Ricercatori di Bochum, Gottinga, Duisburg e Colonia hanno sviluppato un nuovo metodo per rilevare batteri e infezioni. Usano nanosensori fluorescenti per rintracciare i patogeni più velocemente e più facilmente rispetto ai metodi consolidati. Un team guidato dal professor Sebastian Kruß, già all'Università di Göttingen, ora alla Ruhr-Universität Bochum (RUB), descrive i risultati sulla rivista Comunicazioni sulla natura , pubblicato online il 25 novembre 2020.

I metodi tradizionali di rilevamento dei batteri richiedono il prelievo e l'analisi di campioni di tessuto. Sebastian Kruß e il suo team sperano di eliminare la necessità di prelevare campioni utilizzando minuscoli sensori ottici per visualizzare gli agenti patogeni direttamente nel sito dell'infezione.

Cambiamenti di fluorescenza in presenza di molecole batteriche

I sensori sono basati su nanotubi di carbonio modificati con un diametro inferiore a un nanometro. Se sono irradiati con luce visibile, emettono luce nel vicino infrarosso (lunghezza d'onda di 1, 000 nanometri e oltre), che non è visibile all'uomo. Il comportamento della fluorescenza cambia quando i nanotubi entrano in collisione con determinate molecole nel loro ambiente. Poiché i batteri secernono un caratteristico mix di molecole, la luce emessa dai sensori può quindi indicare la presenza di determinati agenti patogeni. Nel documento attuale, il team di ricerca descrive sensori che rilevano e differenziano i patogeni dannosi associati a, Per esempio, infezioni da impianto.

"Il fatto che i sensori funzionino nel vicino infrarosso è particolarmente rilevante per l'imaging ottico, perché in questo intervallo ci sono molti meno segnali di fondo che possono alterare i risultati, "dice Sebastian Kruss, che dirige il Functional Interfaces and Biosystems Group di RUB ed è membro del Ruhr Explores Solvation Cluster of Excellence (Resolv). Poiché la luce di questa lunghezza d'onda penetra più in profondità nel tessuto umano rispetto alla luce visibile, ciò potrebbe consentire la lettura dei sensori batterici anche sotto le medicazioni o sugli impianti.

Sono possibili ulteriori campi di applicazione

"Nel futuro, questo potrebbe costituire la base per il rilevamento ottico delle infezioni su impianti intelligenti, poiché il campionamento non sarebbe più necessario. Permetterebbe così di individuare rapidamente il processo di guarigione o una possibile infezione, con conseguente miglioramento della cura del paziente, "dice Robert Nissler, autore principale dello studio dell'Università di Göttingen. "I possibili ambiti di applicazione non si limitano a questo, " aggiunge Kruß. "Ad esempio, in futuro è ipotizzabile anche una migliore diagnosi rapida delle emocolture nel contesto della sepsi".

Oltre ai ricercatori della Chimica Fisica II della Ruhr-Universität Bochum e dell'Istituto di Chimica Fisica dell'Università di Göttingen, lo studio ha coinvolto anche team della Microbiologia medica presso il Centro medico universitario di Göttingen, Ospedale universitario di Colonia e l'Istituto Fraunhofer per circuiti e sistemi microelettronici di Duisburg.