Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рисунок 1. Частицы магнетита, модифицированные D-маннозой (TEM).
Рисунок 2. Определение присутствия бактерий E.coli в растворе при их различных концентрациях (флуоресцентная микроскопия, окрашивание красителем PicoGreen).
Рисунок 3. Простейшая схема детекции бактерий и очистки среды.
Рисунок 4. Связывание наночастиц с бактерией (TEM).

Обнаружение патогенов с помощью магнитных наночастиц

Ключевые слова:  бактерии, магнитные наночастицы, патогены, периодика

Опубликовал(а):  Трусов Л. А.

26 ноября 2007

Группа ученых из Толедо (The University of Toledo, США) предложила способ, как при помощи одной процедуры и определить загрязненность среды бактериями, и избавиться от них.

Многие бактерии способны прикрепляться к углеводам, которые расположены на поверхности клеток млекопитающих, и затем вызывать инфекцию. Любимица исследователей кишечная палочка Escherichia coli тоже так поступает. Ученые воспользовались этим свойством бактерий, но вместо клетки предоставили им для связывания магнитные наночастицы, покрытые D-маннозой.

Наночастицы в данном случае были использованы не потому, что это модно, а из соображений удобства. Большое отношение площади к объему дает большую полезную поверхность для модифицирования углеводами и связывания патогенов. Сами частицы в сотни раз меньше, чем бактерия – а это значит, что с одной бактерией может связаться много частиц, и определение и разделение пройдет более эффективно. Наконец, маленькие наночастицы обладают большей подвижностью в растворе, чем более крупные микрочастицы, то есть позволяют производить анализ быстрее.

Наночастицы магнетита Fe3O4 размером 10 нм, модифицированные D-маннозой, были использованы для определения в растворе бактерии E.coli в различных концентрациях. Как видно из рисунка 2, удалось определить клетки в среде при их концентрации 104 клеток/л. Мало того, бактерии тут же были удалены из исследуемого образца при помощи магнита (рисунок 3).

Затем ученые взяли три разных штамма E.coli и две разновидности наночастиц магнетита: с D-маннозой и с галактозой на поверхности. Как оказалось, эти три штамма связывают такие наночастицы с разной эффективностью, с помощью чего легко идентифицируются. Так как многие патогенные штаммы бактерий отличаются от непатогенных именно эффективностью связывания углеводов, полученные результаты могут найти применение в клинической диагностике.

Работа «Magnetic Glyco-nanoparticles: A Unique Tool for Rapid Pathogen Detection, Decontamination, and Strain Differentiation» опубликована в J. Am. Chem. Soc.


Источник: ACS Publications



Комментарии
Оригинально! Можно привязать к частицам антитела и прямо удалять из раствора любые вещества, афинная колонка курит. Вот это метод!
Наличие в воде кишечной палочки - очень важный показатель, говорящий о зараженности среды выделениями человека и животных, а значит, многими патогенными микроорганизмами и яйцами глистов. Каждый патоген не наопределяешь, а E.coli - хотя в большинстве случаев и безобидный, но зато универсальный индикатор возможной опасности. Мне кажется, говоря о "загрязненности среды бактериями", авторы во многом имели в виду именно такую ситуацию... однако, например, согласно действующему ГОСТу 2874-82 "Вода питьевая" в воде питьевого качества допускается наличие не более 3(!!!) кишечных палочек в 1 литре воды. А авторы говорят о десяти тысячах...
Соколов Петр Сергеевич, 27 ноября 2007 20:12 
Что могу сказать, я слышал от специалиста, что нормы на питьевую воду (по содержанию E.coli) в Европе и США гораздо ниже (менее строгие) чем в старых СССР ГОСТах заложено...самое интересное, что мы тоже идем к тем же нормам на питьевую воду, что и во всем цивилизованном мире...
Shvarev Alexey Y, 28 ноября 2007 00:15 
Вот она ваша технология на продажу: http://www.i...ageid=11521
Лет десять ей уже - у меня где-то даже самопальный обзор валялся.
Проблема с "наночастицами" та, что их очень трудно собрать с хорошим выходом даже очень сильным магнитом. Так говорят люди, работающие с подобными системами в соседней лабе. Именно с афинными колонками на основе таких частиц.
Конечно никто в здравом уме и твердой памяти не будет пытаться определить 3 клетки на литр таким макаром.
Пробу надо поместить на питательную среду и из каждой клетки вырастет колония - вполне видимая глазом. Кстати о терминологии - это метод разделения, а не обнаружения. Обнаруживали палочку покрасив флуоресцентным красителем. Про "очистку" я вообще молчу. не показывайте это людям занятым водоочисткой. У них будет апоплексический удар. Это называется делать очистку через некий универсальный инструмент, через который как известно можно делать все.
"это метод разделения, а не обнаружения. Обнаруживали палочку покрасив флуоресцентным красителем."

Уважаемый Алексей Игрекович! Как Вы считаете, если я хочу обнаружить определенный фрагмент ДНК и делаю для это ПЦР, правильно ли считать, что обнаруживаю я этот фрагмент, окрасив его бромистым этидием, а ПЦР - это не метод обнаружения, а метод амплификации, а электрофорез - конечно не метод обнаружения!!! Это всего лишь метод разделения. Верно? То есть метод обнаружения - окрашивание бромистым этидием?

