Επιστήμονες από την Κίνα ανακοίνωσαν την ανάπτυξη μιας επαναστατικής μεθόδου ανίχνευσης αιμορραγιών από το έντερο σε μόλις 20 λεπτά. Αυτή η εξέλιξη είναι σημαντική, καθώς οι παραδοσιακές διαδικασίες μπορούν να διαρκέσουν μέχρι 10 ώρες ή και περισσότερο. Η ερευνητική ομάδα από το East China University of Science and Technology χρησιμοποίησε βακτήρια τοποθετημένα σε μικροσκοπικές μαγνητικές κάψουλες γέλης, οι οποίες εκπέμπουν φως κατά την ανίχνευση αίματος. Το σύστημα ονομάζεται MagGel-BS και συνδυάζει τρία βασικά στοιχεία: το περίβλημα γέλης, τα μαγνητικά σωματίδια και τα γενετικά τροποποιημένα βακτήρια, τα οποία λειτουργούν ως ανιχνευτές ασθενειών.
Οι συμβατικές μέθοδοι ελέγχου των βακτηριακών αισθητήρων είναι περίπλοκες και περιλαμβάνουν διαδοχικά βήματα όπως άλεσμα δειγμάτων κοπράνων και φυγοκέντρηση, που απαιτούν πολλές ώρες. Αντίθετα, η νέα μέθοδος απαιτεί λιγότερη προσπάθεια. Οι ερευνητές αλέθουν το δείγμα, συλλέγουν τις κάψουλες με τη βοήθεια μαγνητών και, τέλος, μετρούν το φως που εκπέμπεται. Η διαδικασία διαρκεί περίπου 25 λεπτά, ενώ τα πρώτα αποτελέσματα είναι διαθέσιμα σε μόλις 20 λεπτά.
Ανιχνεύοντας το αίμα με βακτήρια
Οι βακτηριακοί αισθητήρες αποτελούν τροποποιημένα κλώνοι του E. coli Nissle 1917, ενός ωφέλιμου βακτηρίου. Αυτά τα βακτήρια έχουν σχεδιαστεί για να ανιχνεύουν αίμη, ένα συστατικό του αίματος που καταδηλώνει αιμορραγία από το έντερο. Όταν η αίμη εισέρχεται στα βακτήρια, ενεργοποιούν έναν γενετικό διακόπτη που προκαλεί την εκπομπή φωτός. Η ένταση του φωτός συνδέεται άμεσα με τη σοβαρότητα της αιμορραγίας.
Επιπλέον, το περίβλημα γέλης προστατεύει τα βακτήρια, επιτρέποντας τη διέλευση θρεπτικών συστατικών ενώ τα διαφυλάσσει από το οξύ του στομάχου. Μετά από 30 λεπτά σε τεχνητό γαστρικό οξύ, το 100% των βακτηρίων επέζησε.
Δοκιμές σε ποντίκια
Οι ερευνητές διεξήγαγαν πειράματα σε ποντίκια που είχαν φλεγμονή και αιμορραγία από το έντερο, μια κατάσταση παρόμοια με τη φλεγμονώδη νόσο του εντέρου. Χρησιμοποίησαν μια χημική ουσία, το DSS, που προκαλεί παρόμοιες αντιδράσεις με την ανθρώπινη κολίτιδα.
Τα ποντίκια χωρίστηκαν σε τέσσερις ομάδες με διαφορετικά επίπεδα νόσου, και τα αποτελέσματα της εκπομπής φωτός αντιστοιχούσαν στη μέγιστη σοβαρότητα της κατάστασης. Η τελευταία ανάλυση μαρτύρησε ότι τα υγιή ποντίκια παρουσίασαν αδύναμα σήματα, ενώ οι σοβαρά ασθενείς εξέπεμψαν εντονότερα σήματα.
Τα βακτήρια παρέμειναν στις κάψουλες και μετά από 10 ώρες, μόλις το 1% είχε διαφύγει, διασφαλίζοντας την ευστάθεια και την αξιοπιστία των αποτελεσμάτων.
Μαγνητικά σωματίδια για πιο γρήγορη ανίχνευση
Η χρήση μαγνητικών σωματιδίων στις κάψουλες καθιστά τη διαχείριση της διαδικασίας εύκολη. Χωρίς την παρουσία μαγνητών, η αποκόλληση των αισθητήρων από τα δείγματα θα ήταν πολύ δύσκολη. Η ανάκτηση γίνεται με τη βοήθεια ενός μαγνήτη, επιτυγχάνοντας ποσοστά ανάκτησης γύρω στο 75% μέσα σε οκτώ ώρες.
Τα πρώτα συλλεχθέντα δείγματα περιείχαν το 75% των βακτηρίων, ενώ οι περισσότερες κάψουλες αργότερα περιείχαν πάνω από 85%. Οι επιστήμονες υποθέτουν ότι τα βακτήρια πολλαπλασιάζονται μέσα στις κάψουλες, μια διαδικασία που δημιουργεί επιπλέον δυνατότητες για διαγνωστική χρήση.
Ασφάλεια και εφαρμογές
Η ερευνητική ομάδα πραγματοποίησε επίσης εκτενείς δοκιμές ασφαλείας, και διαπίστωσε ότι οι κάψουλες δεν προκαλούν φλεγμονώδεις αντιδράσεις και οι δείκτες υγείας των ποντικών παρέμειναν σταθεροί. Μάλιστα, ακόμη και σε συνθήκες αποθήκευσης σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες, οι αισθητήρες διατήρησαν πάνω από 80% της κατάστασής τους.
Αν και η μελέτη επικεντρώθηκε στην ανίχνευση αίμης, η πλατφόρμα MagGel-BS έχει τη δυνατότητα προσαρμογής σε άλλες βιοδείκτες, καθιστώντας την πολύ υποσχόμενη για πολλές παθήσεις. Προγράμματα στους αισθητήρες έχουν ήδη αναπτυχθεί για δείκτες όπως η καπροτεκτίνη και η ανίχνευση DNA καρκινικών κυττάρων.
Ωστόσο, προκλήσεις όπως η αποτροπή διαρροής βακτηρίων και η αποφυγή ψευδών κωδικοποιήσεων παραμένουν αναγκαίες να αντιμετωπιστούν.
Για περισσότερες πληροφορίες, μπορείτε να διαβάσετε τη μελέτη στο επιστημονικό περιοδικό ACS Sensors. Επίσης, μην ξεχάσετε να διαβάσετε για πώς τα αντιβιοτικά συμβάλλουν στον κίνδυνο ανάπτυξης φλεγμονώδους νόσου του εντέρου.
ΠΗΓΗ: Studyfinds
