19 мая 2024, воскресенье, 02:54
TelegramVK.comTwitterYouTubeЯндекс.ДзенОдноклассники

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

Золотые «нанофонарики» для поиска бактерий

Внешний вид флуоресцентных золотых нанокластеров
Внешний вид флуоресцентных золотых нанокластеров
Стелла Евстигнеева

Биологи предложили обнаруживать бактериальные биопленки на медицинских приборах с помощью светящихся (флуоресцентных) золотых нанокластеров, сообщает пресс-служба Российского научного фонда. Этот подход более чувствителен, чем стандартный метод диагностики биопленок, который используется в клинической практике. Биопленки патогенных бактерий могут становиться причиной внутрибольничных инфекций, которые плохо поддаются лечению. Новый подход, разработанный учеными, позволит выявить развитие опасных бактерий на медицинских изделиях и устройствах на ранней стадии и вовремя предотвратить его.

Биопленки — это самая распространенная форма существования бактерий в природе. Микроорганизмы собираются в группы и прикрепляются друг к другу, образуя сообщество. Биопленки повсеместно встречаются в повседневной жизни и могут нести как пользу, так и вред. Один из самых ярких примеров биопленок — это известный многим чайный гриб. Кроме того, биопленки встречаются в организме человека, например в ротовой полости, вызывая кариес, а также формируются на различных медицинских изделиях и устройствах.

Биопленки представляют собой наиболее устойчивые формы существования бактерий. В большинстве случаев они способны переживать обработку антимикробными средствами и беспрепятственно колонизировать медицинское оборудование. Помимо этого, эксплуатация любых приборов и устройств даже после многоступенчатой стерилизации протекает не в стерильных условиях, а значит, имеется риск бактериального заражения. Биопленки «разрастаются» и становятся причинами внутрибольничных инфекций — госпитальной пневмонии, заболеваний мочевыводящих путей и кровотока, которые мало восприимчивы к антимикробной терапии.

Научные сотрудники из Института биохимии и физиологии растений и микроорганизмов РАН (Саратов) разработали новый метод для выявления бактериальных биопленок на поверхности различных медицинских изделий. Для решения данной задачи объединили усилия две лаборатории — биохимии и нанобиотехнологии.

«Для "подсвечивания" биопленок мы выбрали сравнительно недавно разработанные наноструктуры — флуоресцентные золотые нанокластеры. Одна из разновидностей данных нанокластеров представляет собой "светящуюся" (флуоресцентную) краску, которая способна не только взаимодействовать с биопленкой без дополнительных узнающих молекул, но и сохранять свое свечение при этом взаимодействии. Такие флуоресцентные нанокластеры очень легко получать в лаборатории без использования каких-либо токсичных органических веществ. Всё вышеперечисленное выгодно отличает нанокластеры от других видов "светящихся" красок, которые применяются для визуализации разного рода биологических объектов», — рассказывает младший научный сотрудник лаборатории нанобиотехнологии Института биохимии и физиологии растений и микроорганизмов РАН Даниил Чумаков.

Моделирование связывания золотых нанокластеров с мишенями в матриксе бактериальных биопленок (с белками — слева, с липополисахаридами — справа). Источник: Стелла Евстигнеева

По результатам исследования выяснилось, что «светящиеся» нанокластеры способны специфично связываться c биопленками различных бактерий, среди которых — сенная палочка Bacillus subtilis и кишечная палочка Escherichia coli. Данное наблюдение позволило ученым разработать систему для количественной детекции биопленок на основе золотых нанокластеров. Чувствительность этого подхода в 10 раз превысила чувствительность стандартного метода детекции биопленок на основе кристаллического фиолетового, который используется в клинической практике. Разработанный подход оказался применим для обнаружения биопленок на самых разных поверхностях, включая покровные стекла, пробирки и урологические силиконовые катетеры.

Окрашенные нанокластерами биопленки на внутренней поверхности урологического катетера. Источник: Стелла Евстигнеева

Команда исследователей также изучила взаимодействие золотых нанокластеров с биопленками на молекулярном уровне. Выяснилось, что нанокластеры способны связываться с белками матрикса биопленок и с некоторыми полисахаридами. В частности, авторы обнаружили прочное связывание нанокластеров с липополисахаридами, входящими в состав биопленок бактерий Azospirillum baldaniorum.

В перспективе подобная «светящаяся» детекция бактериальных биопленок позволит упростить диагностику различных инфекций, связанных с медицинскими изделиями и устройствами, и внесет существенный вклад в развитие современной медицины.

«Главная задача этого метода — вовремя обнаружить биопленку, которая только начинает "заселять" медицинское устройство. А затем предотвратить распространение патогенных бактерий с помощью дезинфекции или замены изделия. В перспективе мы планируем создать нанокластеры, способные не только визуализировать биопленки, но и одновременно их обезвреживать», — рассказывает руководитель проекта Стелла Евстигнеева, младший научный сотрудник Института биохимии и физиологии растений и микроорганизмов РАН.

Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Talanta.

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
VK.com Twitter Telegram YouTube Яндекс.Дзен Одноклассники
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2024.