科学家采用微纳米激光技术,监测细菌与抗生素之间的相互作用

   小金工        

2021年4月5日,新加坡,标准喷墨打印机是新加坡和中国南洋理工大学开发的一种新方法,该方法用于监测细菌与抗生素之间有时微妙的相互作用。研究人员的方法产生了可抛弃的“芯片上的活激光”,可支持直接药物筛查应用。


他们说,这项技术可以使用微纳米激光技术实现日益敏感和高通量的测试。


由NTU新加坡的Yu-Cheng Chen领导的一项研究引入了这种实时激光,它融合了从办公室质量的喷墨打印机打印的多个微激光,作为一种高灵敏度,无文化的传感器,能够在几秒钟内制造成一个大尺寸。该传感器用于将活细菌包裹在微细的水滴中。该系统除了可以一次性使用外,还可以清洗。


科学家采用微纳米激光技术,监测细菌与抗生素之间的相互作用


它的价值在于需要改进传统技术,这些技术需要更长的时间来指示甚至明显的涉及细菌和抗生素的药物相互作用,并且可能不是最佳敏感性。


研究人员通过三步过程构建了传感器,该过程首先使用能够识别细胞中存在的DNA和RNA的核酸染料标记细菌。然后,团队成员将细胞和细胞介质注入办公室打印机,然后将抗生素药物直接添加到打印头中。然后将半球微滴以阵列模式打印在镜面芯片上。


激光束扫描“活着”的激光阵列,从耳语画廊模式(WGM)生成发射图像。由于药物与细菌的相互作用,这些WGM自身得到增强,从而产生更强的激光发射。在此过程中,细胞膜被破坏,随着时间的流逝,更多的荧光DNA或增益分子释放到液滴中。


科学家采用微纳米激光技术,监测细菌与抗生素之间的相互作用


由于激光信号对液滴界面处的染料分子的变化敏感,因此完整的系统能够捕获释放的DNA的微小增加,从而导致激光发射和增益分布的显着变化。测试最终表明,激光发射图像分析比荧光图像分析灵敏度高两个数量级,同时考虑到荧光图像会随着时间的推移而饱和。


“我们的发现表明,在激光产生过程中发生的放大使我们能够量化增益介质中生物过程的微小变化,” Chen说。


根据NTU的研究合著者Shilun Feng的描述,该生物传感器的研究小组采用了将微流体制造与芯片上激光合并的相同方法,可以以高灵敏度排列生物。


“随着对病毒的药物筛选的快速需求,该技术甚至可以使病毒或细菌在微滴内培养并监测与药物的动态相互作用,”冯说。


该研究发表在分析化学上。



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