Новий лазерний наносенсор дозволяє виявити бактерії різних видів за кілька хвилин часу
Група вчених з Швейцарського федерального політехнічного університету Лозанни (Swiss Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, EPFL) створив пристрій, розміром з сірникову коробку, яка може визначити наявність бактерій та інших мікроорганізмів у випробуваної середовищі всього за кілька хвилин часу, замість тижнів часу, потрібних для цього раніше. Основою нового пристрою є нанорычаг певної конструкції, який виконають роль чувствительнейшего сенсора, вібруючого у відповідь на метаболічні процеси, що відбуваються в клітинах бактерій. Коливання цього достатньо просто зчитуються за допомогою лазера і перетворюються в електричний сигнал, аналіз якої дозволяє судити про наявність чи відсутність певного виду мікроорганізмів у випробуваної середовищі.
Такий метод експрес-аналізу дозволяє працівниками медичних установ швидко і легко визначити ефективність застосування антибіотиків і інших лікарських препаратів. Але найважливіше значення розробка нового методу аналізу грає для онкології, з його допомогою медики здатні визначити ефекти впливу різних видів хіміотерапії та інших методів на клітини злоякісних утворень.
Для проведення аналізу дослідники поміщають рідину, яка, ймовірно, містить бактерії, на плоску поверхню надзвичайно чутливого вимірювального датчика, виготовленого із спеціального матеріалу і забезпеченого відповідним покриттям. Під впливом метаболічних процесів і руху бактерій цей датчик починає вібрувати, передаючи коливання, амплітудою в мільйонні частки міліметра, на крихітний важіль, який є свого роду модулятором лазерного детектора, що перетворює механічні коливання в електричний сигнал. По амплітуді і формі отриманого електричного сигналу вчені можуть судити про наявність або відсутність мікроорганізмів у випробуваної середовищі, а в деяких випадках отримані дані дозволяють визначити вид мікроорганізмів.
"Аналіз отриманих даних вимагає деякого досвіду і знань, але за умови їх наявності цей аналіз є процесом не більш складним, ніж читання кардіограми" - розповідає Джованні Дьетлер (Giovanni Dietler), вчений з EPFL, - "Використовуючи наш пристрій і запропонований ним метод експрес-аналізу, можна провести тест впливу серії різних видів антибіотиків на мікроорганізми всього за кілька хвилин часу".
У найближчому майбутньому вчені з EPFL планують замінити лазерний оптичний детектор коливань на п'єзоелектричний прилад. Це дозволить скоротити розміри всього пристрою до того рівня, коли його можна буде вбудовувати безпосередньо в структуру електронних чіпів, які можуть стати основою універсальних медичних діагностичних нового покоління.