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Nuovo, facile--adatti la procedura analitica può identificare rapidamente i batteri in ospedali

Presto in virtualmente ogni ospedale sarà possibile identificare le specie batteriche responsabili di un'infezione che si sviluppa in un paziente in un aspetto appena di alcuni minuti. Un nuovo, facile--si adatta e la procedura analitica economica è stata elaborata dai ricercatori dall'istituto di chimica fisica dell'accademia delle scienze polacca a Varsavia. Il ruolo principale è svolto dai bioconjugates innovatori - luminescenti, microparticelle magnetiche ricoperte di batteriofagi giustamente selezionati.

Quando un paziente è ammesso all'ospedale con l'infezione batterica avanzata, quale sepsi, tempo diventa cruciale. Più presto sarà possibile determinare le specie dell'intruso che devasta l'organismo, maggior la probabilità di riuscito trattamento. Nel frattempo, i metodi analitici comunemente usati ancora richiedono la moltiplicazione dei batteri (che richiede spesso parecchi giorni) o strumentazione specializzata disponibile soltanto in alcuni laboratori. L'identificazione dei batteri può, tuttavia, essere effettuata in quasi tutto il laboratorio dell'analisi dell'ospedale e nel tempo di attesa per il risultato diminuito ai minuti, secondo i ricercatori dall'istituto di chimica fisica dell'accademia delle scienze polacca (PASSO DI DANZA di IPC) a Varsavia nelle pagine della chimica rispettata di Bioconjugate del giornale scientifico.

Prima di iniziare il lavoro sulla nuova tecnica analitica, i ricercatori dal PASSO DI DANZA di IPC hanno supposto che dovrebbe tenere conto l'identificazione significativamente più veloce dei batteri che i metodi attuali ed essere facile da presentare in tantissimi laboratori dell'ospedale, ma senza alcun sacrificio di accuratezza di misura. Un requisito supplementare era che l'analisi dovrebbe essere economica.

“Più velocemente, meglio, più economico - siamo riuscito a raggiungere tutti questi obiettivi. Ciò può essere veduta da tutta la parte interessata come, nella consapevolezza completa, abbiamo ceduto la protezione di brevetto,„ dice il Dott. gennaio Paczesny (PASSO DI DANZA di IPC), che piombo il progetto di ricerca costituito un fondo per da una concessione dal centro nazionale polacco di scienza.

L'unità di rilevazione nella nuova tecnica per l'identificazione dei batteri è un cytometer di flusso. Malgrado il nome apparentemente arduo è abbastanza un pezzo di strumentazione semplice e relativamente economico, disponibile in molti ospedali, in cui è utilizzato comunemente nelle analisi del sangue. Nel cytometer il campione è passato attraverso un ugello da cui il flusso che scorre è così stretto che interamente le più grandi particelle nella soluzione, specialmente celle, devono scorrere uno per uno. Il flusso è acceso dai laser ed è circondato dai rivelatori che registrano l'indicatore luminoso riflesso dalle particelle diverse, sparso ai lati ed emesso da loro.

Il problema principale era di mettere a punto un metodo per il contrassegno dei batteri per essere facile da intercettarli nel campione e da identificarli con la grande certezza con l'aiuto del cytometer. Per fare questo, i ricercatori hanno deciso di costruire i bioconjugates speciali, cioè complessi costituiti dalla combinazione di microparticelle con le biomolecole. L'elemento biologico era un batteriofago, che è un'infezione del virus specie particolari di batteri (gli sperimentatori di PASSO DI DANZA di IPC hanno usato il batteriofago T4, i batteri d'attacco di Escherichia coli). I batteriofagi sono stati accoppiati con le microparticelle capaci di emissione dell'indicatore luminoso che potrebbe essere registrato facilmente sul cytometer e sul presentare i beni magnetici. L'ultimo era essenziale, perché ha permesso di separare i bioconjugates da altre particelle nel campione con un magnete semplice.

“Abbiamo cominciato cercando le microparticelle economiche e disponibili nel commercio che hanno soddisfatto le nostre richieste. Ha risultato quello che le particelle appropriate erano già disponibili sul servizio - ed esattamente quei stessimo cercando! La loro superficie è stata coperta appena di quei gruppi che funzionali chimici abbiamo dovuto collocare virtualmente qualunque tipo di batteriofago su loro,„ spiega lo studente Marta Janczuk-Richter di PhD dal gruppo di prof. Joanna Niedziolka-Jonsson.

I ricercatori hanno combinato le microsfere approvvigionate con i batteriofagi facendo uso di un composto dal gruppo di carbodiimide conosciuto come EDC (questa sostanza è usata da molti chimici per legare insieme le particelle differenti). Le immagini ottenute con microscopia confocale hanno confermato che nei nuovi batteriofagi dei bioconjugates solitamente due o tre ha aderito ad ogni microparticella. Di conseguenza, i primi bioconjugates del mondo con le funzioni triple sono stati ottenuti: legando soltanto alle specie una di batteri, rispondenti al campo magnetico e capaci di ardore (fluorescente).

La procedura per l'identificazione dei batteri facendo uso di tali bioconjugates costruiti è semplice. Il campione - può essere un liquido fisiologico ottenuto dal paziente, o un prodotto alimentare, per esempio succo di carota - è diluito e poi una piccola quantità di bioconjugates in precedenza preparati si aggiunge alla soluzione. Dopo questo, cattura un breve mentre affinchè i bioconjugates fissi ai batteri. Dopo, un magnete si applica all'in provetta con il liquido e tutti i bioconjugates sono attirati, compreso quelli con i batteri fissati. Dopo il versamento fuori del resto del campione e della ridiluizione del precipitato separato, la soluzione è passata con il cytometer.

“La misura nel cytometer richiede tipicamente circa un minuto. Il risultato è un grafico su cui vediamo come tutti i bioconjugates spargono la luce incidente ed emettono la fluorescenza. Poiché conosciamo il segnale che dovremmo ottenere dai bioconjugates puri, cioè quelli senza batteri, possiamo determinare facilmente se il campione contiene i batteri stiamo cercando ed in caso affermativo, in che concentrazione,„ dice lo studente di PhD? ukasz Richter dal gruppo di prof. Robert Holyst.

Gli esami al PASSO DI DANZA di IPC hanno provato che solitamente attaccatura di parecchi bioconjugates all'ogni batteri. Teoricamente, sarebbe così possibile individuare anche un singolo batterio. In pratica, tuttavia, determinate limitazioni risultano dai beni delle microparticelle e dalle caratteristiche dello strumento di misura. I bioconjugates puri possono in effetti agglutinarsi insieme nei più grandi cluster, che generano un simile segnale nel cytometer come singoli bioconjugates con i batteri fissati.

Bioconjugates con un tipo di batteriofagi individua le specie soltanto una di batteri. Tuttavia, dovuto la facilità del preparato dei bioconjugates, dei laboratori interessati dell'ospedale potrebbero, da sè e senza alcuni problemi principali, preparare dozzina o persino parecchi dozzina tipi di bioconjugates potenzialmente utili, ciascuno di loro con i batteriofagi che infettano le specie differenti di batteri. Nel caso di sepsi, da cui è causato nella maggior parte dei casi soltanto sopra dozzina specie di batteri, effettuare l'identificazione poi richiederebbe la prestazione simultanea di al massimo dozzina prove. L'intera procedura non dovrebbe catturare un tecnico di laboratorio efficiente più di un'ora.