Eine neuartige Technologie, können Zellen in Minuten für die Antworten auf die Impulse, einschließlich Antibiotika, Erreger, Giftstoffe, Strahlung oder Chemotherapie, wurde von Wissenschaftlern an der Universität in Buffalo.
Das Papier beschreibt, ist der Sensor in der 15. Feb. Problem für Analytische Chemie, und ist derzeit als "ASAP" Artikel über die American Chemical Society-Website http://www.chemistry.org.
Susan Z. Hua, Ph.D., Assistant Professor UB von mechanischen und Luft-und Raumfahrttechnik und Physiologie und Biophysik, ist die Forscher führen.
Die Technologie basiert auf den universellen Zusammenhang zwischen Volumen und die Zelle Zelle Umwelt oder Zelle Volumen Zytometrie. Es ist besonders nützlich, weil sie beseitigt die Notwendigkeit, Kultur Bakterien auf ihre Empfindlichkeit gegenüber Antibiotika.
"Nun, in einer Sache von Minuten, können wir sagen, wenn bestimmte Antibiotika gegen bestimmte Bakterien", sagte Frederick Sachs, Ph.D., Professor für Physiologie und Biophysik an UB, Co-Direktor der UB Zentrum für Einzel-Molekül-und Biophysik Co-Autor auf dem Papier.
"Wir haben die Empfindlichkeit gegenüber Antibiotika von verschiedenen Stämmen von E. coli in weniger als 10 Minuten bei Raumtemperatur. Wir werden uns noch schnellere Ergebnisse bei höheren Temperaturen. "
Hua und ihre Schüler, die die winzigen Silizium-Chip, ist das Herzstück des Sensors Kammer, in der die Zellen sind für die eingehüllte Prüfung.
"Die neue Technik ist so empfindlich, es kann Veränderungen in der Zelle Dimensionen nie zuvor in lebenden Zellen", sagte sie. "Die notwendigen Energie kann auch durch eine Uhr-Batterie und der Sensor so klein ist, könnte er in einen Radiergummi."
Sachs sagte der Test kann auf jede biologische Komponente, die von einer Membran. "Es muss nicht Zellen. Wir können Lipid-Bilayer-Vesikel mit einem einzigen Protein, Mitochondrien, die Chloroplasten (pflanzliche Zellen) oder Zellkernen, aber auch als ganze Zellen. Wir können für den Bildschirm einfach alles. "
Zum Beispiel wird diese Technik genutzt werden könnten, um schnell scannen Krebszellen aus Biopsien zur Bewertung der Wirksamkeit der Chemotherapie oder Strahlentherapie-Protokolle. Der Chip hat offensichtliche Anwendung zur Messung der Toxine, die für Bioterrorismus, Sachs gesagt.
Zell-Volumen und physiologischen Funktion sind eng miteinander verflochten, die Autoren in ihrer Papier. Normal biologischen Aktivitäten, wie z. B. Stoffwechsel, Apoptose (programmierter Zelltod) oder die Zellteilung beeinflussen Zelle Volumen, wie abnorme Aktivitäten, wie z. B. die Exposition gegenüber toxischen Stoffen. Sachs und Hua Aufforderung der Sensor eine "Kanarienvogel auf einem Chip", um seine Vielseitigkeit als First-Line-Indikator für die Aktivität.
Es gibt viele Methoden zur Messung der Veränderungen in der Zelle Volumen, sagte Hua, aber elektrische Widerstand, der Widerstand gegen die Strömung von elektrischen Strom, ist der Schlüssel zu diesem Sensor ist Einfachheit.
Zellen sind elektrische Isolatoren, sie zur Kenntnis genommen. "Wenn sich in Salz-Wasser, die eine aktuelle, die Zellen verdrängen einige das Wasser und verringern den elektrischen Strom. Wenn Zellen quellen, wie häufig geschehen würde, in Anwesenheit eines Toxins, das Widerstand erhöhen würde und die aktuelle würden kleiner geworden, was auf eine zelluläre Antwort. "
Neben der einfach zu bedienen, der Chip ist preisgünstig, geringe Leistungsaufnahme, tragbare und bietet Echtzeit-Ergebnisse, sagte Sachs. "Der Test ist für eine enorme Anzahl von Problemen, und ist ein besonders leistungsfähiges Werkzeug für das Drogen-Screening", sagt er zur Kenntnis genommen.
Weitere Autoren der Studie sind Daniel A. Ateya, eine UB Maschinenbau Studium; Philip A. Gottlieb, Ph.D., Forschung Associate Professor an der UB-Centrum für Molekulare Biologie und Immunologie, und Steve Besch, Ph.D., Wissenschaftlicher Mitarbeiter Professor für Physiologie und Biophysik. Die Autoren haben Gespeichert ein Patent auf die Technologie.
Die Arbeit wurde unterstützt durch Zuschüsse zu Hua und Sachs von der National Science Foundation und der National Institutes of Health, werden. Die microfabrication wurde vor allem in der Nanofabrikation Facility an der Cornell University.
Lois Baker - ljbaker@buffalo.edu
University at Buffalo