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O uso Doppler dos pesquisadores olhar pilhas vivas internas, segue sua actividade metabólica

O radar Doppler melhora vidas espreitando massas de ar internas para prever o tempo. Uma equipe da universidade de Purdue está usando a tecnologia similar às pilhas vivas do interior do olhar, introduzindo um método para detectar os micróbios patogénicos e as infecções do deleite nas maneiras que os cientistas nunca têm antes.

Em um estudo novo, a equipe Doppler usado à espreitadela um auge dentro das pilhas e segue sua actividade metabólica no tempo real, sem ter que esperar culturas para crescer. Usando esta capacidade, os pesquisadores podem testar os micróbios encontrados no alimento, na água, e nos outros ambientes para ver se são micróbios patogénicos, ou para ajudá-los a identificar a medicina direita para tratar as bactérias resistentes aos antibióticos.

David Nolte, professor do Edward M. Purcell Distinto de Purdue da física e da astronomia; John Turek, professor de ciências médicas básicas; Eduardo Ximenes, cientista da pesquisa no departamento da engenharia agrícola e biológica; e Michael Ladisch, distinto professor da engenharia agrícola e biológica, adaptou esta técnica de seu estudo precedente em células cancerosas em um papel liberado este mês na biologia das comunicações.

Usando o financiamento do National Science Foundation assim como do desafio grande da ideia do parque da descoberta de Purdue, a equipe trabalhou com linha celular imortalizadas -- pilhas que viverão para sempre a menos que você os matar. Expor as pilhas aos micróbios patogénicos conhecidos diferentes, neste caso salmonelas e Escherichia Coli. Usaram então o efeito de Doppler para espiar para fora como as pilhas reagiram. Estas pilhas vivas são chamadas “sentinelas,” e observando suas reacções é chamado um ensaio biodinâmico.

“Primeiramente nós fizemos a imagem lactente biodinâmica aplicada ao cancro, e agora nós estamos aplicando-à outras pilhas dos tipos,” Nolte disse. “Esta pesquisa é original. Ninguém mais está fazendo qualquer coisa como ele. É por isso é tão intrigante.”

Esta estratégia é amplamente aplicável quando os cientistas isolaram um micróbio desconhecido e o querem saber se é patogénico -- prejudicial aos tecidos vivos -- ou não. Tais pilhas podem aparecer na cadeia alimentar, nascentes de água ou mesmo em geleiras recentemente derretidas.

Isto mede directamente se uma pilha é patogénico. Se as pilhas não são patogénicos, o sinal de Doppler não muda. Se são, o sinal de Doppler muda bastante significativamente. Então você pode usar outros métodos para identificar o que o micróbio patogénico é. Esta é uma maneira rápida de dizer o amigo do inimigo.”

Michael Ladisch, distinta engenharia do professor, a agrícola e a biológica, universidade de Purdue

Poder distinguir rapidamente se uma pilha é prejudicial é incredibly útil nas situações onde os povos encontram um micro-organismo desconhecido vivo, permitindo que os cientistas conheçam que precauções para tomar. Uma vez que se sabe que um micróbio é prejudicial, podem começar os protocolos estabelecidos que permitem que determinem a identidade específica da pilha e determinem um antibiótico eficaz contra o micro-organismo.

Um outro benefício é a capacidade diagnostica a rapidamente e directamente que bactérias respondem a que antibióticos. A resistência antibiótica pode ser um problema devastador nos hospitais e nos outros ambientes a onde os indivíduos com corpos e sistemas imunitários já comprometidos podem ser expor e contaminado por quantidades cada vez mais altas de bactérias resistentes aos antibióticos. Às vezes isto conduz a uma condição potencial fatal chamada sepsia bacteriana, ou à septicemia. Isto é diferente da sepsia viral que foi discutida em relação a COVID-19, embora os cientistas dizem seus passos seguintes incluirão a sepsia viral de investigação.

Tratar a sepsia é desafiante. Dar os antibióticos pacientes do largo-espectro, que soa como uma boa ideia, não pôde ajudar e pôde fazer a situação mais ruim para o paciente seguinte. Deixando as bactérias entradas perto contactam com antibióticos que não os matam os fazem somente mais resistentes a esse antibiótico e mais difíceis lutar a próxima vez.

Cultivar os tecidos do paciente e dirigi-los dentro no antibiótico correcto para usar-se podem tomar o tempo onde o paciente não tem, geralmente oito a 10 horas. Este processo biodinâmico novo permite que os cientistas ponham as amostras bacterianas do paciente em uma disposição de pratos de petri minúsculos que contêm as sentinelas do tecido e tratem cada amostra com um antibiótico diferente. Usando Doppler, podem rapidamente observar que amostras bacterianas têm mudanças metabólicas dramáticas. As amostras que fazem são essas que reagiram ao antibiótico -- as bactérias estão morrendo, sendo derrotado e batido para trás por antibióticos.

“Quando nós tratamos com os antibióticos, as bactérias não têm que multiplicar muito antes que comecem afectar que as sentinelas do tecido,” Nolte explicou. “Há ainda demasiado poucas bactérias a ver directamente ou medir, mas começam afectar como os tecidos se comportam, que nós podemos detectar com Doppler.”

Em menos do que a metade do tempo uma cultura tradicional e as tomadas do diagnóstico, doutores poderiam dizer que antibiótico a administrar, amparando as possibilidades do paciente para a recuperação. Os pesquisadores trabalharam pròxima com o escritório da fundação de pesquisa de Purdue da comercialização da tecnologia para patentear e licenciar suas tecnologias. Planeiam explorar mais se este método trabalharia para as amostras de tecido expor às pilhas patogénicos nonliving ou aos esporos secados, e testar para e tratar a sepsia viral.

Source:
Journal reference:

Choi, H., et al. (2021) Doppler imaging detects bacterial infection of living tissue. Communications Biology. doi.org/10.1038/s42003-020-01550-8.