Chloé Moreau
L’obtention des résultats d’un take a look at sanguin peut prendre d’un jour à une semaine, selon le ciblage du take a look at. Il en va de même pour les assessments de pollution de l’eau et de contamination alimentaire. Et dans la plupart des cas, le temps d’attente est dû à des étapes fastidieuses de traitement et d’analyse des échantillons.
Aujourd’hui, les ingénieurs du MIT ont identifié une nouvelle signature optique dans une classe largement utilisée de billes magnétiques, qui pourrait être utilisée pour détecter rapidement les contaminants dans divers tests de diagnostic. Par exemple, l’équipe a montré que la signature pouvait être utilisée pour détecter des signes de la contaminante alimentaire Salmonella.
Les Dynabeads sont des billes magnétiques microscopiques qui peuvent être recouvertes d’anticorps qui se lient à des molécules cibles, comme un agent pathogène spécifique. Les Dynabeads sont généralement utilisées dans des expériences dans lesquelles elles sont mélangées à des methods pour capturer des molécules d’intérêt. Mais à partir de là, les scientifiques doivent prendre des mesures supplémentaires et fastidieuses pour confirmer que les molécules sont bien présentes et liées aux billes.
L’équipe du MIT a trouvé un moyen additionally rapide de confirmer la présence d’agents pathogènes liés à Dynabead, en utilisant l’optique, en particulier la spectroscopie Raman. Cette strategy optique identifie des molécules spécifiques en fonction de leur « signature Raman », ou de la manière unique dont une molécule diffuse la lumière.
Les chercheurs ont découvert que les Dynabeads possèdent une signature Raman inhabituellement forte qui peut être facilement détectée, un peu comme une étiquette fluorescente. Cette signature, ont-ils découvert, peut faire place of work de « journaliste ». S’il est détecté, le signal peut servir de confirmation rapide, en moins d’une heure, qu’un agent pathogène cible est effectivement présent dans un échantillon donné. L’équipe travaille actuellement au développement d’un appareil moveable permettant de détecter rapidement une gamme d’agents pathogènes bactériens et a publié ses résultats aujourd’hui dans un numéro spécial du Journal of Raman Spectroscopy.
“Cette method serait utile dans une condition où un médecin tente de déterminer la source d’une an infection afin de mieux éclairer la prescription d’antibiotiques, ainsi que pour la détection d’agents pathogènes connus dans les aliments et l’eau”, explique le co-auteur de l’étude. Marissa McDonald, étudiante diplômée du programme Harvard-MIT en sciences et technologies de la santé. “De as well as, nous espérons que cette approche mènera à terme à un accès élargi aux diagnostics avancés dans des environnements aux ressources limitées.”
Les co-auteurs de l’étude au MIT incluent l’associé postdoctoral Jongwan Lee la chercheuse invitée Nikiwe Mhlanga le chercheur scientifique Jeon Woong Kang Le professeur Tata Rohit Karnik, qui est également directeur associé du laboratoire d’eau et de systèmes alimentaires Abdul Latif Jameel et professeur adjoint Loza Tadesse du Département de génie mécanique.
Huile et eau
La recherche de cellules malades et d’agents pathogènes dans des échantillons de liquide est un exercice de tolerance.
“C’est une sorte de problème d’aiguille dans une botte de foin”, explique Tadesse.
Les nombres présents sont si petits qu’ils doivent être cultivés dans des environnements contrôlés en nombre suffisant, et leurs cultures colorées, puis étudiées au microscope. L’ensemble du processus peut prendre plusieurs jours à une semaine pour donner un résultat positif ou négatif sure.
Les laboratoires de Karnik et de Tadesse ont développé indépendamment des procedures pour accélérer diverses events du processus de check des agents pathogènes et rendre le processus moveable, à l’aide de Dynabeads.
Les Dynabeads sont des billes microscopiques disponibles dans le commerce constituées d’un noyau de fer magnétique et d’une coque en polymère qui peuvent être recouvertes d’anticorps. Les anticorps de area agissent comme des crochets pour lier des molécules cibles spécifiques. Lorsqu’elles sont mélangées à un fluide, tel qu’un flacon de sang ou d’eau, toutes les molécules présentes se déposent sur les Dynabeads. À l’aide d’un aimant, les scientifiques peuvent doucement amener les billes au fond d’un flacon et les filtrer pour les extraire d’une resolution. Le laboratoire de Karnik étudie les moyens de séparer davantage les billes entre celles qui sont liées à une molécule cible et celles qui ne le sont pas. “Mais le défi est le suivant : remark savoir si nous avons ce que nous cherchons ?” dit Tadesse.
Les perles elles-mêmes ne sont pas visibles à l’œil nu. C’est là qu’interviennent les travaux de Tadesse. Son laboratoire utilise la spectroscopie Raman pour « empreintes digitales » des agents pathogènes. Elle a découvert que différents kinds de cellules diffusent la lumière de manière exclusive, ce qui peut être utilisé comme signature pour les identifier.
Dans le nouveau travail de l’équipe, elle et ses collègues ont découvert que les Dynabeads possèdent également une signature Raman one of a kind et forte qui peut agir comme un phare étonnamment clair.
“Nous cherchions au départ à identifier les signatures des bactéries, mais la signature des Dynabeads était en réalité très forte”, explique Tadesse. “Nous avons réalisé que ce signal pourrait être un moyen de vous signaler si vous avez ou non cette bactérie.”
Balise de examination
À titre de démonstration pratique, les chercheurs ont mélangé des Dynabeads dans des flacons d’eau contaminés par Salmonella. Ils ont ensuite isolé magnétiquement ces billes sur des lames de microscope et mesuré la manière dont la lumière se diffuse dans le fluide lorsqu’elle est exposée à la lumière laser. En une demi-seconde, ils ont rapidement détecté la signature Raman des Dynabeads – une affirmation que les Dynabeads liés, et par déduction, Salmonella, étaient présents dans le fluide.
“C’est quelque chose qui peut être utilisé pour donner rapidement une réponse favourable ou négative : y a-t-il un contaminant ou non ?” dit Tadesse. “Parce que même une poignée d’agents pathogènes peuvent provoquer des symptômes cliniques.”
La nouvelle system de l’équipe est nettement furthermore rapide que les méthodes conventionnelles et utilise des éléments qui pourraient être adaptés sous des formes as well as petites et as well as portables – un objectif vers lequel les chercheurs travaillent actuellement. L’approche est également très polyvalente.
“Salmonella est la preuve de concept”, déclare Tadesse. “Vous pourriez acheter des Dynabeads contenant des anticorps E.coli, et la même chose se produirait : elles se lieraient à la bactérie et nous serions capables de détecter la signature Dynabead automobile le signal est extrêmement puissant.”
L’équipe est particulièrement désireuse d’appliquer le check à des disorders telles que la septicémie, où le temps presse et où les agents pathogènes qui déclenchent la maladie ne sont pas rapidement détectés à l’aide de tests de laboratoire conventionnels.
“Il existe de nombreux cas, comme dans le cas du sepsis, où les cellules pathogènes ne peuvent pas toujours être cultivées sur une plaque”, explique Lee, membre du laboratoire de Karnik. “Dans ce cas, notre strategy pourrait détecter rapidement ces brokers pathogènes.”
Cette recherche a été financée en partie par le MIT Laser Biomedical Study Middle, le Countrywide Cancer Institute et le laboratoire Abdul Latif Jameel Water and Meals Devices du MIT.
