來自波鴻、哥廷根、杜伊斯堡和科隆的研究人員開發(fā)了一種檢測細菌和感染的新方法。與現(xiàn)有方法相比，他們使用熒光納米傳感器更快、更輕松地追蹤病原體。由 Sebastian Kruß 教授領(lǐng)導的一個團隊，曾在哥廷根大學，現(xiàn)在在波鴻魯爾大學 (RUB)，在2020 年 11 月 25 日在線發(fā)表的《自然通訊》雜志上描述了這一結(jié)果。

檢測細菌的傳統(tǒng)方法需要采集和分析組織樣本。Sebastian Kruß 和他的團隊希望通過使用微型光學傳感器直接在感染部位可視化病原體來消除取樣的需要。

細菌分子存在時的熒光變化

這些傳感器基于直徑小于 1 納米的改性碳納米管。如果用可見光照射它們，它們會發(fā)出近紅外范圍(波長為 1,000 納米及以上)的光，這是人類不可見的。當納米管與其環(huán)境中的某些分子碰撞時，熒光行為會發(fā)生變化。由于細菌會分泌一種特征性的分子混合物，因此傳感器發(fā)出的光可以指示某些病原體的存在。在當前的論文中，研究團隊描述了檢測和區(qū)分與植入物感染等相關(guān)的有害病原體的傳感器。

“傳感器在近紅外范圍內(nèi)工作的事實與光學成像特別相關(guān)，因為在這個范圍內(nèi)，可以破壞結(jié)果的背景信號要少得多，”功能接口和生物系統(tǒng)組負責人塞巴斯蒂安克魯斯說。 RUB 是魯爾探索卓越解決方案集群 (Resolv) 的成員。由于這種波長的光比可見光更能穿透人體組織，因此即使在傷口敷料或植入物下，細菌傳感器也能被讀取。

其他應用領(lǐng)域是可以想象的

“在未來，這可能構(gòu)成智能植入物感染光學檢測的基礎(chǔ)，因為不再需要采樣。因此可以快速檢測愈合過程或可能的感染，從而改善患者護理，”該研究的主要作者，來自哥廷根大學的 Robert Nißler 說。“可能的應用領(lǐng)域不僅限于此，”克魯斯補充道。“例如，在膿毒癥的背景下改進血培養(yǎng)的快速診斷也是可以想象的。”

除了波鴻魯爾大學物理化學 II 和哥廷根大學物理化學研究所的研究人員外，該研究還涉及哥廷根大學醫(yī)學中心、科隆大學醫(yī)院和弗勞恩霍夫微電子研究所的醫(yī)學微生物學團隊杜伊斯堡的電路和系統(tǒng)。

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