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芯片 光和编码推动了细菌发酵的前沿

永无止境的细菌斗争已经宣布了一种可以在药物研究中占上风的工具,这已引起了人类的青睐。

近年来,细菌对抗生素的耐药性已成为令人震惊的头条新闻,在医疗机构中,通常开处方的治疗方法已过时,引起了警钟。

迫切需要更有效的替代品测试方法,冲绳科技大学研究生院(OIST)的一个团队刚刚找到了一个。

在发表于ACS Sensors的论文中,科学家们研究了一种称为生物膜的微生物结构-细菌细胞结合成粘稠的基质。

这些对细菌是有利的,甚至对常规抗生素具有抗性。具有这样的特性,生物膜在污染环境和工业时可能是危险的。从污染食品生产到堵塞污水处理管道,应有尽有。如果生物膜进入医疗机构,它们也可能致命。

了解生物膜的形成方式是找到击败生物膜的关键,这项研究将来自生物技术,纳米工程和软件编程背景的OIST科学家召集在一起,以解决生物膜的问题。

该团队专注于生物膜组装动力学-生物化学反应,使细菌能够产生其相连的基质结构。收集有关这些反应如何起作用的情报可以告诉很多有关可以使用哪些药物和化学物质来抵消它们的信息。

团队没有可用的工具来让他们以清晰了解生物膜生长的频率来监控生物膜的生长。因此,他们将现有工具修改为自己的设计。

由Amy Shen教授领导的OIST微生物/生物/纳米流体学部门的Nikhil Bhalla博士进入纳米技术领域寻找解决方案:“我们制造了具有微小结构的小芯片,使大肠杆菌得以生长,”他说。 。“它们被蘑菇状的纳米结构所覆盖,上面有二氧化硅的茎和金盖。”

现在,团队所要做的就是发现一些细菌。到达OIST的结构细胞生物学部门后,该小组得到了BillSöderström博士的帮助,该博士向纳米菌菇芯片表面提供了大肠杆菌的存量,供研究小组研究。

当这些纳米蘑菇受到目标光束时,它们会通过局部表面等离子体共振(LSPR)吸收。通过测量进入和离开芯片的光波长之间的差异,科学家可以观察蘑菇结构周围生长的细菌,而不会干扰测试对象并影响其结果。

该团队的驻地生物技术专家Riccardo Funari博士说:“这是我们首次使用这种传感技术来研究细菌细胞,但我们发现的问题是我们无法实时监控它。”

可以从LSPR设置中获取稳定的数据流,但是需要一套全新的软件才能使其正常工作。幸运的是,研究技术员Chu Kang-yu Chu随时可以为这个问题提供编程专业知识。

“我们基于现有软件制作了具有即时分析功能的自动测量程序,使我们可以一键处理数据。它极大地减少了所涉及的手工工作,并让我们在发生实验时纠正任何问题,” Kang-yu说。

现在,这三个领域已经结合在一起,制成了几乎可以在任何实验室中使用的台式工具,并且计划将这种技术小型化为可用于大量生物传感应用的便携式设备。

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