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新型DNA传感器可以快速检测出抗生素抗性病原体

抗生素通过治疗当今最已知的微生物疾病,彻底改变了医学领域。然而,它们的不加控制的使用导致了全球主要的抗生素抗性问题。随着我们继续开发抗生素(有时剂量远高于所需剂量),致病细菌正在迅速发展防御策略,以逃避它们。这些耐药细菌也称为“超级细菌”,会引起严重的感染,难以治疗,最终可能致命。

耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌(MRSA)是一种特别恶性的超级细菌,对抗生素甲氧西林产生了抗药性,是医院获得性感染的主要原因。准确及时的诊断对于有效治疗至关重要。但是,抗生素敏感性测试是评估细菌对各种药物反应的金标准,其过程极其冗长,而且可能需要几天的时间才能得出结果。尽管采用酶和生物传感器的替代技术已显示出一定的前景,但它们依赖于外部驱动力(如电能或磁能),增加了不确定性。

为了寻找一种更简单,更可靠的检测工具,来自台湾和日本的研究人员现已开发出一种高度灵敏的无培养物和自动驾驶的DNA纳米传感器,该传感器可以准确地检测出致命的超级细菌(如MRSA)。纳米传感器主要基于布朗运动,该术语用于表示微粒的自我驱动的随机和不稳定的运动。日本福井大学副教授,这项研究的合著者坂本弘明博士对他们发表在《生物传感器和生物电子学》上的发现感到很兴奋,他说:“我们设计了一种新颖的具有布朗运动功能的DNA纳米传感器,该传感器可以以高灵敏度检测MRSA DNA,无需复杂的DNA扩增或细胞培养,即可通过扩散测定法快速准确地检测微生物的DNA。

这些传感器的准备工作分三个步骤进行。首先,研究人员准备了短的DNA序列,称为寡核苷酸探针,可以识别MRSA DNA中的两个不同靶序列。在这些探针之一上,它们附着了荧光珠,可用于对颗粒运动进行精确的视觉定量。另一方面,他们附着了庞大的金纳米颗粒,这降低了纳米珠的扩散率或移动速度。当与MRSA DNA混合在一起时,研究人员发现这两种探针都将DNA夹在中间,从而使检测变得轻松快捷。研究人员还证实了这种传感器的特异性,因为它无法与其他细菌(如大肠杆菌)的其他DNA结合。

该团队新颖的生物传感器设计不仅消除了费时费力的细胞培养,而且还简化了传感器配置,而无需任何复杂的制造,资源和外部能源。此外,纳米传感器将检测时间显着减少到仅10秒!此外,它的检测下限低,可以检测高达10 pM的微量浓度,从而有助于快速,准确地从极其有限的样本中诊断出传染性病原体。还可以通过修饰靶DNA结合序列来定制除MRSA以外的其他病原体。

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