En kombination av färdig quantum dot nanoteknologi och en smartphonekamera kan snart göra det möjligt för läkare att identifiera antibiotikaresistenta bakterier på bara 40 minuter, potentiellt rädda patientliv.

Staphylococcus aureus (gyllene staph), är en vanlig form av bakterie som orsakar allvarliga och ibland dödliga tillstånd som lunginflammation och hjärtklaffsinfektioner. Särskilt oroande är en stam som inte svarar på meticillin, den första utvägens antibiotika, och är känd som meticillinresistent S. aureus , eller MRSA.

Nya rapporter uppskattar att 700 000 dödsfall globalt kan tillskrivas antimikrobiell resistens, såsom meticillinresistens. Snabb identifiering av MRSA är avgörande för effektiv behandling, men nuvarande metoder gör det till en utmanande process, även inom välutrustade sjukhus.

Snart, dock, som kan förändras, använder ingenting förutom befintlig teknik.

Forskare från Macquarie University och University of New South Wales, både i Australien, har visat en proof-of-concept-enhet som använder bakteriellt DNA för att identifiera närvaron av Staphylococcus aureus positivt i ett patientprov – och för att avgöra om det kommer att svara på frontlinjeantibiotika.

I en artikel publicerad i den internationella peer-reviewed tidskriften Sensorer och ställdon B:Kemisk Macquarie University-teamet av Dr. Vinoth Kumar Rajendran, Professor Peter Bergquist och docent Anwar Sunna tillsammans med Dr. Padmavathy Bakthavathsalam (UNSW) avslöjar ett nytt sätt att bekräfta förekomsten av bakterien, med hjälp av en mobiltelefon och några extremt små halvledarpartiklar som kallas kvantpunkter.

"Vårt team använder syntetisk biologi och nanoteknologi för att hantera biomedicinska utmaningar. Snabba och enkla sätt att identifiera orsaken till infektioner och starta lämpliga behandlingar är avgörande för att behandla patienter effektivt, säger docent Anwar Sunna, chef för Sunna Lab vid Macquarie University.

"Detta är sant i rutinmässiga kliniska situationer, men också inom det framväxande området för personlig medicin. "

Forskarnas tillvägagångssätt identifierar den specifika stammen av golden staph med hjälp av en metod som kallas konvektiv polymeraskedjereaktion (eller cPCR). Detta är ett derivat av en allmänt använd teknik där ett litet segment av DNA kopieras tusentals gånger, skapa flera prover som är lämpliga för testning.

Vinoth Kumar och kollegor utsätter sedan DNA-kopiorna för en process som kallas lateral flow immunoassay - ett pappersbaserat diagnostiskt verktyg som används för att bekräfta närvaron eller frånvaron av en målbiomarkör. Forskarna använder sonder utrustade med kvantprickar för att detektera två unika gener, som bekräftar närvaron av meticillinresistens i gyllene staph

En kemikalie som läggs till i PCR-stadiet till DNA-testet får provet att fluorescera när generna detekteras av kvantprickarna – en reaktion som enkelt kan fångas med hjälp av kameran på en mobiltelefon.

Resultatet är en enkel och snabb metod för att upptäcka närvaron av bakterien, samtidigt som den avgör förstahandsbehandling in eller ut.

Även om det för närvarande befinner sig i proof-of-concept-stadiet, forskarna säger att deras system som drivs av ett enkelt batteri är lämpligt för snabb upptäckt i olika inställningar.

"Vi kan se att detta används enkelt inte bara på sjukhus, men också på husläkarmottagningar och vid patientens sängar, säger huvudförfattaren, Macquaries Vinoth Kumar Rajendran.