Группа ученых из Швейцарского федерального политехнического университета Лозанны (Swiss Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, EPFL) создала устройство, размером со спичечную коробку, которая может определить наличие бактерий и других микроорганизмов в испытуемой среде всего за несколько минут, вместо недель, требовавшихся для этого ранее.

Основой нового устройства является нанорычаг определенной конструкции, который выполнят роль чувствительнейшего сенсора, вибрирующего в ответ на метаболические процессы, происходящие в клетках бактерий.

Колебания этого достаточно просто считываются с помощью лазера и преобразуются в электрический сигнал, анализ которого позволяет судить о наличии или отсутствии определенного вида микроорганизмов в испытуемой среде.

Такой метод экспресс-анализа позволяет работниками медицинских учреждений быстро и легко определить эффективность применения антибиотиков и других лекарственных препаратов.

Но самое важное значение разработки нового метода анализа играет для онкологии, с его помощью медики способны определить эффекты влияния различных видов химиотерапии и других методов на клетки злокачественных образований.

Рис. 1.

Для проведения анализа исследователи помещают жидкость, которая предположительно содержит бактерии, на плоскую поверхность чрезвычайно чувствительного измерительного датчика, изготовленного из специального материала и снабженного соответствующим покрытием. Под воздействием метаболических процессов и движения бактерий этот датчик начинает вибрировать, передавая колебания, амплитудой в миллионные доли миллиметра, на крошечный рычаг, который является своего рода модулятором лазерного детектора, преобразующего механические колебания в электрический сигнал. По амплитуде и форме полученного электрического сигнала ученые могут судить о наличии или отсутствии микроорганизмов в испытуемой среде, а в некоторых случаях полученные данные позволяют определить и вид микроорганизмов.

«Анализ полученных данных требует некоторого опыта и знаний, но при условии их наличия этот анализ является процессом не более сложным, чем чтение кардиограммы» – рассказывает Джованни Дьетлер (Giovanni Dietler), ученый из EPFL, – «Используя наше устройство и предлагаемый им метод экспресс-анализа, можно провести тест воздействия серии различных видов антибиотиков на микроорганизмы всего за несколько минут времени».

В ближайшем будущем ученые из EPFL планируют заменить лазерный оптический детектор колебаний на пьезоэлектрический прибор. Это позволит сократить размеры всего устройства до того уровня, когда его можно будет встраивать прямо в структуру электронных чипов, которые могут стать основой универсальных медицинских диагностических нового поколения.