Новая концепция портативного прибора для экспресс-детекции микроорганизмов

Подготовила Елена Клещенко

Рост антибиотикорезистентности делает актуальной задачу быстрого выявления и идентификации минимальных количеств бактерий. Многие коммерчески доступные «быстрые» методы на самом деле требуют 24—48 ч, поэтому новые разработки в этой области имеют потенциал.

Новый метод основан на регистрации хемилюминесценции. Как установили авторы исследования, восстановитель трис-(2-карбоксиэтил)-фосфин (TCEP) действует как мощный окислитель на золотые нанопластинки треугольной формы, а те, в свою очередь, катализируют реакцию хемилюминесценции люминола. Важно, что люминесценция беспрецедентно стабильна, она продолжается до 10 мин. Однако, когда TCEP взаимодействует с поверхностными белками микроорганизмов, он восстанавливает дисульфидные связи белков и сам окисляется, в результате люминесценция снижается. Таким образом, метод основан на конкурентном взаимодействии — TCEP реагирует или с нанопластинками золота, или с микроорганизмами. Присутствие бактерий в образце таким способом можно установить менее чем за 10 минут, предел обнаружения — до 100 КОЕ на мл.

Если в образце имеются бактерии, желательно их идентифицировать или хотя бы показать присутствие (или отсутствие) опасных возбудителей. Для этого авторы вводят концепцию макромолекулярного экранирования. В образец добавляют антитела к поверхностным белкам интересующей бактерии, затем антитела к этим антителам, несущие частицы полиэтиленгликоля. В результате бактерия покрывается полимерным панцирем, закрепленным на антителах (см. микрофотографии в пресс-релизе). Панцирь предотвращает взаимодействие с TCEP, люминесценция в образце усиливается, что означает присутствие определенной бактерии. Вся процедура занимает час, выполняется с помощью портативного люминометра и не требует предварительного обогащения образца. Для проверки концепции авторы провели обнаружение метициллинрезистентного золотистого стафилококка (MRSA) в моче и в образцах из окружающей среды.

«Быстрое обнаружение микроорганизмов, менее чем за два часа, жизненно важно не только для предотвращения пищевых отравлений, но и для борьбы с резистентностью к противомикробным препаратам, оно должно помочь врачам принимать обоснованные решения до назначения антибиотиков, — говорит руководитель исследования Абденнер Аббас. — Нужно больше работы, чтобы применить эту технологию к более сложным образцам, таким как продукты питания и сельскохозяйственные культуры, но мы надеемся на прогресс в этой области».

Источники

Minh-Phuong Ngoc Bui, John Brockgreitens, Abdennour Abbas. // Microbial Detection: Gold Nanoplate-Enhanced Chemiluminescence and Macromolecular Shielding for Rapid Microbial Diagnostics. // Advanced Healthcare Materials, 2018; 7 (13): 1870052 DOI: 10.1002/adhm.201870052

Пресс-релиз университета