Silicon Taiga: Новый лазерный наносенсор позволяет обнаружить бактерии различных видов за несколько минут времени

Группа ученых из Швейцарского федерального политехнического университета Лозанны (Swiss Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, EPFL) создало устройство, размером со спичечную коробку, которая может определить наличие бактерий и других микроорганизмов в испытуемой среде всего за несколько минут времени, вместо недель времени, требовавшихся для этого ранее. Основой нового устройства является нанорычаг определенной конструкции, который выполнят роль чувствительнейшего сенсора, вибрирующего в ответ на метаболические процессы, происходящие в клетках бактерий. Колебания этого достаточно просто считываются с помощью лазера и преобразуются в электрический сигнал, анализ которого позволяет судить о наличии или отсутствии определенного вида микроорганизмов в испытуемой среде.

Бактерии

Такой метод экспресс-анализа позволяет работниками медицинских учреждений быстро и легко определить эффективность применения антибиотиков и других лекарственных препаратов. Но самое важное значение разработка нового метода анализа играет для онкологии, с его помощью медики способны определить эффекты влияния различных видов химиотерапии и других методов на клетки злокачественных образований.

Для проведения анализа исследователи помещают жидкость, которая предположительно содержит бактерии, на плоскую поверхность чрезвычайно чувствительного измерительного датчика, изготовленного из специального материала и снабженного соответствующим покрытием. Под воздействием метаболических процессов и движения бактерий этот датчик начинает вибрировать, передавая колебания, амплитудой в миллионные доли миллиметра, на крошечный рычаг, который является своего рода модулятором лазерного детектора, преобразующего механические колебания в электрический сигнал. По амплитуде и форме полученного электрического сигнала ученые могут судить о наличии или отсутствии микроорганизмов в испытуемой среде, а в некоторых случаях полученные данные позволяют определить и вид микроорганизмов.

"Анализ полученных данных требует некоторого опыта и знаний, но при условии их наличия этот анализ является процессом не более сложным, чем чтение кардиограммы" - рассказывает Джованни Дьетлер (Giovanni Dietler), ученый из EPFL, - "Используя наше устройство и предлагаемый им метод экспресс-анализа, можно провести тест воздействия серии различных видов антибиотиков на микроорганизмы всего за несколько минут времени".

В ближайшем будущем ученые из EPFL планируют заменить лазерный оптический детектор колебаний на пьезоэлектрический прибор. Это позволит сократить размеры всего устройства до того уровня, когда его можно будет встраивать прямо в структуру электронных чипов, которые могут стать основой универсальных медицинских диагностических нового поколения.