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快速检测可加速抗生素治疗,抗药性

文章出处:未知 责任编辑:香港hpv疫苗 作者:香港hpv疫苗 发表时间:2017-09-25 11:04

国家标准与技术研究所(NIST)的研究人员已经展示了一种潜在的新策略,用于快速确定抗生素是否对抗特定感染,从而加快有效的治疗并限制耐药性细菌的发展。他们的方法可以快速感知细菌细胞的机械波动和抗生素诱导的任何变化。

在科学报告中描述,NIST的原型传感器在不到一小时的时间内提供了结果,比传统的抗菌测试要快得多,通常需要几天才能生长细菌细胞的菌落。常规测试的延迟结果允许在有效治疗之前进行危险感染,并为细菌开发耐药性提供了时间窗口。

不恰当的抗生素和抗生素耐药细菌对公共卫生构成严重威胁。根据2013年疾病预防控制中心的报告,美国每年至少有200万例疾病和23,000例死亡病例归因于抗生素耐药细菌感染。

一种解决方案可能是基于石英晶体谐振器的新的NIST感测方法,其中当表面上的颗粒改变时,其振动以可测量的方式变化。涉及细菌细胞粘附在共振器上的方法代表了使用这些超敏感晶体的新方法,这是NIST研究人员以前为测量碳纳米管纯度的应用而展示的。

新的NIST技术检测微生物的机械运动及其对抗生素的反应。其他研究人员以前发现一些细菌运动在存在一些抗生素的情况下变得更弱,但到目前为止,只有微量传感器和通常在运动细菌中才被检测到这种变化(被称为鞭毛的线状附肢推动)。NIST方法在临床设置中可能更有用,因为它可以经济有效地收集电子数据,并且由于它可以感觉到大的细菌菌落,因此可以是宏观和健壮的。

传感器是压电的,这意味着它的尺寸在暴露于电场时会发生变化。薄的压电石英盘夹在两个电极之间。在晶体谐振频率附近的稳定频率的交流电压被施加到一个电极以激发晶体振动。研究人员从晶体相反一侧的另一个电极记录了晶体响应的振荡电压,这个信号显示了由耦合到晶体表面的微生物机械活动引起的谐振频率(或频率噪声)的波动。

NIST的概念验证证明使用两个涂覆有数百万细菌细胞的石英晶体谐振器。使用一个共振器来测试抗生素对细胞的作用,而第二个共振器被用作没有抗生素的对照。

超灵敏的方法可以检测到细胞产生的频率波动在100亿以下的水平不到一分之一。实验结果表明,频率噪声的数量与活细菌细胞的密度相关。当细菌暴露于抗生素时,频率噪音急剧下降。在实验中使用瘫痪鞭毛的细菌消除游泳运动的影响。这使得研究人员得出结论,检测到的细胞产生的频率波动是由细胞壁的振动引起的。

免疫治疗

NIST研究人员检测到大肠杆菌(E. coli)对两种抗生素,多粘菌素B(PMB)和氨苄青霉素的反应。在引入PMB后的7分钟内,电池产生的频率噪声接近零。加入氨苄青霉素后15分钟内频率噪声开始下降,随着细胞分裂而死亡,频率下降更快。这些时间尺度反映了这些抗生素工作的正常速度。

在传感器测量之后,通过来自剩余细菌的菌落的生长证实了抗生素的有效性。两种抗生素都大大减少了活细胞的数量。

免疫治疗

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