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研究人员开发低成本手持设备来检测细菌 可用于反生物恐怖主义措施

这种由IIT Guwahati研究人员创造的新型低成本手持设备是一种生物相容性传感器,可以在没有细胞培养和微生物检测的情况下检测细菌。这可能彻底改变医疗保健行业并打击生物恐怖主义。

由Parameswar K Iyer教授和Siddhartha S Ghosh教授领导的IIT Guwahati研究人员创造的这种新颖,低成本的手持设备是一种生物相容性传感器,无需细胞培养和微生物检测即可检测细菌。

IIT Guwahati研究人员开发了一种低成本的手持式设备来检测细菌,这种设备不仅是医疗保健行业的重大发展,也是反生物恐怖主义措施和环境监测应用的重大发展。

谁发明了手持设备来检测细菌?

由化学系Parameswar K Iyer教授和IIT Guwahati生物科学和生物工程系Siddhartha S Ghosh教授领导的研究小组开发了这种新颖,低成本,生物兼容的传感器,几乎可以即时检测细菌。需要细胞培养和微生物检测。

由Anamika Dey博士,Ashish Singh博士,Deepanjalee Dutta博士(来自IITG纳米技术中心的三位前博士学者),Siddhartha Sankar Ghosh教授和Parameswar Krishnan Iyer教授组成的IIT Guwahati团队将便携式细菌检测试剂盒拉近了距离现实。

已经显示基于有机场效应晶体管(OFET)的细菌诊断装置具有检测103cfu mL-1细菌的能力并区分革兰氏阳性和革兰氏阴性类型。

他们的工作已获得专利,并在2019年7月出版的着名同行评审的皇家化学学会材料化学A期刊上发表。

为什么这种快速检测细菌的装置如此重要?

细菌感染是全世界发病率和死亡率的常见原因,尽管开发了一系列抗生素,但挑战仍然在于早期检测和诊断细菌感染,因为目前的检测技术往往是耗时的。

目前,体液中细菌的检测是在实验室进行的。最初培养或培养来自患者的细胞,使得足够的细菌细胞可用于微生物分析。

“目前的诊断过程令人沮丧,特别是当时间对于治疗过程至关重要时,”Iyer教授说,他解释了开发更快,更容易检测细菌的方法的必要性。

“虽然新开发的技术如实时qPCR可以比传统的基于检测的方法更快地检测细菌,但它们受到昂贵设备和训练有素人员需求的限制,”他解释说。

“有用的是手持式快速检测试剂盒,如用于血糖监测和妊娠检测的试剂盒,”他补充说。

手持式细菌检测仪如何工作?

由IIT Guwahati研究人员开发的传感器检测细菌细胞壁上的电荷。

Ghosh教授强调了该装置的功能,他说:“众所周知,革兰氏阳性菌如肺炎链球菌,与革兰氏阴性菌如常见的大肠杆菌有不同的细胞壁成分。这种不对称的细胞壁组织可能会改变在检测过程中OFET通道的电子流动。“

该团队的重要突破是开发和使用有机场效应晶体管(OFET)来检测这种表面电荷。

OFET是一种电子器件,其工作原理是某些半导体的沟道附近的电荷可以在其中感应出电流。因此,细菌表面上的电荷在OFET中诱导电流,其被记录和读取。

该团队开发的OFET器件包括一个独特的混合三层介质系统,该系统基于简单的玻璃和柔性PET(一种塑料)基板,可以在超低工作电压下工作。

该团队已经证明,这种OFET传感器不仅可以检测细菌,还可以区分革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌。

“我们不仅展示了这种便携式OFET设备的感应能力,而且我们还展示了感知发生的机制,并阐明了细菌壁在区分各种细菌类型中的作用”,Iyer教授补充说,这一最新跨学科的重要性研究工作。

基于OFET的即用型诊断工具将有助于在护理点进行快速检测和诊断。

目前的装置特别适用于检测主要用于水传播疾病的细菌。这些传感器还可用于瞬时检测时间关节疾病,如脑膜炎。