Instytuty naukowe

Krople jako inkubatory

Opublikowano: 2017-01-20

forum akademickie

Czy obecne laboratoria z rzędami próbówek odchodzą powoli w przeszłość? Zamiast nich pojawią się układy mikroprzepływowe z poruszającymi się w nich mikrokroplami, z których każda może stanowić inkubator do osobnych doświadczeń. W Instytucie Chemii Fizycznej PAN opracowano nową metodę zdalnej i precyzyjnej oceny zużycia tlenu przez drobnoustroje żyjące w poszczególnych mikrokroplach.

– Układy do hodowania bakterii w mikrokroplach mają szansę zrewolucjonizować prace nad nowymi antybiotykami czy badania nad mechanizmami odpowiedzialnymi za nabywanie lekooporności przez bakterie. W jednym małym układzie mikroprzepływowym można bowiem zmieścić kilkaset, a nawet kilka tysięcy mikrokropel i w każdej realizować inny eksperyment, np. z różnymi gatunkami drobnoustrojów i przy różnych stężeniach antybiotyku w każdej kropli – powiedział prof. Piotr Garstecki z IChF PAN. – Żeby takie badania były możliwe, bakteriom trzeba zapewnić warunki do rozwoju nawet przez kilka tygodni. Niezwykle ważna staje się więc wiedza o przepływie tlenu do kropel i tempie jego konsumpcji przez mikroorganizmy. W naszym najnowszym układzie demonstrujemy sposób na odczytywanie tej kluczowej informacji.

Tym samym zmieni się rodzaj bioreaktorów. W przyszłości będą to wodne kropelki z pożywką, unoszące się w niemieszającej się z nimi cieczy nośnej, którą zwykle jest olej. W kanaliku układu mikroprzepływowego każda kropelka będzie takiego rozmiaru, by całkowicie wypełniała światło kanału i nie zamieniała się miejscami z inną, aby podczas trwania badań można ją było identyfikować. Pomiędzy nimi a ścianami kanału będzie warstwa oleju, która uniemożliwi bezpośredni kontakt bakterii ze ścianami kanału. Dodatkową trudnością jest fakt, że nieruchoma kropla po jakimś czasie będzie wypychać olej odgradzający ją od ścian kanału, dlatego też krople będą musiały być w nieustannym ruchu.

Bakterie, by się rozwijać, potrzebują oczywiście pożywki, a to powoduje także powstawanie produktów przemiany materii, które będą musiały być systematycznie usuwane. Dlatego też informacja o przebiegu konsumpcji tlenu przez bakterie w poszczególnych kroplach ma kluczowe znaczenie dla działania mikrobioreaktorów. W związku z tym w każdej z kropli trzeba przeprowadzać pomiary z częstotliwością odpowiadającą częstotliwości podziałów bakterii lub nawet większą, czyli praktycznie co kwadrans. Na dodatek ów pomiar nie może być związany z ingerencją w kroplę.

Badania polscy naukowcy prowadzili we współpracy z austriackimi chemikami z Institute of Analytical Chemistry and Food Chemistry przy Graz University of Technology. To oni dostarczyli do badań polimerowe nanocząstki z fosforyzującym barwnikiem. Emitują one światło tym dłużej, im większe jest stężenie tlenu w otaczającym je roztworze. Dzięki nim można monitorować zużycie tlenu w mikrokroplach.

Badacze z IChF PAN wykazali, że skonstruowany przez nich układ mikroprzepływowy pozwala regularnie i szybko monitorować aktywność metaboliczną bakterii w poszczególnych mikrokroplach.

– Nasze testy przeprowadziliśmy zarówno z bakteriami pływającymi w wodzie pojedynczo – tak zachowują się popularne bakterie Escherichia coli, jak i z mającymi tendencję do zlepiania się w grudki – jak to jest w przypadku prątków gruźlicy czy należących do tej samej rodziny, a badanych przez nas Mycobacterium smegmatis. Ocena tempa konsumpcji tlenu przez oba gatunki drobnoustrojów okazała się nie tylko możliwa, ale i wiarygodna – podkreślał Artur Ruszczak doktorant IChF PAN.

Publikacja na temat badań ukazała się w czasopiśmie „Analytical Chemistry”.

Jk

(źródło: PAP Nauka w Polsce)


PARTNERZY

forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie