Onderzoekers uit Bochum, Göttingen, Duisburg en Keulen hebben een nieuwe methode ontwikkeld om bacteriën en infecties op te sporen. Daarvoor gebruiken ze fluorescerende nanosensoren. Dat gaat veel sneller en gemakkelijker dan met de gevestigde methoden.
De ontdekking van deze nieuwe techniek komt op naam van een team Duitse wetenschappers aan de Ruhr-Universität Bochum (RUB), onder leiding van prof. dr. Sebastian Kruß. Het onderzoek is gisteren online gepubliceerd in het vaktijdschrift Nature Communications.
Om bacteriën met conventionele methoden op te sporen, moeten weefselmonsters worden genomen en geanalyseerd. De groep van Sebastian Kruß wil het nemen van monsters overbodig maken. Daarvoor in de plaats willen ze ziekteverwekkers zichtbaar maken met kleine optische sensoren direct op de plaats van de infectie.
Fluorescentieveranderingen
De sensoren zijn gebaseerd op gemodificeerde koolstofnanobuizen met een diameter van minder dan één nanometer. Als ze worden bestraald met zichtbaar licht, dan schijnen ze in het bijna-infrarode bereik met een golflengte van ongeveer 1.000 nanometer en meer. Dat licht is niet zichtbaar voor mensen.
Het fluorescentiegedrag verandert wanneer de nanobuizen bepaalde moleculen in hun omgeving ontmoeten. Aangezien bacteriën een karakteristieke mix van moleculen afscheiden, kan de gloed van de sensoren dus de aanwezigheid van bepaalde ziekteverwekkers aangeven.
In het huidige werk beschrijft het onderzoeksteam sensoren voor verschillende van die bacteriële mixen. Zo lichten gevaarlijke ziekteverwekkers op die in verband worden gebracht met implantaatinfecties.
“Het feit dat de sensoren werken in het ‘near-infrared-bereik’ is vooral interessant voor optische beeldvorming. Er zijn namelijk veel minder achtergrondsignalen in dit bereik die de resultaten kunnen vervalsen”, aldus Sebastian Kruß, van de onderzoeksafdeling Functional Interfaces and Biosystems Group bij de RUB. Het licht van deze golflengte dringt dieper door in het menselijk weefsel dan zichtbaar licht, waardoor het mogelijk is om de bacteriële sensoren uit te lezen. Dat is zelfs mogelijk onder wondverbanden of op implantaten.
Verdere toepassingsgebieden denkbaar
“In de toekomst zou dit een standaard toepassing kunnen zijn voor optische detectie van infecties op intelligente implantaten. Het nemen van monsters is daardoor niet meer nodig is. Op deze manier kan het genezingsproces beter verlopen en een mogelijke infectie snel worden opgespoord. Dat leidt weer tot een betere patiëntenzorg”, zegt Robert Nißler, eerste auteur van de studie, verbonden aan de Universiteit van Göttingen. “De mogelijke toepassingsgebieden zijn echter niet beperkt tot dit,” voegt Kruß toe. “Verbeterde snelle diagnose van bloedkweken in de context van sepsis is ook denkbaar in de toekomst.
Naast de wetenschappers van de Ruhruniversiteit Bochum en het Instituut voor Fysische Chemie van de Universiteit van Göttingen, waren teams van de afdeling Medische Microbiologie van het Universitair Medisch Centrum Göttingen, het Universitair Medisch Centrum Keulen en het Fraunhofer Instituut voor Microelektronische Circuits en Systemen in Duisburg bij het onderzoek betrokken.
Lees via deze link de originele publicatie in Nature Communications.
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
