تکنیکی که فعالیت متابولیک باکتری‌ها را با یک پروب الکتریکی اندازه‌گیری می‌کند، می‌تواند مقاومت آنتی‌بیوتیکی را در کمتر از ۹۰ دقیقه شناسایی کند، که یک بهبود چشمگیر از یک تا دو روز مورد نیاز تکنیک‌های فعلی است.
این کشف به این معنی است که پزشکان می توانند به سرعت بدانند که کدام آنتی بیوتیک برای عفونت تهدید کننده زندگی یک بیمار موثر است یا نه، معضلی که پزشکان روزانه در بیمارستان های سراسر جهان با آن مواجه هستند. یک تیم تحقیقاتی دانشگاه ایالتی واشنگتن در مورد کار خود در این مجله گزارش می دهد. بیوسنسورها و بیوالکترونیک.
داگلاس کال، پروفسور ریجنت در مدرسه پل جی آلن گفت: «ایده در اینجا این است که نتایج بسیار سریع‌تری به پزشکان داده شود تا بتوانند تصمیمات بالینی مناسب را در مدت زمانی که کار می‌کنند، اتخاذ کنند، نه اینکه منتظر بمانند. برای سلامت جهانی و یکی از نویسندگان مقاله. به جای اینکه به دنبال رشد یک فرهنگ باشیم، ما به دنبال متابولیسم هستیم، و اساساً این چیزی است که ما با حرکت این الکترون‌ها تشخیص می‌دهیم، بنابراین می‌تواند در بازه‌های زمانی بسیار کوتاه‌تری در مقایسه با روش‌های مبتنی بر کشت مرسوم رخ دهد.»
شیوع مقاومت آنتی بیوتیکی در سراسر جهان در حال افزایش است و توانایی درمان بسیاری از بیماری های عفونی رایج را تهدید می کند. به عنوان مثال، میلیون ها نفر در ایالات متحده سالانه با پاتوژن های مقاوم به دارو آلوده می شوند و هزاران نفر بر اثر ذات الریه یا عفونت های جریان خون می میرند که درمان آن غیرممکن می شود.
برای تعیین قطعی اینکه آیا یک عفونت خاص به آنتی بیوتیک ها مقاوم است یا خیر، نیاز به جداسازی و سپس رشد باکتری ها در آزمایشگاه و تماشای رشد جمعیت در فرآیندی است که می تواند تا دو روز یا بیشتر طول بکشد. پزشکانی که با یک بیمار بیمار مواجه می شوند، اغلب باید بلافاصله یک آنتی بیوتیک تجویز کنند، بدون اینکه اطلاعات کاملی در مورد عملکرد آن داشته باشند.
در مقاله خود، تیم WSU از یک کاوشگر برای اندازه‌گیری مستقیم سیگنال الکتروشیمیایی باکتری‌ها استفاده کرد، در نتیجه متابولیسم و تنفس آنها را اندازه‌گیری کرد و مدت‌ها قبل از اینکه در کشت قابل مشاهده باشد، نحوه عملکرد آنها را یاد گرفت. با نگاهی به هشت گونه مختلف باکتری، محققان توانستند با استفاده از سیگنال الکتریکی باکتری، در کمتر از 90 دقیقه تعیین کنند که کدامیک به آنتی بیوتیک ها حساس یا مقاوم هستند.
باکتری هایی که پس از درمان آنتی بیوتیکی هنوز در حال متابولیسم و ”نفس کشیدن” هستند، مقاوم در نظر گرفته می شوند.
عبدالرحمن محمد، محقق فوق دکتری در دانشکده مهندسی شیمی و مهندسی زیستی ژن و لیندا ویلند که پیشرو بود، گفت: تلاش های قبلی برای اندازه گیری فعالیت الکتروشیمیایی باکتری ها محدود بود زیرا اکثر گونه های باکتری قادر به انتقال مستقیم الکترون ها به الکترود نیستند. نویسنده روی کاغذ محققان یک میانجی شیمیایی را به سنجش خود اضافه کردند که به عنوان یک شاتل عمل می‌کند و الکترون‌ها را از پروتئین‌های سطحی باکتری‌ها می‌گیرد و به الکترود محققان منتقل می‌کند، جایی که می‌توان سیگنال الکتریکی را اندازه‌گیری کرد.
محمد گفت: «این به ما امکان می دهد مکانیسم جهانی داشته باشیم که می تواند انواع پاتوژن ها را آزمایش کند.
محققان چهار گونه مختلف باکتریایی را که باعث عفونت‌های بیمارستانی می‌شوند، آزمایش کردند و انواع آنتی‌بیوتیک‌ها را که با مکانیسم‌های متفاوتی کار می‌کنند، آزمایش کردند. آنها همچنین یک شاخص حساسیت آنتی بیوتیکی برای دسته بندی نتایج به گونه ای ایجاد کردند که می تواند به پزشکان در تصمیم گیری از کدام آنتی بیوتیک کمک کند.
محققان اکنون در حال برنامه‌ریزی هستند تا پروب خود را طوری مهندسی کنند که برای استفاده پزشکان راحت و استاندارد باشد و امیدوارند بتوانند آن را تجاری کنند.
گرچن تیبیتس، نویسنده اصلی این مقاله و فارغ التحصیل می گوید: «درگیر شدن در پروژه ای که نه تنها از نظر علمی ارزشمند است، بلکه چیزی است که کاربردهای تجاری و صنعتی دارد که به طور بالقوه می تواند روزی زندگی مردم را بهبود بخشد، واقعاً هیجان انگیز است. دانش آموز در مدرسه Voiland.
آنها همچنین در حال کار برای درک بهتر مکانیسم های اساسی فرآیند الکتروشیمیایی برای بهبود بیشتر آن هستند.
هالوک بینال، یکی از نویسندگان مقاله و استاد مدرسه Voiland، گفت: «ما این کار را در دو ساعت انجام می‌دهیم، اما اگر مکانیسم‌ها را بهتر درک کنیم، شاید بتوانیم این کار را در چند دقیقه انجام دهیم. تا زمانی که باکتری ها زنده هستند، می توانیم این اندازه گیری را انجام دهیم.
منبع داستان:
مواد ارائه شده توسط دانشگاه ایالتی واشنگتن. نوشته اصلی توسط تینا هیلدینگ. توجه: محتوا ممکن است برای سبک و طول ویرایش شود.