Магнитная диагностика меняет метод Грама

Вполне себе рутинный метод «окраски» бактерий Грама может использоваться для постановки первичного диагноза, давая возможность сузить выбор необходимых антибиотиков. Он позволяет отнести исследуемую бактерию к одному из двух классов (грамположительная или грамотрицательная) с применением микроскопа.

Но недавно в журнале Angewandte Chemie появилось сообщение о том, что американским учёным удалось улучшить эту классическую технологию, предложив «магнитный» подход к окрашиванию бактерий по Граму. Процедура предусматривает автоматическое магнитное детектирование и разделение бактерий.

Метод «окрашивания» бактерий разработан датским бактериологом Гансом Кристианом Грамом около века назад. В его основе — обработка бактериальной культуры раствором, содержащим красящее вещество (анилиновый краситель), которое проникает в муреиновый слой клеточных стенок бактерий. Последующее воздействие йодом приводит к образованию нерастворимого в воде комплекса — закреплению. Есть два класса бактерий, различающихся структурой своих клеточных стенок: в одном случае бактерии обёрнуты толстым муреиновым слоем, во втором — слой чрезвычайно тонок. Заключительная обработка этанолом вытягивает полученный на предыдущем этапе йодный комплекс из тонкого муреинового слоя. Бактерии с окраской, поддающейся смыванию этанолом, классифицируются как грамотрицательные, те же, что сохраняют свой тёмно-сиреневый цвет даже после этанола, относятся к грамположительным.

Специалисты из Гарвардского университета (США) взялись превратить старый способ в «магнитную диагностическую методику». Для этого к молекуле красителя крепился «молекулярный крючок», что никак не влияло на протекание первой стадии метода Грама — окрашивание стенок бактерии красителем. После неё приготовленные заранее молекулярные «крючки» использовались для связывания с магнитными наночастицами.

Столь необычная обработка позволяет производить не только качественный, но и количественный анализ с привлечением метода ЯМР. Для этого необходимо провести измерение ЯМР-методом намагниченности до обработки этанолом, чтобы получить общее число грамположительных и грамотрицательных бактерий в образце, а затем снова, но уже после промывки, для определения числа только грамположительных бактерий.

Достоинством нового подхода, в котором закрепление йодом заменено на взаимодействие с магнитными наночастицами, а оптическое наблюдение в микроскоп — на измерение сигнала ЯМР, называется его высокая чувствительность. Образец может анализироваться напрямую, без предварительной очистки и культивирования.

Кроме того, этой же научной группой разработаны простые и очень чувствительные миниатюрные микро-ЯМР-инструменты, что делает возможным применение метода в полевых условиях (не вся ЯМР-техника требует применения сверхпроводящих магнитов). Наконец, намагниченность могла бы использоваться для отделения бактерий от массы образца.

Подготовлено по материалам Phys.Org.

Вполне себе рутинный метод «окраски» бактерий Грама может использоваться для постановки первичного диагноза, давая возможность сузить выбор необходимых антибиотиков. Он позволяет отнести исследуемую бактерию к одному из двух классов (грамположительная или грамотрицательная) с применением микроскопа.

Но недавно в журнале Angewandte Chemie появилось сообщение о том, что американским учёным удалось улучшить эту классическую технологию, предложив «магнитный» подход к окрашиванию бактерий по Граму. Процедура предусматривает автоматическое магнитное детектирование и разделение бактерий.

Метод «окрашивания» бактерий разработан датским бактериологом Гансом Кристианом Грамом около века назад. В его основе — обработка бактериальной культуры раствором, содержащим красящее вещество (анилиновый краситель), которое проникает в муреиновый слой клеточных стенок бактерий. Последующее воздействие йодом приводит к образованию нерастворимого в воде комплекса — закреплению. Есть два класса бактерий, различающихся структурой своих клеточных стенок: в одном случае бактерии обёрнуты толстым муреиновым слоем, во втором — слой чрезвычайно тонок. Заключительная обработка этанолом вытягивает полученный на предыдущем этапе йодный комплекс из тонкого муреинового слоя. Бактерии с окраской, поддающейся смыванию этанолом, классифицируются как грамотрицательные, те же, что сохраняют свой тёмно-сиреневый цвет даже после этанола, относятся к грамположительным.

Специалисты из Гарвардского университета (США) взялись превратить старый способ в «магнитную диагностическую методику». Для этого к молекуле красителя крепился «молекулярный крючок», что никак не влияло на протекание первой стадии метода Грама — окрашивание стенок бактерии красителем. После неё приготовленные заранее молекулярные «крючки» использовались для связывания с магнитными наночастицами.

Столь необычная обработка позволяет производить не только качественный, но и количественный анализ с привлечением метода ЯМР. Для этого необходимо провести измерение ЯМР-методом намагниченности до обработки этанолом, чтобы получить общее число грамположительных и грамотрицательных бактерий в образце, а затем снова, но уже после промывки, для определения числа только грамположительных бактерий.

Достоинством нового подхода, в котором закрепление йодом заменено на взаимодействие с магнитными наночастицами, а оптическое наблюдение в микроскоп — на измерение сигнала ЯМР, называется его высокая чувствительность. Образец может анализироваться напрямую, без предварительной очистки и культивирования.

Кроме того, этой же научной группой разработаны простые и очень чувствительные миниатюрные микро-ЯМР-инструменты, что делает возможным применение метода в полевых условиях (не вся ЯМР-техника требует применения сверхпроводящих магнитов). Наконец, намагниченность могла бы использоваться для отделения бактерий от массы образца.

Подготовлено по материалам Phys.Org.