Миниатюрные лаборатории в руке: быстрая идентификация патогенов с помощью электричества
Электрофорез — это техника, использующая электрическое поле для разделения заряженных частиц, таких как молекулы ДНК и белки, по их заряду. Исследователи изучают её с XIX века.
Как работает электрофорез?
- Между двумя электродами (положительным и отрицательным) в проводящей жидкости создаётся электрическое поле.
- Заряженные частицы (например, патогены) мигрируют к противоположно заряженному электроду.
- В 1972 году был открыт нелинейный электрофорез, который разделяет частицы не только по заряду, но и по размеру и форме.
Микрофлюидика и революция в анализе
Прорыв стал возможен благодаря микрофлюидике — технологии создания миниатюрных лабораторий на чипе, которые помещаются на ладони.
- В 1999 году учёные смогли разделить целые бактерии в тонком стеклянном капилляре с помощью электрического поля за менее 20 минут.
- Микрофлюидные системы используют каналы длиной всего 1–5 см, что делает устройства портативными, а время анализа сокращает до 2–3 минут (против 40–50 минут в обычных системах с капиллярами 30–80 см).
Практическое применение в медицине
Комбинация микрофлюидики и нелинейного электрофореза открывает новые возможности:
- Быстрая диагностика: разделение и идентификация видов бактерий в образце.
- Оценка жизнеспособности: разделение живых и мёртвых бактериальных клеток, что полезно для проверки эффективности антибиотиков.
- Выбор терапии: быстрое различение обычных и антибиотикорезистентных бактерий для персонализированного лечения.
- Биотехнологии: разработка систем для очистки бактериофагов (вирусов, поражающих бактерии) для терапии инфекций.
Миниатюрные электрофорезные системы предлагают более быстрые результаты, удобство и снижение затрат по сравнению с традиционными методами, ускоряя борьбу с патогенами.