Forskare från University of Minnesota (UMN) har utvecklat en metod för att screena och identifiera skadliga eller antibiotikaresistenta bakterier inom en timme med hjälp av en bärbar luminometer. Traditionella diagnostiska metoder kräver ofta komplex utrustning och labbarbete som kan ta dagar. Den nya metoden använder kemiluminescens, eller ljusutsläpp under en kemisk reaktion. Det utvecklades med livsmedelsindustrin i åtanke och kan också användas i vårdinställningar.

I en studie publicerad i Avancerat sjukvårdsmaterial , forskare från College of Food, Agricultural and Natural Resource Sciences och College of Science and Engineering vid UMN demonstrerade den nya tekniken genom att analysera ytpinnar och urinprov för närvaron av små koncentrationer av meticillinresistenta Staphylococcus aureus (MRSA), en bakterie som orsakar mer än 11, 000 dödsfall i USA varje år.

"En stor barriär för mikrobiell upptäckt i livsmedelsindustrin är kostnaden och oförmågan att upptäcka skadliga bakterier inom rimlig tid, "sa John Brockgreitens, en doktorand involverad i studien från Institutionen för bioprodukter och biosystemteknik. "Vi försöker utveckla ett billigt och snabbt sätt för mikrobiell upptäckt som kan användas utan att behöva omfattande utbildning."

För att screena för mikroorganismer, grönt guld i form av triangulära nanoplater kombinerades med ett reduktionsmedel och luminol. Detta orsakade en stark kemiluminescerande reaktion som var stabil så länge som 10 minuter. När forskare introducerade MRSA och andra mikroorganismer i kombinationen, de konsumerade guldnanoplattorna, vilket får den kemiluminescerande intensiteten att minska proportionellt mot den mikrobiella koncentrationen. Detta indikerade förekomst av mikroorganismer.

"Snabb mikrobiell upptäckt på mindre än två timmar är inte bara avgörande för att förhindra matförgiftning, men också för att bekämpa antimikrobiellt motstånd genom att hjälpa läkare att fatta välgrundade beslut innan de föreskriver antibiotika, "sa Abdennour Abbas, professor vid Institutionen för bioprodukter och biosystemteknik, som ledde forskningen. "Mer arbete krävs för att tillämpa denna teknik på mer komplexa prover som mat och grödor, men vi hoppas att framstegen kommer att fortsätta på detta område. "

Forskare introducerade också ett nytt koncept som kallas mikrobiell makromolekylär avskärmning för att specifikt identifiera MRSA. En polymer specifik för MRSA tillsattes till samma prov där den uppslukade och omgav MRSA -bakterierna, hindrar dem från att konsumera guldnanoplattorna. Denna ökade kemiluminescensintensitet, indikerar förekomst av MRSA.

Mer forskning behövs innan metoden kan användas i verkliga applikationer, men forskare är angelägna om att göra denna process snabbare och enklare för industrin.

"I livsmedelsindustrin, föremål som bearbetat kött, ost, yoghurt och mjölk har många andra konkurrerande delar som proteiner och andra celler som du behöver filtrera bort effektivt innan du kan upptäcka vad du letar efter, "Brockgreitens sa." Vi vet att vår riktning är att fortsätta titta på några av dessa cellulära interaktioner och hur vi kan göra hela processen antingen automatiserad eller en ettstegsprocess. "