Специалисты Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова и партнеры создали принципиально новые гибридные оптические сенсоры. Они мгновенно определяют присутствие бактерий в растворе и с оптимизмом оценивают их устойчивость к антибиотикам, выдавая результат в режиме реального времени. Работа поддержана грантом Российского научного фонда (№22-72-10062).
Уникальная архитектура: две технологии в одном решении
В основе разработки лежат нанокремниевые нити с порами, усиленные уникальным покрытием из золота и серебра. Эта перспективная архитектура мастерски интегрирует две взаимодополняющие технологии: интерференционный принцип Фабри–Перо и спектроскопию гигантского комбинационного рассеяния (SERS). Первый отслеживает бактерии по сдвигам оптической толщины слоя, а SERS с высокой точностью считывает спектральные "отпечатки" клеточных стенок микробов, не требуя дополнительных меток.
Модель для патогенов: от неопасной бактерии к туберкулезу
Для тестирования выбрана безопасная бактерия Listeria innocua, часто используемая в лабораториях. Она служит отличной моделью для разработки диагностики опасных грамположительных инфекций, включая туберкулезную палочку (Mycobacterium tuberculosis), благодаря схожести клеточных структур. Испытания показали впечатляющую чувствительность: сенсор выявляет концентрации от 3,2 млн КОЕ/мл в режиме SERS и от 6,4 млн КОЕ/мл при интерферометрическом анализе.
Антибиотикорезистентность: вызов, требующий быстрых решений
Глобальная проблема устойчивости микробов к лекарствам, по данным ВОЗ, усугубляется. Эффективность терапии снижается, что делает крайне важным внедрение надежных технологий для экспресс-оценки чувствительности к антибиотикам.
Оперативная диагностика устойчивости – ключевой результат
Важным прорывом стала успешная демонстрация применения новых сенсоров для сверхбыстрого анализа антибиотикорезистентности. Инкубация Listeria innocua с антибиотиками на датчике стабильно вызывала характерные изменения в SERS-спектрах, фиксируя молекулярный ответ клеток в реальном времени. Мониторинг интенсивности ключевых пиков (например, 736 и 1320 см⁻¹) позволял быстро различать чувствительные и устойчивые штаммы. Этот метод обеспечивает результат за часы, что существенно быстрее классических клинических тестов и делает нас более готовыми бороться с инфекциями.
Платформа для будущих компактных диагностических систем
"Мы создали платформу, отличающуюся высокой чувствительностью к молекулам и быстрым получением стабильных результатов. У нас есть все основания полагать, что она ляжет в основу целого поколения компактных устройств для ускоренной диагностики инфекций и индивидуального подбора терапии, непосредственно там, где оказывается помощь", — отмечает инициатор исследования Любовь Осминкина.
Перспективы сотрудничества: широкая сфера применения
Эти перспективные исследования проведены научным коллективом Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова и НИЦ эпидемиологии и микробиологии имени Н.Ф. Гамалеи. Благодаря масштабируемости и использованию безопасных для биосистем материалов, разработка открывает оптимистичные прогнозы для медицины, пищевой безопасности, экологии и микробиологических исследований.
Источник: scientificrussia.ru
