Микрофлюидная система быстро и точно идентифицирует бактерии, включая устойчивые к антибиотикам штаммы

Учёные из Национального университета Тайваня разработали новую микрофлюидную систему, способную детектировать тонкие химические «отпечатки пальцев» бактерий, включая устойчивые к антибиотикам штаммы. Эта технология может помочь врачам быстро и точно диагностировать инфекции в больницах. Исследование опубликовано в Biosensors and Bioelectronics.

Точная и быстрая идентификация бактерий критически важна для назначения правильных антибиотиков, особенно на фоне растущей угрозы лекарственно-устойчивых инфекций. Традиционные методы диагностики часто требуют трудоёмких этапов культивирования, что задерживает лечение.

Исследователи разработали инструмент, объединяющий микрофлюидику и оптические методы детекции. Система, названная ALM-SERS, состоит из воздушно-жидкостной микрофлюидики и субстрата для поверхностно-усиленной рамановской спектроскопии. Она улавливает химические сигналы крошечных молекул, которые бактерии естественным образом выделяют, включая производные пурина. Эти молекулы незначительно различаются у разных видов и штаммов бактерий.

Для решения проблемы маскировки сигналов слабо связывающихся молекул более сильными, команда использовала оригинальную конструкцию: устройство перемещает микрокапли с бактериальными секретами через серию микролунок. Каждая лунка селективно поглощает разные молекулы в зависимости от силы их связывания, создавая последовательность спектральных «отпечатков», которые вместе дают чёткую картину образца.

Анализируя паттерны из всех восьми лунок с помощью методов обработки данных (PCA и SVM), исследователи смогли различить близкородственные бактериальные штаммы, даже с идентичным видом, но разным профилем антибиотикорезистентности. В тестах на лабораторных и реальных клинических образцах система показала высокую точность.

Эта инновация открывает путь к более быстрой и точной диагностике в больницах, с потенциальным применением в разработке лекарств, безопасности пищевых продуктов и мониторинге окружающей среды.

«Этот чип делает не просто единичный снимок — он считывает целый фильм о молекулярной адсорбции, — говорит профессор Ньен-Цу Хуанг. — Это позволяет в реальном времени обнаруживать крошечные метаболические различия между супербактериями и обычными, предлагая более быстрый путь к целенаправленному лечению».