Usando um dispositivo inovativo com câmaras microscópicas, os pesquisadores das quatro instituições, incluindo Johns Hopkins, recolheram a informação nova importante sobre como as bactérias sobrevivem em ambientes hostis formando as comunidades resistentes aos antibióticos chamadas biofilms.
Estes biofilms jogam os papéis chaves na fibrose cística, nas infecções de aparelho urinário e nas outras doenças, e os pesquisadores dizem que seus resultados poderiam ajudar na revelação de tratamentos novos e de medidas preventivas.
“Há uma percepção que os organismos único-celulados são asociais, mas aquele é errado,” disse Andre Levchenko, professor adjunto da engenharia biomedicável na Escola das Pescadas Da Universidade Johns Hopkins da Engenharia e em uma filial do Instituto de universidade para a Nanobiotecnologia. “Quando as bactérias são sob esforço-que está a história do seu vida-eles team acima e forme esta colectividade chamada um biofilm. Se você olha biofilms naturais, têm arquitetura muito complicada. São como cidades com canais para que os nutrientes a ir dentro e o desperdício saia.”
Com uma compreensão melhor de como e de porque as bactérias formam biofilms, os pesquisadores podem poder interromper a actividade nas comunidades bacterianas e obstruir efeitos prejudiciais em seus anfitriões humanos. Os resultados da equipe foram detalhados em um artigo publicado na introdução De novembro de 2007 da Biblioteca Pública do jornal da Biologia da Ciência.
No artigo, os pesquisadores de Johns Hopkins; Tecnologia de Virgínia; o University Of California, San Diego; e a Universidade de Lund na Suécia relatou na observação das bactérias Escherichia Coli que cresce nas condições abarrotado de um dispositivo microfluidic novo. O dispositivo, que permite que os cientistas usem volumes do nanoscale de pilhas na solução, contêm uma série de câmaras minúsculas de várias formas e os tamanhos que mantêm as bactérias suspendidas uniformemente em um media de cultura.
Levchenko e seus colegas gravaram o comportamento de únicas camadas de pilhas usando a microscopia do tempo real. Os modelos Computacionais validaram seus resultados experimentais e puderam prever o comportamento da outra espécie bacteriana sob pressões similares. “Nós fomos surpreendidos encontrar que as pilhas que crescem nas câmaras de todos os tipos de formas se organizaram gradualmente em estruturas altamente regulares,” Levchenko dissemos. “O modelo computacional ajudado a explicar porque este estava acontecendo e como pôde ser usado pelas pilhas para aumentar possibilidades de sobrevivência.”
O dispositivo microfluidic, que foi projectado e fabricado em colaboração com o laboratório de Alex Groisman no UCSD, permite que as pilhas fluam livremente e fora das câmaras. Os volumes do Teste nas câmaras estavam na escala de nano-litro, permitindo o visualização de únicas pilhas de Escherichia Coli. O laboratório de Ann Stevens na Tecnologia de Virgínia ajudou a gerar tensões novas das bactérias que permitiram o visualização das pilhas individuais crescidas em uma única camada.
Hojung Cho, um estudante doutoral de engenharia biomedicável de Johns Hopkins do laboratório de Levchenko e autor principal do artigo de jornal, capturado no vídeo a auto-organização gradual e a construção eventual de biofilms bacterianos durante um período de 24 horas, usando técnicas da microscopia do tempo real. As experiências foram combinadas à análise de modelagem desenvolvida em colaboração com os colegas de Cho em Lund. As Imagens foram analisadas usando as ferramentas desenvolvidas com a participação de Bruno Jedynak do Centro de Johns Hopkins para a Ciência da Imagem Lactente.