Новости химической науки > Электрохимия поможет подобрать дозу антибиотика

Исследователи из США разработали простой и дешевый электрохимический прибор, который позволяет осуществлять мониторинг концентрации метаболитов бактерий для выяснения действия, которое оказывают на них антибиотики.

Мониторинг бактериального роста важен для быстрого лечения бактериальных инфекций с применением минимальной эффективной концентрации антибиотика. Проверка эффективности антибиотика традиционно осуществляется следующим образом: из очага инфекции пациента берется проба, культура высевается и культивируется, после чего ее обрабатывают различными смесями антибиотиков, и степень угнетения роста и размножения микроорганизмов оценивается либо визуально, либо с помощью микроскопии. Однако этот метод требует значительного времени, для его реализации требуется значительное количество как питательных растворов, так и тестируемых лекарств, и самое главное – с помощью этого традиционного метода невозможно оценить влияние антибиотика на бактериальную биопленку.

Электрохимический мониторинг представляет собой быстрый, дешевый и простой способ оценки эффективности антибиотика. (Рисунок из Analyst, 2015, DOI: 10.1039/c5an01358e)

Биопленки состоят из живых клеток, окруженных внеклеточными ДНК, белками и другими веществами – такой агломерат чаще всего наиболее сложно поддается лечению. В настоящее время уже существуют устройства, способные оценивать жизнеспособность биопленок, однако чаще всего для анализов бывает нужно специализированное и не всегда дешевое оборудование. В новой работе Эдгар Голух (Edgar Goluch) и его коллеги из Северо-западного Университета Бостона разработали электрохимическое устройство, способное к мониторингу содержания пиоцианина, метаболита, выделяемого биопленками Pseudomonas auroginosa.

Устройство, созданное исследователями, состоит из камеры роста, содержащей триптиказо-соевый бульон и углеродные электроды; в питательном бульоне бактерии культивируются в течение 24 и более часов. Системы ввода-вывода позволяют подавать в резервуар дополнительные порции бульона, а также антибиотик колистинсульфат. Каждые тридцать минут в течение 48 часов содержание камеры роста изучалось с помощью квадратно-волновой вольтамперометрии, и было обнаружено, что значение нисходящего скачка электрического сигнала коррелировало с жизнеспособностью клеток P. Auruginosa в биопленке.

Как отмечает Дана Спенс (Dana Spence) из Университета Мичигана, специалист по биоаналитическим методам, понимание причин резистентности к антибиотикам и борьба с резистентностью в настоящее время рассматривается как серьезный вопрос, требующий неотлагательного решения. Работа Голуха представляет собой шаг в этом направлении более перспективный тем, что для электрохимического анализа не требуется введения люминесцентных или радиоактивных меток в бактерии, резистентность которых изучается.

Голух уверен, что результаты его исследования помогут докторам в диагностике бактериальных инфекций и прекратят практику применения антибиотиков широкого спектра действия или целых смесей антибиотиков. В настоящее время исследователи ищут метаболиты, которые бы позволили создать устройства для идентификации стафилококков, стрептококков и других бактериальных патогенов.

Источник: Analyst, 2015, DOI: 10.1039/c5an01358e

метки статьи: #аналитическая химия, #биохимия, #медицинская химия