کشف راه سریع تر برای تایید وجود پاتوژن در آب و مواد غذایی

به گزارش روابط پایگاه اطلاع رسانی علوم آزمایشگاهی ایران، دریافت نتایج از آزمایش خون بسته به اینکه آزمایش مورد نظر چه چیزی است، ممکن است از یک روز تا یک هفته طول بکشد. همین امر در مورد آزمایش های آلودگی آب و آلودگی مواد غذایی نیز صدق می کند. و در بیشتر موارد، زمان انتظار مربوط به مراحل زمان بر در پردازش و تجزیه و تحلیل نمونه است.

در حال حاضر، مهندسان MIT یک نشان نوری جدید را در دسته ای از دانه های مغناطیسی شناسایی کرده اند که می تواند برای شناسایی سریع آلاینده ها در انواع آزمایش های تشخیصی مورد استفاده قرار گیرد. به عنوان مثال، تیم نشان داد که این علامت می تواند برای تشخیص علائم آلاینده غذایی سالمونلا استفاده شود.

به اصطلاح Dynabeads، دانه های مغناطیسی میکروسکوپی هستند که می توانند با آنتی بادی هایی پوشانده شوند که به مولکول های هدف مانند یک پاتوژن خاص متصل می شوند. دانه های داینا معمولاً در آزمایش هایی استفاده می شوند که در آنها به محلول هایی برای جذب مولکول های مورد نظر مخلوط می شوند. اما از آنجا، دانشمندان باید اقدامات وقت گیر بیشتری را انجام دهند تا تأیید کنند که مولکول ها واقعاً وجود دارند و به دانه ها متصل هستند.

تیم MIT با استفاده از اپتیک، به ویژه طیف سنجی رامان، راه سریع تری برای تایید وجود پاتوژن های متصل به Dynabead پیدا کرد. این تکنیک نوری، مولکول های خاص را بر اساس (Raman signature) یا روش منحصربه فردی که در آن یک مولکول نور را پراکنده می کند، شناسایی می کند.

محققان دریافتند که Dynabeads دارای یک نشان غیرعادی قوی رامان هستند که به راحتی قابل تشخیص است، دقیقاً شبیه یک برچسب فلورسنت. آنها دریافتند که این نشان می تواند به عنوان یک (گزارشگر) عمل کند. اگر تشخیص داده شود، سیگنال می تواند به عنوان یک تایید سریع، در کمتر از یک ثانیه، وجود یک پاتوژن هدف واقعاً در یک نمونه مشخص باشد. این تیم در حال حاضر در حال توسعه یک دستگاه قابل حمل برای تشخیص سریع طیفی از عوامل بیماری زای باکتریایی است و نتایج آنها در شماره ویژه Emerging Investigators مجله طیف سنجی رامان منتشر خواهد شد.

ماریسا مک دونالد، دانشجوی کارشناسی ارشد در برنامه هاروارد-MIT در علوم و فناوری بهداشت، یکی از نویسندگان این مطالعه می گوید: این تکنیک در شرایطی مفید خواهد بود که پزشک سعی می کند منبع عفونت را محدود کند تا تجویز آنتی بیوتیک را بهتر اطلاع دهد و همچنین برای تشخیص پاتوژن های شناخته شده در غذا و آب مفید باشد.

جستجوی سلول های بیمار و عوامل بیماری زا در نمونه های مایع تمرینی برای صبر است.تادسه می گوید: این یک نوع مشکل سوزن در انبار کاه است.اعداد موجود به قدری کوچک هستند که باید در محیط های کنترل شده به تعداد کافی رشد داده شوند و کشت های آنها رنگ آمیزی شود و سپس زیر میکروسکوپ مورد مطالعه قرار گیرد. کل فرآیند ممکن است چند روز تا یک هفته طول بکشد تا نتیجه مثبت یا منفی مطمئنی به همراه داشته باشد.

هر دو آزمایشگاه Karnik و Tadesse به طورمستقل در حال توسعه تکنیک هایی برای سرعت بخشیدن به بخش های مختلف فرآیند آزمایش پاتوژن و قابل حمل کردن فرآیند با استفاده از Dynabeads هستند.

Dynabeads دانه های میکروسکوپی در دسترس تجاری هستند که از یک هسته آهنی مغناطیسی و یک پوسته پلیمری ساخته شده اند که می تواند با آنتی بادی ها پوشانده شود. آنتی بادی های سطحی به عنوان قلاب برای اتصال مولکول های هدف خاص عمل می کنند. هنگامی که با یک مایع، مانند یک شیشه خون یا آب مخلوط می شود، هر مولکول موجود روی Dynabeadsمی تابید. با استفاده از آهنربا، دانشمندان می توانند مهره ها را به آرامی به ته یک ویال بچسبانند و آنها را از محلول فیلتر کنند.

خود مهره ها با چشم قابل مشاهده نیستند. اینجاست که کار تادسه مطرح می شود. آزمایشگاه او از طیف سنجی رامان به عنوان راهی برای (اثرانگشت) پاتوژن ها استفاده می کند. او دریافت که انواع سلول های مختلف نور را به روش های منحصر به فردی پراکنده می کنند که می تواند به عنوان علامت برای شناسایی آنها استفاده شود.

تادسه می گوید: ما در ابتدا به دنبال شناسایی نشانه های باکتری ها بودیم، اما نشان Dynabeads در واقع بسیار قوی بود. ما متوجه شدیم که این سیگنال می تواند وسیله ای برای گزارش دادن به شما باشد که آیا شما آن باکتری را دارید یا خیر.

به عنوان یک نمایش عملی، محققان Dynabeads را در ویال های آب آلوده به سالمونلا مخلوط کردند. آنها سپس به صورت مغناطیسی این مهره ها را روی اسلایدهای میکروسکوپی جدا کردند و نحوه پراکندگی نور در مایع را هنگام قرار گرفتن در معرض نور لیزر اندازه گرفتند. در عرض نیم ثانیه، آنها به سرعت نشان رامان داینابیدز را شناسایی کردند، تاییدی که داینابیدها را متصل می کرد و بر اساس استنباط، سالمونلا در مایع وجود داشت.

تکنیک جدید این تیم به طور قابل توجهی سریع تر از روش های مرسوم است و از عناصری استفاده می کند که می توان آن ها را به اشکال کوچک تر و قابل حمل تر تطبیق داد.

تادسه می گوید: سالمونلا اثبات مفهوم است. شما می توانید Dynabeads را با آنتی بادی های E.coli خریداری کنید، و همین اتفاق می افتد: به باکتری ها متصل می شود و ما می توانیم نشان Dynabead را تشخیص دهیم زیرا سیگنال فوق العاده قوی است.