การปรับ DNA และการเพิ่มอนุภาคนาโนแม่เหล็กสร้างเครื่องมือใหม่ในการทดสอบสารปนเปื้อน
นิวออ ร์ลีนส์ — ไวรัสที่ถูกสร้างเป็น “นาโนบ็อต” เว็บตรงไม่ผ่านเอเย่นต์ สามารถค้นหาและแยกแบคทีเรียออกจากอาหารหรือน้ำได้
ไวรัสเหล่านี้ เรียกว่าbacteriophages หรือเพียงแค่ phagesโดยธรรมชาติจะจับกับแบคทีเรียเพื่อแพร่เชื้อ ( SN: 7/12/03, p. 26 ) โดยการปรับแต่ง DNA ของฟาจและตกแต่งพวกมันด้วยอนุภาคนาโนแม่เหล็กนักวิจัยได้สร้างเครื่องมือที่สามารถดักจับแบคทีเรียและบังคับให้พวกมันเปิดเผยตัวเองได้ การปรับเปลี่ยนเหล่านี้สามารถเพิ่มความไวและความเร็วของการขจัดแบคทีเรียในอาหารหรือน้ำที่ปนเปื้อน นักวิจัยรายงานวันที่ 20 มีนาคมในการประชุมประจำปีของ American Chemical Society
Sam Nugen วิศวกรด้านอาหารและระบบชีวภาพซึ่งเป็นผู้นำทีมออกแบบ phages เหล่านี้ที่ Cornell University กล่าวว่า “คุณกำลังใช้พลังของสิ่งที่วิวัฒนาการทำ … เพื่อจับแบคทีเรีย จากนั้นเราก็ช่วยมันได้นิดหน่อย” .
เทคโนโลยีที่แข่งขันกันในการตรวจหาแบคทีเรียใช้แอนติบอดี ซึ่งเป็นผลจากการตอบสนองทางภูมิคุ้มกัน แต่สิ่งเหล่านี้มีราคาแพงในการผลิตและทำงานได้ดีที่สุดในช่วงอุณหภูมิที่แคบและช่วง pH ในทางตรงกันข้าม phages “มีอยู่ทุกที่” ทำให้พวกมันมีประโยชน์ในวงกว้างมากขึ้นในฐานะนักล่าแบคทีเรีย Nugen กล่าว “พวกมันต้องวิวัฒนาการเพื่อให้จับได้ดีในสภาวะที่กว้างกว่าแอนติบอดี”
Phages ระบุและจับแบคทีเรียโดยใช้โปรตีนบนเส้นใยหางคล้ายขาของมัน ซึ่งสร้างพันธะที่แข็งแกร่งกับสารประกอบบนผิวเซลล์แบคทีเรีย เพื่อให้เซลล์ติดเชื้อ ฟาจจะฉีดสารพันธุกรรมเข้าไป สิ่งนี้จะจี้เซลล์ บังคับให้เครื่องจักรผลิตฟาจโคลน
Nugen และผู้ทำงานร่วมกันตั้งโปรแกรม phages เพื่อติดแท็กแบคทีเรียE. coli ฟาจที่ออกแบบโดยทีมงานมี DNA พิเศษที่บอกให้แบคทีเรียสร้างเอนไซม์ที่ตรวจจับได้ง่าย เมื่อการติดเชื้อทำให้เซลล์แบคทีเรียแตกออกและปล่อยฟาจใหม่ ปฏิกิริยาเคมีที่เกี่ยวข้องกับเอนไซม์จะสร้างสัญญาณที่วัดได้ ได้แก่ แสง สี หรือกระแสไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น ฟาจสัมผัสE. coliในนมและน้ำส้มโดยเปลี่ยนของเหลวให้เป็นสีแดงหรือชมพู
นักวิจัยยังได้บรรจุฟาจด้วยอนุภาคนาโนที่มีเหล็กแม่เหล็กและแกนโคบอลต์
