Если вы хотите узнать, какой тип бактерий присутствует в жидком образце, то вам придется выращивать бактериальную культуру в лаборатории в течение нескольких часов или даже дней. Но новая лазерная техника позволяет распознать бактерию всего за пару минут.
Спектральные отпечатки
Науке уже известно, что при воздействии лазерного света бактерии отражают свет обратно по спектральной схеме, которая является уникальной для каждого конкретного вида.
Проблема заключается в том, что другие микроскопические элементы в образце, такие как клетки крови или вирусы, также отражают свет. В результате спектральный «отпечаток» бактерии теряется в фоновом шуме до такой степени, что его уже нельзя различить.
Новая технология, разработанная учеными Стэнфордского университета, решает эту проблему.
Как это работает?
Технология состоит из нескольких компонентов. Первый - модифицированный струйный принтер, который позволяет печатать образцы жидкости в виде микроскопических точек. Нанесенная на стеклянный слайд, каждая такая точка имеет объем всего две триллионные доли литра.
Поскольку точки такие маленькие, в них может поместиться не более нескольких десятков клеток. Поэтому любые присутствующие в образце бактерии достаточно заметны на общем фоне.
Второй компонент - золотые наностержни, которые добавляются к крошечным образцам. Эти стержни налипают на бактерии, выступая в качестве антенн, которые притягивают лазерный свет. В результате отраженный спектральный отпечаток бактерии оказывается в 1500 раз сильнее, чем без добавления наностержней.
Всё это позволяет программному обеспечению на основе машинного обучения очень обнаруживать спектральные отпечатки бактерий и идентифицировать их.
Зачем это нужно?
По словам авторов исследования, технология обладает потрясающим потенциалом и может спасти множество жизней. Если речь идет о лечении бактериальных инфекций, то быстрое распознавание штамма позволит намного быстрее и точнее назначить лечение. Время в такой ситуации может оказаться решающим фактором, определяющим, будет ли пациент жить.
Также технология может быть использована для быстрого анализа чистоты воды и других жидкостей. Пока метод тестировался только на зараженной мышиной крови, но, по словам ученых, технология будет столь же эффективна при анализе других жидкостей. Кроме того, ее можно адаптировать для обнаружения и других типов частиц, таких как вирусы
Статья об исследовании опубликована в журнале Nano Letters.