Так же и в данном случае. Интересно, что и каким красителем окрасилось бы без предварительного... ну, концентрирования, что ли, при помощи магнитных частиц.
"Вот она ваша технология на продажу: http://www.i...11521"

Извините, но по этой ссылке предлагают выделять ДНК из лизата клеток при помощи магнитных наночастиц. Что Вы хотели этим показать? Нановизна новости не в магнитных частицах, а в том, что никто раньше не додумался с их помощью изучать способность бактерий связывать сахара.
Shvarev Alexey Y, 29 ноября 2007 20:40 
Светлана Владимировна, не путайте теплое с мягким. Видите ли, я по специальности химик-аналитик. И учу студентов, что есть аналитический сигнал, как его добывать, электрически, оптически, усиливать и проч. В аналитике есть довольно жесткое деление методов пробоподготовки, разделения, концетрирования и собственно определения (detection). например, курс по хроматографии читаемый моим коллегой называется "методы разделения" - Separations: Chromatography & related methods. Электрофорез есть метод разделения. ПЦР есть метод химического усиления, но никак не детектирования, поелику что есть аналитический сигнал в этом случае? Флуоресценция, один из многих спектрохимических методов - вот она родимая и есть метод детектирования.
А про новизну - дык мой комментарий относился к идее уважаемого Александра Евгеньевича про афинную хроматографию и разделение с помощью магнитных коллоидных частиц. Ими вовсю торгует Invitrogen и не только он. Что касается изучения связывания бактериями сахаров, существует масса тестов с сахарами на микроскопном стекле. Причем можете наносить сотни и тысячи пятнышек разных сахаров. Покрасили палку, она прилипла или не прилипла. И считывайте мгновенно число клеток если камера привинчена к микроскопу. Одновременно получаете информацию о сродстве к сотням разных молекул. Делают это удовольствие в инстиуте Скриппса в Калифорнии довольно давно.
Насчет "недодумались"- это можно делать в сотни раз быстрее и удобнее (см выше). А не через известное место как у аффтаров.
"Флуоресценция, один из многих спектрохимических методов - вот она родимая и есть метод детектирования."

Нет у Вас, Алексей Игрекович, чувства разумного (почти цитата). Боюсь, что детектирование ДНК как таковой мало кому интересно. А флуоресцентное окрашивание никакой другой информации кроме как о наличии нуклеиновой кислоты не дает - ну разве что о количестве. О качестве ни слова.

"Проблема с "наночастицами" та, что их очень трудно собрать с хорошим выходом даже очень сильным магнитом. Так говорят люди, работающие с подобными системами в соседней лабе."

А мне сказали, что собираются! Аргументация железная. У меня вопрос. Если магнитом удается собрать 200 наночастиц из тысячи (что является очень плохим выходом и не противоречит утверждению господина Шварева, большого ученого), но эта тысяча наночастиц связана друг с другом через одну бактерию, к которой они все прилипли... ой, а где же вопрос?

И еще. Вопрос, который меня действительно интересует - и Алексей Игрекович косвенно дал понять, что он знает ответ. Я выяснила, как засеять на маленькую чашечку Петри 100 мл среды (воды): воду пропускают через фильтр, задерживающий бактерии, а потом кладут его на чашку с питательной средой. 10 раз по 100 мл - вот вам пожалуйста и содержание бактерий в литре воды.

Вопрос же в следующем: как отличить среди сотен и тысяч выросших колоний именно те три, которые относятся к кишечной палочке? Антикишечнопалочковыми антителами?
Соколов Петр Сергеевич, 01 декабря 2007 23:12 
цитата: "Про "очистку" я вообще молчу. не показывайте это людям занятым водоочисткой. У них будет апоплексический удар. Это называется делать очистку через некий универсальный инструмент, через который как известно можно делать все." Shvarev Alexey Y,
и Он прав.
"Ах так... И в оппонента полетели шахматы" Из истории про великого комбинатора Остапа Ибрагимовича Бендера. Не будем махать табуретками и переходить на личности.

---
Боюсь, что детектирование ДНК как таковой мало кому интересно. ----

Ошибаетесь. Производителям праймеров это очень даже интересно.

---- но эта тысяча наночастиц связана друг с другом через одну бактерию, к которой они все прилипли... ой, а где же вопрос? -----

Кстати, за счёт чего прилипли? Классическая процедура водоочистки - взаимная коагуляция коллоида гидроксида алюминия и бактерий. Происходит по причине того, что бактерии обычно имеют отрицательный заряд не поверхности мембраны, а гидроксид алюминия положительный.
Данных про заряд использованных магнитных наночастиц я не нашёл (может, плохо искал) но (!) опыт работы подсказывает, что он скорее всего положительный. Не исключена просто неверная трактовка (без злого умысла) результатов эксперимента.

----Вопрос же в следующем: как отличить среди сотен и тысяч выросших колоний именно те три, которые относятся к кишечной палочке? Антикишечнопалочковыми антителами?
----

ПЦР-ом, милая.
А вообще - сотни и тысячи колоний - это по-моему многовато. Так что, либо использовать селективные среды (какие - точно не знаю), либо меченые FAM-ом антитела, либо дорабатывать методику анализа под конкретный образец.

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Компакт диск
Компакт диск

Наносистемы: физика, химия, математика (2023, Т. 14, № 5)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume14/14-5
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Наносистемы: физика, химия, математика (2023, Т. 14, № 4)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume14/14-4
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Наносистемы: физика, химия, математика (2023, Т. 14, № 3)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume14/14-3
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2023 году
коллектив авторов
30 мая - 01 июня пройдут защиты магистерских квалификационных работ выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022
Коллектив авторов
Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022 содержат следующую информацию:
• Подготовка бакалавров на факультете наук о материалах МГУ
• Состав Государственной Экзаменационной Комиссии
• Расписание защит выпускных квалификационных работ бакалавров
• Аннотации квалификационных работ бакалавров

Эра технопредпринимательства

В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.