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.
