它們的方法的關(guān)鍵，本研究匯集了來自生物技術(shù)，納米工程和軟件編程背景的OIST科學家來解決它。

該團隊專注于生物膜組裝動力學 - 允許細菌產(chǎn)生其連鎖基質(zhì)結(jié)構(gòu)的生化反應。收集有關(guān)這些反應如何發(fā)揮作用的情報可以說明可以使用哪些藥物和化學品來抵消這些反應。

團隊沒有任何工具可以讓他們以他們清楚了解生物膜所需的頻率來監(jiān)測生物膜的增長。因此，他們將現(xiàn)有工具修改為自己的設計。

Nikhil Bhalla博士在OIST的Micro / Bio / Nanofluidics部門工作，由Amy Shen教授帶領(lǐng)納米尺度找到了一個解決方案：“我們創(chuàng)造了一些微小結(jié)構(gòu)的小芯片，用于大腸桿菌的生長，”他說。“它們覆蓋著蘑菇狀的納米結(jié)構(gòu)，帶有二氧化硅和金頂蓋。”

現(xiàn)在團隊所要做的就是找到一些可以使用的細菌。接觸到OIST的結(jié)構(gòu)細胞生物學部門，該團隊得到了BillSöderström博士的幫助，他為納米芯片芯片表面提供了大腸桿菌庫存供該團隊研究。

當這些納米掃描室受到目標光束的影響時，它們通過局部表面等離子體共振(LSPR)吸收它。通過測量進入和離開芯片的光波長之間的差異，科學家們可以觀察蘑菇結(jié)構(gòu)周圍生長的細菌，而不會干擾他們的測試對象并影響他們的結(jié)果。

“這是我們第一次使用這種傳感技術(shù)來研究細菌細胞，”該團隊常駐生物技術(shù)專家Riccardo Funari博士說，“但我們發(fā)現(xiàn)的問題是我們無法實時監(jiān)測它。”

從LSPR設置中獲取恒定的數(shù)據(jù)流是可能的，但需要一套全新的軟件才能使其正常運行。幸運的是，研究技術(shù)人員Kang-Yu Chu出席了他的編程專業(yè)知識。

“我們制作了一個基于現(xiàn)有軟件的即時分析自動測量程序，讓我們只需點擊一下即可處理數(shù)據(jù)。它大大減少了所涉及的手工工作，讓我們糾正實驗中出現(xiàn)的任何問題，”康宇說。 。

現(xiàn)在，這三個學科已經(jīng)結(jié)合在一起，成為可以在幾乎任何實驗室中使用的臺式工具，并且計劃將該技術(shù)小型化為可用于大量生物傳感應用的便攜式設備。

“有關(guān)臨床相關(guān)微生物的研究正在接下來，”Funari博士說，“我們對這些應用感到非常興奮。這可能是一種很好的工具，可用于測試未來各種細菌的藥物。” 至少現(xiàn)在，人類在細菌戰(zhàn)中處于領(lǐng)先地位。