เมื่อฟาจจับตัวกับแบคทีเรียแล้ว นักวิจัยสามารถใช้แม่เหล็กเพื่อปัดเศษแบคทีเรียขึ้นก่อนที่แบคทีเรียจะแตกออกและประกาศการมีอยู่ของพวกมัน สิ่งนี้ทำให้นักวิจัยสามารถตรวจพบแบคทีเรียที่มีความเข้มข้นต่ำ: เซลล์ E. coli น้อยกว่า 10 เซลล์ในน้ำครึ่งถ้วย วิธีการทั่วไปทำให้แบคทีเรียเติบโตเป็นอาณานิคมเพื่อค้นหาแบคทีเรีย ซึ่งอาจใช้เวลาถึงสองวัน แต่เมื่อใช้ฟาจ นูเกนและเพื่อนร่วมงานข้ามขั้นตอนนี้ไปและพบเซลล์ภายในเวลาไม่กี่ชั่วโมง
Michael Wiederoder นักชีววิศวกรรมจากศูนย์วิจัย พัฒนาและวิศวกรรมทหารของกองทัพสหรัฐฯ ในรัฐแมสซาชูเซตส์ กล่าวว่า การใช้ฟาจสำหรับการแยกสนามแม่เหล็กจะ “ดีมากสำหรับตัวอย่างอาหารและสิ่งแวดล้อม เพราะพวกเขามักจะสกปรกมาก” วิจัย. เกลือ น้ำตาล และไขมันในอาหารสามารถชะลอปฏิกิริยาของการทดสอบด้วยแอนติบอดี้ได้ เขากล่าว
นอกจากนี้ ฟาจยังแพร่เชื้อเฉพาะแบคทีเรียที่สามารถสืบพันธุ์ได้ ทำให้ผู้ทดสอบสามารถบอกความแตกต่างระหว่างเซลล์ที่มีชีวิตกับเซลล์ที่ฆ่าด้วยยาปฏิชีวนะ ความร้อน หรือคลอรีน สำหรับอาหาร “ไม่ว่าแบคทีเรียจะมีชีวิตหรือตาย ก็คือความแตกต่างระหว่างคุณป่วยและไม่ป่วย” Wiederoder กล่าว
นาโนบอทยังสามารถพิสูจน์ได้ว่ามีประโยชน์สำหรับเลือดหรือตัวอย่างอื่นๆ ของมนุษย์ ที่นั่น ฟาจจะเป็นช่องทางในการค้นหาแบคทีเรียดื้อยาที่รอดชีวิตหลังจากใช้ยาปฏิชีวนะ
ความท้าทายต่อไป: การซ่อมแซมฟาจเพื่อปรับแต่งแบคทีเรียที่พวกมันไปหลังจาก โดยธรรมชาติแล้ว ฟาจจะกินสัตว์บางชนิด แต่ในอาหาร การตรวจจับผู้กระทำความผิดทั่วไปหลายอย่าง เช่นE. coli, SalmonellaและListeria อาจเป็นประโยชน์ หรืออีกทางหนึ่ง ให้มีการเลือกปฏิบัติมากขึ้นเพื่อค้นหาเฉพาะ E. coliที่ทำให้เกิดโรคและปล่อยให้ส่วนที่เหลือ
โครงการนี้อาจให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับวิธีการที่เป็นโรคอัลไซเมอร์ในช่วงต้น แต่ในแง่หนึ่ง ทริกเกอร์เริ่มต้นอาจไม่สำคัญด้วยซ้ำ อาจเป็นไปได้ว่าสาเหตุหรือสาเหตุที่เป็นไปได้มากกว่านั้นของโรคอัลไซเมอร์อาจเป็นเป้าหมายที่แย่สำหรับยาเสพติดในท้ายที่สุด Arboleda-Velasquez กล่าว
ผู้ที่มีคนที่คุณรักเป็นโรคอัลไซเมอร์ รวมทั้งครอบครัวชาวโคลอมเบีย ไม่จำเป็นต้องสนใจว่าอะไรเป็นสาเหตุของโรค Quiroz กล่าว “พวกเขาสนใจที่จะดูว่ามีอะไรที่สามารถช่วยให้พวกเขาดีขึ้นได้หรือไม่ นั่นคือสิ่งที่ผู้ป่วยและครอบครัวรอคอย” เว็บตรงไม่ผ่านเอเย่นต์
