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

 

Почвенная Золотая рыбка
Почвенная Золотая рыбка

Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества
Приглашаем принять участие в работе VII Международной конференции с элементами научной школы для молодежи "Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества", которая является крупным международным научным форумом, охватывающим: фундаментальные основы разработки наноматериалов функционального назначения, в том числе металлических, особо чистых, керамических, полимерных и композиционных; технологические основы создания наноматериалов; проблемы анализа, аттестации функциональных наноматериалов и их применение.

Гранты выпускникам олимпиад
Наноолимпиада включена в перечень олимпиад и творческих конкурсов, по результатам которых студенты, поступившие в ВУЗы, могут получать гранты Президента РФ.

Открыт прием статей в специальный выпуск "Organic-Inorganic Hybrid Nanomaterials" (Nanomaterials, IF = 3.553)
Открыт прием статей для публикации в специальном выпуске "Organic-Inorganic Hybrid Nanomaterials" журнала Nanomaterials. К публикации в журнале рассматриваются статьи, краткие сообщения и обзоры.

Прощай, лампочка Ильича!
Д.Н.Плешков
Современные светоизлучающие устройства безальтернативно завоевывают рынок и становятся частью нашей повседневной жизни.

Композиты УНТ-ГАП – биоактивная матрица для роста костных тканей
Е.С.Климашина
Нанокомпозиты - одно из перспективных направлений развития материаловедения в интересах биологии и современной медицинской практики.

Умный дом
Н.В.Лысков
Умные дома могут составить яркую черту нашего будущего и прогресс в этом направлении связан с созданием новых поколений наноматериалов.

Система практик ФНМ МГУ
А.Б.Тарасов, А.В.Кнотько, Е.А.Гудилин

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!

Проектная работа

Сегодня становится все более популярной так называемая проектная работа школьников, однако на этот счет есть очень разные мнения. Мы были бы признательны, если бы Вы высказали кратко свое мнение по этому поводу путем голосования. Заранее благодарны!

Закон о реформировании РАН

В Совместном заявлении Совета по науке и членов Общественного совета Минобрнауки предлагается отозвать нынешний проект закона о "реформировании" РАН из Государственной думы и вернуться к его рассмотрению с соблюдением процедуры утвержденной постановлением Правительства РФ №851 от 25.08.2012, и указом Президента РФ №601 от 07.05.2012, которая была грубо нарушена. Мы предлагаем Вам высказать (анонимно) свое мнение в данном опросе, чтобы его статистические результаты были видны всем участникам опроса и общественности.



 
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.