MIT 엔지니어들은 구슬에 빛을 사용하여 병원체를 신속하게 감지합니다.

이종완 외.

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MIT 엔지니어들은 널리 사용되는 자기 비드 종류에서 새로운 광학적 신호를 발견하여 다양한 진단 테스트에서 오염 물질을 신속하게 감지할 수 있습니다.

예를 들어, ArXiv(동료 검토 대기 중)에서 액세스할 수 있는 그들의 연구는 식품 매개 병원체 살모넬라의 흔적을 신속하게 노출시키는 구슬의 새로운 능력을 강조했습니다.

식품 안전에 미치는 영향 외에도, 혁신은 의료 전문가에게 특정 샘플에서 질병의 원인을 신속하고 정확하게 식별할 수 있는 방법을 제공할 수 있습니다.

진단의 세계에서 테스트 결과를 기다리는 것은 좌절스럽고 시간 소모적인 일이 될 수 있습니다. 혈액 검사, 수질 오염 분석, 식품 오염 검사 등 처리 시간은 힘든 샘플 처리 및 분석 단계에 따라 달라지는 경우가 많습니다.

이제 MIT 엔지니어는 이 시나리오를 곧 혁신하여 오염 물질을 신속하고 정확하게 감지할 수 있습니다.

이러한 발전의 열쇠는 상업용 실험실 도구인 Dynabeads로 알려진 미세한 자기 비드에 있습니다. 특정 표적 분자에 달라붙는 항체로 코팅된 이 비드는 수년간 실험 설정의 필수 요소였습니다.

그러나 연구자들은 구슬에 부착된 분자의 존재를 확인하기 위한 추가 단계의 필요성과 씨름해 왔습니다.

신속한 병원체 검출에 활용되는 광학, 특히 라만 분광학의 강력한 기능을 활용해 보십시오.

이종완 외.

새로운 연구에서는 확인 과정을 가속화할 수 있는 Dynabeads의 탁월한 광학 특성이 공개되었습니다. 연구진은 서로 다른 분자에서 나타나는 독특한 빛의 산란, 즉 '라만 시그니처'를 활용했습니다.

검출되면 샘플 내에 표적 병원체가 존재하는지 거의 즉각적으로(1초도 안 되는 시간) 확인합니다.

팀의 주요 초점은 악명 높은 식품 오염물질인 살모넬라를 검출하는 것이었습니다. 연구원들은 기술의 적용 가능성을 보여줌으로써 건강에 위험을 초래하는 박테리아 병원체를 신속하게 식별할 수 있는 잠재력을 강조했습니다.

공동 저자인 기계공학과의 Loza Tadesse 조교수는 보도 자료에서 “대장균 항체가 포함된 Dynabeads를 구입할 수 있으며 동일한 일이 일어날 것입니다.”라고 설명했습니다.

"그것은 박테리아에 결합할 것이고, 신호가 매우 강력하기 때문에 우리는 Dynabead 시그니처를 감지할 수 있을 것입니다."

그 의미는 광범위하며 의료 진단에 영향을 미칠 수 있습니다.

"이 기술은 의사가 항생제 처방에 대해 더 나은 정보를 제공하기 위해 감염의 원인을 좁히려는 상황에서 유용할 것입니다."라고 하버드-MIT 보건 프로그램의 대학원생이자 공동 저자인 마리사 맥도날드(Marissa McDonald)는 말했습니다. 과학 및 기술.

"게다가 우리는 이 접근 방식이 결국 자원이 제한된 환경에서 고급 진단에 대한 접근 확대로 이어지기를 바랍니다."

현재 다양한 세균성 병원체에 대한 검출 과정을 가속화할 수 있는 휴대용 장치를 개발하는 작업이 진행 중입니다.

MIT 엔지니어들이 병원체의 존재를 확인하는 더 빠른 경로를 밝혀냄에 따라 진단 분야는 변화의 위기에 놓였습니다.

라만 분광법을 혁신적으로 사용하면 중요한 결과를 기다리는 시간이 곧 과거의 일이 될 수 있습니다. 팀이 계속해서 접근 방식을 개선함에 따라 세계는 빠르고 안정적인 탐지가 새로운 표준이 되는 미래를 기대하고 있습니다.

아직 동료 검토가 이루어지지 않은 전체 연구는 Arxiv에 게시되었으며 여기에서 확인할 수 있습니다.

연구 개요:

Dynabeads는 세포와 생체분자의 면역자기 정제에 사용되는 초상자성 입자입니다. 그러나 포획 후 표적 식별은 지루한 배양, 형광 염색 및/또는 표적 증폭에 의존합니다. 라만 분광법은 신속한 검출 대안을 제시하지만 현재 구현에서는 약한 라만 신호로 세포 자체를 표적으로 삼고 있습니다. 우리는 면역형광 프로브의 라만 평행 효과로 간주될 수 있는 강력한 Raman 리포터 라벨로서 항체 코팅된 Dynabeads를 제시합니다. 타겟에 결합된 Dynabeads와 결합되지 않은 Dynabeads를 분리하는 기술의 최근 개발로 이러한 구현이 가능해졌습니다. 우리는 주요 식중독 병원체인 Salmonella enterica를 결합하고 식별하기 위해 Dynabeads 항살모넬라균을 사용합니다. Dynabeads는 폴리스티렌의 지방족 및 방향족 CC 신축에서 1000 및 1600 1/cm, 그리고 Fe2O3 코어 항체 코팅의 아미드, 알파 나선 및 베타 시트에서 1350 1/cm 및 1600 1/cm에서 시그니처 피크를 나타냅니다. 전자분산X선(EDX) 이미징. 라만 시그니처는 시그니처에 비해 44배 및 68배 더 큰 라만 강도를 제공하는 단일 및 클러스터 비드를 사용하여 0.5초, 7mW 레이저 획득을 사용하여 단일 샷 ~30 x 30마이크로미터 영역 이미징에서도 건조 및 액체 샘플에서 측정할 수 있습니다. 세포에서. 클러스터의 폴리스티렌 및 항체 함량이 높을수록 신호 강도가 더 커지고 박테리아에 대한 접합이 클러스터링을 강화합니다. 이는 투과 전자 현미경(TEM)을 통해 관찰한 바와 같이 박테리아가 하나 이상의 비드에 결합할 수 있기 때문입니다. 우리의 연구 결과는 Dynabeads의 고유한 Raman 리포터 특성을 밝혀 추가 시료 준비, 염색 또는 고유한 플라즈몬 기질 엔지니어링 없이 표적 분리 및 검출을 위한 이중 기능을 입증하고 식품, 물, 혈액과 같은 이종 시료에 대한 응용을 향상시켰습니다.