Микрокапиллярное устройство для распознавания бактерий; в правом нижнем углу — раствор бактерий в капилляре под высоким напряжением. (Фото авторов работы.)
Особенности структуры, отличающие патогенные штаммы от безобидных, заставляют бактериальные клетки по-разному поляризоваться, что и позволяет различать их посредством диэлектрофореза.
Часто бывает так, что одна и та же бактерия существует в нескольких формах, более вирулентных и менее вирулентных. Обычно, чтобы понять, какая форма поселилась в человеке, нужно вырастить в лаборатории бактериальную культуру из пробы слюны или крови. Способ относительно простой, но времязатратный. Кроме того, есть вероятность, что при выращивании бактерии изменят свойства, и перед врачами окажутся несколько иные микробы по сравнению с теми, что живут в человеке.
Однако с новым методом, предлагаемым исследователями из Массачусетского технологического института (США), эта процедура может намного ускориться. Уильям Брафф (William Braff) и его коллеги описывают в PLoS ONE микрокапиллярный чип, позволяющий разделять бактерии по вирулентности с помощью электрического поля очень высокого напряжения.
Исследователи использовали принцип диэлектрофореза , с помощью которого можно разделять частицы в непроводящей среде; частицы при этом не несут электрического заряда, но поляризуются и могут двигаться в электрическом поле.
Бактерии помещаются в расширенный на концах канал, напоминающий песочные часы; его широкие зоны равны 500 мкм, узкая зона — 50 мкм. Именно в узкой зоне напряжение поля возрастает во много раз, и бактерии начинают по-разному себя вести.
Отчего так происходит и как это отражает вирулентность? Разные бактерии обладают разной физической структурой, особенно поверхностью: к примеру, патогенные варианты Pseudomonas aeruginosa несут на себе ворсинки-пили, которые помогают им прикрепляться к клеткам и объединяться друг с другом, образуя биоплёнку. И такие особенности влияют на то, как бактерия будет вести себя в электрическом поле. В опытах учёные использовали вариант P. Aeruginosa, который мог образовывать биоплёнку, и его же безобидного мутанта, жившего в одиночестве. Диэлектрофорез прекрасно разделил два бактериальных типа.
Технология должна найти широкое применение в клинической практике, однако прежде её надо усовершенствовать, дабы можно было проверять бактерии в биологических жидкостях (скажем, слюне), а не только в чистых бактериальных культурах, как это было в эксперименте.
Подготовлено по материалам Массачусетского технологического института. Изображение на заставке принадлежит Shutterstock.
Загрузка...