Надшвидка нова технологія виявлення бактерій; Новини-Медичні
Новий метод виявлення, який дозволяє визначити наявність бактерій протягом хвилини, одночасно відрізняючи здорових від нежиттєздатних бактерій, може врятувати багато життів та багато грошей. Вчені Університету Уоріка повідомили про цю технологію, засновану на змінах електричної сигналізації у бактерій у відповідь на зовнішню електричну стимуляцію.
Бактеріальне дослідження має вирішальне значення для сучасної медичної практики. Для отримання результатів методів бактеріального посіву потрібні дні. При сепсисі смертність зростає на 8% з кожною годиною затримки лікування. Подібним чином, до 30% інфекцій сечовивідних шляхів пропускаються при дослідженнях сечових щупів, особливо при інфекціях низького рівня. Запізнілий діагноз може дозволити встановленню та навіть небезпеці інфекцій, спричиняючи смерть або втрату працездатності. Запізніле виявлення бактеріального забруднення комерційних зразків також має величезні економічні наслідки.
На цьому тлі біоелектрична сигналізація у бактерій може дати надзвичайно корисні результати. У поточному дослідженні поєднані біологія, математичне моделювання та інженерні принципи для швидкого виявлення життєздатних бактерій, використовуючи зміни потенціалу мембрани, що спочиває (базової електричної напруги на клітинних мембранах).
Провідний автор Джеймс Стратфорд пояснює: «Створена нами система може дати результати, подібні до кількості пластин, що використовується в медичних та промислових випробуваннях, але приблизно в 20 разів швидше. Це може врятувати життя багатьох людей, а також принести користь економіці, виявивши забруднення у виробничих процесах ".
Пов’язані історії
Біоелектричність у тварин, яка передбачає вивчення електричних характеристик клітин, що зазнають впливу зовнішніх електричних полів, була важливим напрямком дослідження. Дослідження бактеріальної біоелектрики є відносно новим, але тепер ми знаємо, що проліферативні бактерії потребують стабільного спочиваючого мембранного потенціалу і використовують майже половину своєї енергії для його підтримки. Потенціал мембрани, що спочиває, є ключовим для електричної сигналізації в клітинах.
Вчений Університету Редінга Йошікацу Хаясі коментує: "Використовуючи широко використовувану математичну модель у нейронауці, ми виявили загальний механізм збудливих клітин, нейронів і клітин бактерій, а розширена нейрональна модель може пояснити дві різні електричні реакції здорових і нездорових клітин бактерій. Дивно, але одного параметра, що представляє ступінь нерівноваги мембрани, було достатньо для пояснення чітких реакцій клітин. Це важливий крок до розуміння походження електричної сигналізації ".
Раніше для виявлення проліферативної здатності використовувались як проміжок часу, так і дослідження опосередкованого флуорофором одноклітинного мембранного потенціалу. Однак зміни мембранного потенціалу трапляються у багатьох ситуаціях, що призводить до неспецифічних результатів, якщо спочатку не виконати складних та ретельних калібрувань. У поточному дослідженні конкретно розглянуто, чи залежать зміни потенційного мембранного потенціалу від зовнішнього поля від бактеріального проліферативного потенціалу.
Вчені використовували спеціально розроблений пристрій для спостереження за проліферацією клітин та мембранним потенціалом та реакцією на електричну стимуляцію в окремих клітинах двох видів бактерій, Bacillus subtilis (B. subtilis) та Escherichia coli (E. coli).