Физики из МГУ создали наноматериал для быстрой диагностики пневмонии

МОСКВА, 14 мая – РИА Новости. Российские и немецкие ученые создали композитный материал на базе кремния и наночастиц из золота и серебра, способный находить следы даже самого раннего заражения синегнойной палочкой, вызывающей пневмонию и бронхит. Первые итоги его испытания были представлены в журнале Talanta.

«

"Мы показали, что наш наноматериал позволяет не просто быстро и точно обнаружить присутствие молекул, выделяемых микробами, но и определить их концентрацию в мокроте, что крайне важно для идентификации стадии заболевания. В ближайшее время мы проверим, будут ли наши биосенсоры чувствительны к другим биомолекулам, к примеру, онкомаркерам", — заявила Любовь Осминкина, заведующая лабораторией в МГУ.

В последние годы перед медиками все шире и острее становится проблема появления так называемых "супербактерий" – микробов, стойких к действию одного или нескольких антибиотиков.

Среди них есть как редкие возбудители инфекций, так и очень распространенные и опасные патогены, такие как синегнойная палочка (Pseudomonas aeruginosa), золотистый стафилококк (Staphilococcus aureus) или пневмококк (Klebsiella pneumoniae). Возникла реальная опасность того, что все антибиотики потеряют свою эффективность и медицина вернется в "темные века".

Многие из этих "супермикробов", как отмечают ученые, можно уничтожить или хотя бы подавить, если начать бороться с ними на самых первых стадиях развития инфекции. Для этого, однако, необходимы быстрые и точные системы анализа, позволяющие найти их следы в организме еще до того, как появятся первые признаки болезни.

Как сообщает пресс-служба университета, Осминкина и ее коллеги сделали большой шаг к созданию подобных систем, научившись очень быстро и точно находить следы синегнойной палочки в выделениях и в мокроте больных при помощи металлических наночастиц и "нанорасчески" из кремния.

Эта система работает благодаря главной характерной особенности данного микроба, отразившейся в его названии – во время своей жизнедеятельности он выделяет в окружающую среду большое число молекул пиоцианина, пигмента голубого цвета. Это вещество представляет собой главное "химическое оружие" синегнойной палочки – оно убивает других бактерий, расчищая жизненное пространство для Pseudomonas aeruginosa, и подавляет иммунитет человека.

Даже малейшие следы этого вещества, как предположили российские физики, можно будет обнаружить в образцах мокроты или в тканях легких, пользуясь тем, что молекулы этого пигмента очень сильно меняют то, как наночастицы из золота, серебра и прочих металлов взаимодействуют с лучами лазера.

Их спектр, как обнаружили ученые почти полвека назад, резко меняется даже после присоединения крайне небольшого числа различных органических молекул к поверхности этих кусочков металла, что позволяет очень точно замерить их концентрацию и узнать их состав.

Осминкина и ее коллеги сделали эту методику поиска молекул еще более эффективной, вставив металлические наночастицы в пустые зоны между своеобразными "зубьями" миниатюрной кремниевой расчески. Подобный подход позволил ученым резко снизить уровень фонового шума и достичь сверхвысокой чувствительности.

Собрав четыре разных разновидности подобных "расчесок" с разным расположением частиц золота и серебра, ученые проверили эффективность их работы на образцах искусственной мокроты, куда они добавили относительно небольшие количества пиоцианина.

Самая эффективная версия этой конструкции находила даже самые небольшие количества бактериального токсина, характерные для первых стадий инфекции. Это позволяет надеяться, что подобные диагностические системы быстро найдут свое место в российских и зарубежных инфекционных больницах.