Ученые создали устройство, способное находить опасные бактерии за одну минуту

Японские исследователи представили новую технологию, которая позволяет обнаруживать опасные бактерии значительно быстрее существующих методов. Разработка ученых из Осакского столичного университета способна концентрировать тысячи микроорганизмов в одной точке всего за 60 секунд, что может открыть новые возможности для медицинской диагностики, биологических исследований и контроля качества окружающей среды.

Особую актуальность технология приобретает в связи с тем, что некоторые бактерии, включая отдельные штаммы кишечной палочки, способны вызывать серьезные заболевания даже при минимальном количестве клеток. При этом традиционные методы обнаружения таких микроорганизмов зачастую требуют много времени и сложного лабораторного оборудования.

В основе новой системы лежит тончайшее оптическое волокно, покрытое золотым слоем. Когда через него проходит лазерное излучение, золотое покрытие поглощает световую энергию и преобразует ее в тепло. Несмотря на локальный характер нагрева, в окружающей жидкости запускаются сложные физические процессы.

Под воздействием тепла образуются микроскопические пузырьки, которые создают круговые потоки жидкости. Эти потоки работают как своеобразный «магнит» для бактерий и других мельчайших частиц, направляя их к концу оптического волокна.

Руководитель исследования профессор Такуя Иида отметил, что принцип работы системы выгодно отличается от существующих технологий. Если традиционные методы обычно собирают частицы лишь с ограниченного участка поверхности, то новая разработка позволяет захватывать микроорганизмы практически со всех направлений внутри исследуемой жидкости.

Испытания показали высокую эффективность метода. Из образца объемом всего 20 микролитров — это меньше одной капли воды — система способна собрать от нескольких тысяч до сотен тысяч бактерий и микрочастиц. По оценкам авторов работы, эффективность нового подхода примерно в десять раз превышает показатели традиционных технологий.

Сегодня одним из наиболее распространенных способов выявления бактерий остается выращивание культур в лабораторных условиях. Однако получение результатов может занимать несколько суток. Более современные методы, основанные на использовании антител, работают быстрее, но все равно требуют нескольких часов и специализированного оборудования.

По словам исследователей, новая технология позволяет значительно сократить время анализа и повысить чувствительность диагностики. Это особенно важно в случаях, когда необходимо быстро выявить наличие опасных микроорганизмов или других потенциально вредных веществ.

Авторы разработки считают, что сфера применения системы не ограничивается только поиском бактерий. Технология может использоваться для концентрации наночастиц и других микроскопических объектов, изучение которых играет важную роль в современной медицине и биологии. Некоторые из таких частиц способны влиять на иммунную систему человека и участвовать в развитии различных заболеваний.

В дальнейшем ученые намерены объединить систему световой концентрации с современными сенсорами и спектроскопическими методами анализа. Это позволит не только собирать микроорганизмы, но и быстро определять их состав и свойства.

Результаты исследования опубликованы в научном журнале Communications Physics. Специалисты полагают, что в будущем компактные устройства на основе этой технологии смогут использоваться в больницах, исследовательских лабораториях и экологическом мониторинге, помогая оперативно выявлять опасные микроорганизмы и другие микрочастицы задолго до того, как они начнут представлять серьезную угрозу для здоровья человека.

Читайте также: