Bulgular gıda, su ve klinik numunelerdeki bakterileri tespit etmenin daha hızlı bir yoluna işaret ediyor.
Kan testinden sonuç almak, testin neyi hedeflediğine bağlı olarak bir günden bir haftaya kadar sürebilir. Aynı şey su kirliliği ve gıda kirliliği testleri için de geçerlidir. Çoğu durumda bekleme süresi, numune işleme ve analizde zaman alan adımlarla ilgilidir.
Şimdi MIT mühendisleri, yaygın olarak kullanılan bir manyetik boncuk sınıfında, çeşitli teşhis testlerinde kirletici maddeleri hızlı bir şekilde tespit etmek için kullanılabilecek yeni bir optik imza belirlediler. Örneğin ekip, gıda kirleticisi Salmonella‘nın belirtilerini tespit etmek için kullanılabileceğini gösterdi.
Dynabead‘ler, belirli bir patojen gibi hedef moleküllere bağlanan antikorlarla kaplanabilen mikroskobik manyetik boncuklardır. Dynabead’ler tipik olarak ilgilenilen molekülleri yakalamak için çözeltilere karıştırıldıkları deneylerde kullanılır. Ancak bundan sonra bilim insanlarının, moleküllerin gerçekten mevcut olduğunu ve boncuklara bağlı olduğunu doğrulamak için ek, zaman alıcı adımlar atması gerekiyor.
MIT ekibi; optikleri, özellikle de Raman spektroskopisini kullanarak Dynabead’e bağlı patojenlerin varlığını doğrulamanın daha hızlı bir yolunu buldu. Bu optik teknik, belirli molekülleri “Raman imzasına” veya bir molekülün ışığı saçtığı benzersiz yola göre tanımlar.
Araştırmacılar, Dynabeads’in, tıpkı bir floresan etikete benzer şekilde, kolayca tespit edilebilecek alışılmadık derecede güçlü bir Raman imzasına sahip olduğunu buldu. Tespit edilmesi durumunda sinyal, belirli bir örnekte hedef patojenin gerçekten mevcut olduğunun bir saatten daha kısa bir sürede hızlı bir şekilde doğrulanması işlevini görebilir.
“Bu teknik, bir doktorun antibiyotik reçetesini daha iyi bilgilendirmek için enfeksiyonun kaynağını daraltmaya çalıştığı bir durumda ve aynı zamanda gıda ve sudaki bilinen patojenlerin tespiti için yararlı olacaktır” diyor çalışmanın ortak yazarı, Marissa McDonald.
Yağ ve su
Sıvı örneklerinde hastalıklı hücreleri ve patojenleri aramak sabır gerektiren bir iştir. Tadesse, “Bu bir tür samanlıkta iğne sorunu” diyor.
Mevcut sayılar o kadar küçüktür ki kontrollü ortamlarda yeterli sayıda yetiştirilmeleri, kültürlerinin boyanması ve ardından mikroskop altında incelenmesi gerekir. Tüm sürecin kendinden emin bir olumlu veya olumsuz sonuç vermesi birkaç günden bir haftaya kadar sürebilir.
Dynabead’ler, manyetik bir demir çekirdek ve antikorlarla kaplanabilen bir polimer kabuktan yapılmış, ticari olarak temin edilebilen mikroskobik boncuklardır. Yüzey antikorları spesifik hedef molekülleri bağlamak için kanca görevi görür. Bir şişe kan veya su gibi bir sıvıyla karıştırıldığında, mevcut moleküller Dynabeads’in üzerine parlayacaktır. Bilim insanları bir mıknatıs kullanarak boncukları nazikçe bir şişenin dibine yerleştirip çözeltiden filtreleyebilirler. Karnik’in laboratuvarı, boncukları hedef moleküle bağlı olanlar ve olmayanlar olarak ayırmanın yollarını araştırıyor. “Yine de sorun şu ki, aradığımız şeye sahip olduğumuzu nasıl bilebiliriz?” diyor Tadesse.
Boncukların kendileri gözle görülemez. Tadesse’nin işi tam da bu noktada devreye giriyor. Laboratuvarı, patojenlerin “parmak izini” almanın bir yolu olarak Raman spektroskopisini kullanıyor. Farklı hücre türlerinin ışığı, onları tanımlamak için bir imza olarak kullanılabilecek benzersiz şekillerde dağıttığını buldu.
Ekibin yeni çalışmasında kendisi ve meslektaşları, Dynabeads’in aynı zamanda şaşırtıcı derecede net bir işaret ışığı görevi görebilecek benzersiz ve güçlü bir Raman imzasına sahip olduğunu buldu.
Tadesse, “Başlangıçta bakterilerin imzalarını belirlemeye çalışıyorduk ama Dynabeads’in imzası aslında çok güçlüydü” diyor. “Bu sinyalin, sizde o bakterinin bulunup bulunmadığını size bildirmenin bir yolu olabileceğini fark ettik.”
İşaretçiyi test etme
Pratik bir gösteri olarak araştırmacılar Dynabeads’i Salmonella ile kirlenmiş su şişelerine karıştırdılar. Daha sonra bu boncukları manyetik olarak mikroskop lamları üzerine izole ettiler ve lazer ışığına maruz kaldığında ışığın sıvı içinde nasıl dağıldığını ölçtüler. Yarım saniye içinde, Dynabead’lerin Raman imzasını hızlı bir şekilde tespit ettiler; bu, bağlı Dynabead’lerin ve dolayısıyla sıvıda Salmonella’nın bulunduğunun doğrulanmasıydı.
“Bu, hızlı bir şekilde olumlu ya da olumsuz bir yanıt vermek için kullanılabilecek bir şey: Kirletici var mı yok mu? Çünkü bir avuç patojen bile klinik semptomlara neden olabilir.” diyor Tadesse.
Ekibin yeni tekniği, geleneksel yöntemlerden çok daha hızlı ve daha küçük, daha taşınabilir formlara uyarlanabilecek unsurları kullanıyor; araştırmacıların şu anda üzerinde çalıştığı bir hedef. Yaklaşım aynı zamanda oldukça çok yönlüdür.
Tadesse, “Salmonella konseptin kanıtıdır” diyor. “Dynabeads’i E.coli antikorlarıyla satın alabilirsiniz ve aynı şey olur: Bakterilere bağlanır ve sinyal süper güçlü olduğu için Dynabead imzasını tespit edebiliriz.”
Ekip, testi özellikle zamanın önemli olduğu ve bu durumu tetikleyen patojenlerin geleneksel laboratuvar testleri kullanılarak hızlı bir şekilde tespit edilemediği sepsis gibi durumlara uygulamak konusunda istekli.
Karnik’in laboratuvarının bir üyesi olan Lee, “Sepsis gibi patojenik hücrelerin her zaman bir tabakta yetiştirilemediği pek çok vaka var” diyor. “Bu durumda tekniğimiz bu patojenleri hızla tespit edebilir.”
Bu araştırma kısmen MIT Lazer Biyomedikal Araştırma Merkezi, Ulusal Kanser Enstitüsü ve MIT’deki Abdul Latif Jameel Su ve Gıda Sistemleri Laboratuvarı tarafından desteklenmiştir. [1]Tiny magnetic beads produce an optical signal that could be used to quickly detect pathogens[2]Öne çıkan görsel
[cite]
Kaynaklar ve İleri Okuma
| ↑1 | Tiny magnetic beads produce an optical signal that could be used to quickly detect pathogens |
|---|---|
| ↑2 | Öne çıkan görsel |
