Определение туберкулеза с помощью портативных ЯМР

Многие из новых методов, основанных на нанотехнологиях, которые были разработаны для быстрой и более чувствительной идентификации патогенов терпят неудачу в повседневной клинической практике, поскольку требуют сложной пробоподготовки или измерительного оборудования, или просто не способны справляться с больим потоком измерений в клинике. Ситуация может измениться благодаря исследованиям группы Ральфа Вейследера (Ralph Weissleder, Harvard Medical School) по выявлению патогенов без пробоподготовки.

Как сообщается в журнале Angewandte Chemie, разработан удобный метод, основанный на магнитных наночастицах и измерении ядерного магнитного резонанса (ЯМР).
Для своих тестов, исследователи использовали бациллы Кальметта-Герена (Calmette-Gu?rin) (БЦЖ), микобактерии, названные по имени разработчиков, которые были получены из бациллы туберкулеза крупного рогатого скота в начале двадцатого века. (Эти ослабленные возбудители используются в качестве живой вакцины против туберкулеза. ) Кроме того, эти бациллы служат в качестве модели для исследования поведения возбудителей туберкулеза Mycobacterium tuberculosis.

Процедура разработанного теста проста: культура инкубируется в растворе, содержащем магнитные наночастицы. Эти наночастицы состоят из железного ядра окруженого оболочкой из феррита. К поверхности наночастиц были привиты антитела БЦЖ. Если БЦЖ бактерии присутствуют в пробе, антитела связываются с ними, таким образом, прикрепляя к ним магнитные частицы. Жидкость затем подается через микроканалы в камеру тестового чипа. На выходе из камеры имеется мембрана, удерживающая бактерии и пропуская все отсальное, в том числе избыток магнитных частиц. Бактерии, таким образом, концентрируются в камере.

Камера окружена небольшой катушкой, обеспечивающей магнитное поле, необходимое для ЯМР измерений. Бактерии, связанные с магнитными частицами, влияют на поведение ядерных спинов молекул воды в камере. Измерение может быть проведено непосредственно на чипе с использованием миниатюрных ЯМР систем. Так можно обнаружить 20 бацилл в образце мокроты в течение 30 минут.

Источник: Ralph Weissleder, Ultrasensitive Detection of Bacteria Using Core-Shell Nanoparticles and an NMR-Filter System, Angewandte Chemie International Edition 2009, 48, No. 31, 5657–5660, doi: 10.1002/anie.200901791