Тестирование клинических образцов или коммерческих продуктов на бактериальное заражение обычно занимает несколько дней. За это время они могут нанести значительный ущерб; многие инфекции могут стать опасными для жизни очень быстро, если их не выявить и не лечить соответствующими антибиотиками.
Например, 8% людей с тяжелым заражением крови сепсисом умирают за каждый час задержки с надлежащим лечением. Более обычные проблемы, такие как инфекции мочевыводящих путей, трудно диагностировать, и некоторые люди не могут получить четкий ответ о своих симптомах из-за трудностей с обнаружением инфекций низкого уровня.
Исследования показали, что 20-30% инфекций мочевыводящих путей пропускаются тестами с помощью тест-полоски, используемых для обнаружения бактерий в моче.
Ученые из Уорикского университета обнаружили, что клетки здоровых бактерий и клетки, подавляемые антибиотиками или ультрафиолетовым светом, проявляют совершенно разные электрические реакции.
Они сделали это открытие, объединив биологические эксперименты, инженерное и математическое моделирование.
Эти результаты, опубликованные в Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA (PNAS), могут привести к разработке медицинских устройств, которые могут быстро обнаруживать живые бактериальные клетки, оценивать влияние антибиотиков на растущие колонии бактерий или которые могут идентифицировать различные типы бактерий и выявить устойчивые к антибиотикам бактерии.
У исследователей есть амбициозный план по доставке технологии на рынок, чтобы максимизировать общественное благо, и они основали новую компанию Cytecom для коммерциализации идеи.
Компания получила грант от Innovate UK, национального агентства по финансированию инноваций. Эта государственная поддержка ускоряет процесс, и устройства будут доступны исследователям и предприятиям в самом ближайшем будущем.
Д-р Мунехиро Асалли, доцент Уорикского университета, комментирует:
"Это захватывающее время для работы над биоэлектричеством бактериальных клеток.
Эта работа демонстрирует, что бактериальное электричество может привести к созданию социально значимых технологий, и в то же время дает фундаментальное понимание нашего базового понимания клеток. Разработанный нами инструмент может предложить больше возможностей, позволяя проводить эксперименты, которые раньше было невозможно провести."
Д-р Джеймс Стратфорд из Школы естественных наук и дочерней компании Cytecom в Уорике комментирует:
«Система, которую мы создали, может давать результаты, аналогичные подсчету планшетов, используемому в медицинских и промышленных испытаниях, но примерно в 20 раз быстрее.
Это может спасти жизни многих людей, а также принести пользу экономике, обнаружив загрязнение в производственных процессах."
Д-р Ёсикацу Хаяси из Университета Рединга комментирует:
«Используя широко используемую математическую модель в нейробиологии, мы выявили общий механизм возбудимых клеток, нейронов и бактериальных клеток, а расширенная нейронная модель может объяснить две различные электрические реакции здоровых и нездоровых бактериальных клеток.
Удивительно, но одного параметра, представляющего степень неравновесности на мембране, было достаточно, чтобы объяснить различные ответы клеток. Это важный шаг к пониманию происхождения электрических сигналов."