Facendo Uso di un'unità innovatrice con le camere microscopiche, i ricercatori da quattro istituzioni, compreso Johns Hopkins, hanno spigolato le nuove informazioni importanti su come i batteri sopravvivono a negli ambienti ostili formando le comunità resistenti agli antibiotici chiamate biofilms.
Questi biofilms svolgono i ruoli chiave nella fibrosi cistica, nelle infezioni di apparato urinario ed in altre malattie ed i ricercatori dicono che i loro risultati potrebbero aiutare nello sviluppo di nuovi trattamenti e misure preventive.
“C'è una percezione che gli organismi unicellulari sono asociali, ma quello è disorientato,„ ha detto Andre Levchenko, assistente universitario di assistenza tecnica biomedica nel Banco del Merlano Dell'Università John Hopkins di Assistenza Tecnica ed in una filiale dell'Istituzione universitaria per Nanobiotecnologia. “Quando i batteri sono sotto sforzo-cui è la storia del loro vita-essi collabori e formi questa collettività chiamata un biofilm. Se esaminate i biofilms naturali, hanno architettura molto complicata. Sono come le città con i canali affinchè le sostanze nutrienti da andare dentro e lo spreco escano.„
Con una migliore comprensione di come e di perché i batteri formano i biofilms, i ricercatori possono potere interrompere l'attività nelle comunità batteriche e bloccare gli effetti nocivi sui loro host umani. I risultati del gruppo sono stati dettagliati in un articolo pubblicato nell'emissione Del novembre 2007 della Biblioteca Pubblica Del giornale di Biologia di Scienza.
Nell'articolo, i ricercatori da Johns Hopkins; Tecnologia della Virginia; l'Università di California, San Diego; e l'Università di Lund in Svezia ha riferito sull'osservazione dei batteri Escherichia coli che cresce negli stati ristretti di nuova unità microfluidic. L'unità, che permette che gli scienziati usino i volumi del nanoscale di celle in soluzione, contiene una serie di camere minuscole di varie forme e le dimensioni che tengono i batteri sospesi costante in un terreno di coltura.
Levchenko ed i suoi colleghi hanno registrato il comportamento di singoli livelli di celle facendo uso di microscopia in tempo reale. I modelli Di Calcolo hanno convalidato i loro risultati sperimentali ed hanno potuto predire il comportamento di altre specie batteriche sotto le simili pressioni. “Siamo stati sorpresi trovare che le celle che crescono nelle camere di tutte le specie di forme si sono organizzate gradualmente nelle strutture altamente regolari,„ Levchenko abbiamo detto. “Il modello di calcolo contribuito a spiegare perché questo stava accadendo e come potrebbe essere usato dalle celle per aumentare le possibilità di sopravvivenza.„
L'unità microfluidic, che è stata progettata e da costruzione in collaborazione con il laboratorio di Alex Groisman al UCSD, permette che le celle escano liberamente in e dalle camere. I volumi della Prova nelle camere erano nell'intervallo di nano-litro, permettendo la visualizzazione di singole celle di Escherichia coli. Il laboratorio di Ann Stevens a Tecnologia della Virginia ha contribuito a generare i nuovi sforzi dei batteri che hanno permesso la visualizzazione di diverse celle sviluppate in un a un solo strato.
Hojung Cho, uno studente di laurea di assistenza tecnica biomedica di Johns Hopkins dal laboratorio di Levchenko e autore principale dell'articolo pubblicato, catturato sul video l'auto-organizzazione graduale e la costruzione finale dei biofilms batterici su un periodo di 24 ore, facendo uso delle tecniche in tempo reale di microscopia. Gli esperimenti sono stati abbinati all'analisi di modellistica sviluppata in collaborazione con i colleghi di Cho a Lund. Le Immagini sono state analizzate facendo uso degli strumenti sviluppati con la partecipazione di Bruno Jedynak del Centro di Johns Hopkins per Scienza della Rappresentazione.