Les puces, la lumière et le codage déplacent la ligne de front en battant les bactéries

Anonim

La lutte incessante contre les bactéries a pris un tour en faveur de l’humanité avec l’annonce d’un outil capable de prendre le dessus dans la recherche sur les drogues.

La résistance bactérienne aux antibiotiques a fait les manchettes alarmantes ces dernières années, la perspective de traitements couramment prescrits devenant obsolètes et déclenchant des sonnettes d'alarme dans l'établissement médical.

Des moyens plus efficaces de tester les remplacements sont désespérément nécessaires, et une équipe de l’Université des diplômés d’Okinawa (OIST) en a trouvé une.

Dans leur article, publié dans ACS Sensors, les scientifiques examinent une structure microbienne appelée biofilms - des cellules bactériennes qui se regroupent en une matrice visqueuse.

Ceux-ci sont avantageux pour les bactéries, même en résistant aux antibiotiques conventionnels. Avec de telles propriétés, les biofilms peuvent être dangereux lorsqu'ils contaminent les environnements et les industries; de la production de denrées alimentaires contaminantes aux tuyaux de traitement des eaux usées. Les biofilms peuvent aussi devenir mortels s'ils pénètrent dans les installations médicales.

Comprendre comment les biofilms sont formés est la clé pour trouver des moyens de les vaincre, et cette étude a rassemblé des scientifiques de l’OIST issus de la biotechnologie, de la nano-ingénierie et de la programmation logicielle pour les résoudre.

L'équipe s'est concentrée sur la cinétique d'assemblage des biofilms - les réactions biochimiques qui permettent aux bactéries de produire leur structure matricielle liée. La collecte d'informations sur le fonctionnement de ces réactions peut en dire long sur les médicaments et les produits chimiques pouvant être utilisés pour les contrer.

L'équipe ne disposait d'aucun outil lui permettant de surveiller la croissance du biofilm avec la fréquence nécessaire pour bien la comprendre. Ainsi, ils ont modifié un outil existant à leur propre conception.

Le Dr Nikhil Bhalla, qui travaille à l'Unité Micro / Bio / Nanofluidics de l'OIST, dirigée par le Prof. Amy Shen, a pris la décision de trouver une solution à l'échelle nanométrique: "Nous avons créé de petites puces avec. "Ils sont recouverts de nano-structures en forme de champignon avec une tige de dioxyde de silicium et un bouchon d'or."

Il suffisait maintenant à l'équipe de trouver des bactéries avec lesquelles travailler. En se tournant vers l’unité de biologie cellulaire structurelle de l’OIST, l’équipe a été aidée par le Dr Bill Söderström, qui a fourni des stocks d’E. Coli à la surface des puces de nanomushroom pour que l’étude les étudie.

Lorsque ces nanomushrooms sont soumis à un faisceau de lumière ciblé, ils l'absorbent par résonance plasmonique de surface localisée (LSPR). En mesurant la différence entre les longueurs d'ondes lumineuses entrant et sortant de la puce, les scientifiques pourraient faire des observations des bactéries qui se développent autour des structures du champignon sans perturber leurs sujets et affecter leurs résultats.

"C'est la première fois que nous utilisons cette technique de détection pour étudier les cellules bactériennes", a déclaré le Dr Riccardo Funari, biotechnologue résident de l'équipe, "mais le problème que nous avons découvert était que nous ne pouvions pas le surveiller en temps réel."

Obtenir un flux constant de données à partir de leur configuration LSPR était possible, mais nécessitait un nouvel ensemble de logiciels pour le rendre fonctionnel. Heureusement, le technicien de recherche Kang-yu Chu était sur place pour apporter son expertise en programmation au problème.

"Nous avons créé un programme de mesure automatique avec analyse instantanée basé sur un logiciel existant, qui nous permet de traiter les données en un clic. Cela a considérablement réduit le travail manuel et nous a permis de corriger les problèmes", a déclaré Kang-yu..

Maintenant, ces trois disciplines se sont combinées pour créer un outil de laboratoire pouvant être utilisé dans pratiquement tous les laboratoires, et il est prévu de miniaturiser cette technologie en un appareil portable pouvant être utilisé dans une vaste gamme d’applications de biosensibilité.

"Les études sur les micro-organismes cliniquement pertinents vont bientôt suivre", a déclaré le Dr Funari, "et nous sommes vraiment enthousiasmés par les applications. Cela pourrait être un excellent outil pour tester les futurs médicaments sur de nombreux types de bactéries." Pour l'instant au moins, les humains prennent les devants dans la bataille bactérienne.

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