شناسایی باکتری موجود در خون با تابش لیزر

به گزارش صنعت نیوز، محققان در مطالعات اخیر خود تنها یک لیزر را روی قطره خون، مخاط یا پساب تابانده و از از نور منعکس شده برای شناسایی باکتری‌های موجود در نمونه استفاده کردند.

جنیفر دیون، استادیار علوم مواد و مهندسی گفت: «ما نه تنها می‌توانیم باکتری‌های موجود در نمونه را، بلکه به طور خاص مشخص کنیم که کدام باکتری مثلا ای‌کولا، استافیلوکوک، استرپتوکوک، سالمونلا، آنتراکس و موارد دیگر در نمونه وجود دارد. هر میکروب اثر انگشت نوری منحصر به فرد خود را دارد. این ویژگی مانند کد ژنتیکی و پروتئومیک است که در نور قابل شناسایی است.»

دیون نویسنده مقاله‌ای باعنوان Combining Acoustic Bioprinting with AI-Assisted Raman Spectroscopy for High-Throughput Identification of Bacteria in Blood در نشریه Nano Letters است. این گروه نشان دادند که می‌توان به روشی سریع‌تر، ارزان‌تر و دقیق‌تر از سنجش میکروبی اقدام به شناسایی کرد.

روش‌های سنتی کشت که هنوز در حال استفاده است، می‌تواند از ساعت‌ها تا روز‌ها طول بکشد. این آزمایش جدید می‌تواند در عرض چند دقیقه انجام شود و نوید تشخیص بهتر و سریع‌تر عفونت را دهد.

یک میلی لیتر خون، در مورد اندازه قطره باران، می‌تواند حاوی میلیارد‌ها سلول باشد که تنها تعداد کمی از آن‌ها میکروب هستند. این تیم مجبور شد راهی برای جدا کردن و تقویت نور منعکس شده از باکتری‌ها پیدا کند.

کلید جدا کردن طیف‌های باکتریایی از سایر سیگنال‌ها، جداسازی سلول‌ها در نمونه‌های بسیار کوچک است. آن‌ها از اصول چاپ جوهر افشان برای چاپ هزاران نقطه کوچک از خون به جای بررسی یک نمونه بزرگ استفاده کردند.

محققان نمونه‌ها را با نانومیله‌های طلا که خود را به باکتری‌ها متصل می‌کنند، ترکیب کردند. این نانومیله‌ها مانند آنتن عمل کردند و نور لیزر را به سمت باکتری‌ها کشیدند و سیگنال را حدود ۱۵۰۰ برابر تقویت کردند.

قطعه نهایی این پازل استفاده از یادگیری ماشین برای مقایسه چندین طیف منعکس کننده از هر نقطه چاپی سیال است که برای مشاهده امضا‌های تلفیق هر باکتری موجود در نمونه است.

در حالی که این روش با استفاده از نمونه‌های خون ایجاد شده است، محققان اطمینان دارند که این روش می‌تواند برای سایر انواع مایعات و سلول‌های هدف فراتر از باکتری‌ها استفاده شود. برای مثال می‌توان از این فناوری برای شناسایی وجود آلودگی در آب استفاده کرد.