Лазер обнаруживает и идентифицирует бактерий за считанные минуты

Уже было известно, что при воздействии лазерного света бактерии отражают свет обратно в спектральном образце, который уникален для этого конкретного вида.

Проблема в том, что другие микроскопические объекты в образце, такие как клетки крови или вирусы, также отражают свет, придавая ему свой уникальный оттенок. То есть спектральный «отпечаток пальца» бактерии теряется среди фонового шума, поэтому его невозможно различить.

Группа ученых из Стэнфордского университета во главе с профессором Дженнифер Дионн разработали решение этой проблемы.

Их метод включает в себя модифицированный струйный принтер, который использует акустические импульсы для печати крошечных точек рассматриваемой жидкости. Каждая точка, напечатанная на слайде, обьемом всего две триллионных доли литра. Поскольку точки такие маленькие, они содержат не более нескольких десятков клеток, поэтому у любых присутствующих бактерий очень мало конкурентов.

Кроме того, золотые наностержни, добавленные к крошечным образцам, прикрепляются к бактериям, выступая в качестве антенн, которые притягивают лазерный свет. В результате отраженный спектральный отпечаток бактерий в 1500 раз сильнее, чем он был бы в противном случае. Это позволяет программному обеспечению на основе машинного обучения легко обнаруживать отпечаток и сопоставлять его с определенным типом бактерий.

И хотя технология была разработана в основном с использованием зараженной мышиной крови в качестве жидкости, Дионн считает, что она должна быть столь же эффективной при анализе других жидкостей — ее можно даже адаптировать для воздействия на другие типы клеток, такие как вирусы.

«Это инновационное решение с потенциалом для спасения жизней», — сказал старший соавтор исследования Амр Салех, профессор Каирского университета. «Теперь мы рады возможности коммерциализации, которые могут помочь переопределить стандарт обнаружения бактерий и характеристики отдельных клеток».

Статья об исследовании была недавно опубликована в журнале Nano Letters.