В исследовании, опубликованном в журнале Gold Bulletin группой учёных из Центра прикладной физики и передовых технологий (CFATA) и Национальной школы высшего образования (ENES), Леон, Национальный автономный университет Мексики (УНАМ), предлагается использовать наночастицы, нацеленные на гликаны, а именно золотые наночастицы, инкапсулированные конканавалином А (лектином), для обнаружения бактерий с помощью рамановской спектроскопии без меток и с усилением сигнала на поверхности (SERS).
Бактериальные инфекции — одна из основных угроз общественному здоровью
Бактериальные инфекции представляют одну из основных угроз общественному здоровью, особенно из-за роста числа штаммов, устойчивых к лекарствам. Необходимы быстрые, точные и недорогие методы для обнаружения или лечения заболеваний, вызванных инфекциями. В этой работе исследователи изучают использование рамановской спектроскопии в целях обнаружения.
Рамановская спектроскопия стала неотъемлемым инструментом в биомедицине, поскольку позволяет проводить неразрушающий, быстрый и надёжный анализ специфических структур. При интересной вариации можно добавить золотые наночастицы, чтобы значительно усилить рамановские сигналы — это явление обусловлено электромагнитными свойствами нанозолота.
Однако клетки, ткани и микроорганизмы содержат множество химических соединений на своих поверхностях, что затрудняет разработку датчиков на основе рамановской спектроскопии.
Функционализация золотых наночастиц конканавалином А
В этой работе мы функционализировали золотые наночастицы конканавалином А — белком, специфически связывающимся с глюкозой и маннозой. Эти два сахара обычно встречаются на поверхностях бактериальных клеток, но сложные структуры, к которым они присоединены, часто соответствуют высокоспецифичным для видов гликанам. Поэтому связывающие сахар золотые наночастицы могут усилить рамановские сигналы в основном от этих высокоспецифичных гликанов.
Наш подход доказал свою концепцию путём добавления функциональных частиц к трём различным образцам бактерий: Escherichia coli, Bacillus subtilis и Mycobacterium fortuitum — перед рамановским анализом.
Как и ожидалось, наночастицы легко прикреплялись к компонентам поверхности бактериальных клеток, и для каждого штамма можно было получить отдельные рамановские спектры.
Тем не менее, в настоящее время доступно большое разнообразие лектинов, что открывает новые возможности для поиска методов обнаружения в других биомедицинских приложениях. Описанный подход в настоящее время оценивается для обнаружения микроорганизмов в реальных образцах.
Доктор Равичандран Манисекаран — доцент Национальной школы высшего образования (ENES-Леон), Национальный автономный университет Мексики (УНАМ). Его исследовательская группа занимается проектированием, разработкой и характеристикой разнообразных нано-/биоматериалов для антимикробного, противоопухолевого, фотокаталитического применения и применения в солнечных элементах.
Доктор Luz M Lopez Marin — штатный исследователь Центра прикладной физики и передовых технологий (CFATA), Национальный автономный университет Мексики (УНАМ). Она возглавляет лабораторию нанобио(о)птики, и её исследовательские направления связаны с разработкой вакцин и диагностики на наноструктурированных платформах, а также доставкой лекарств с помощью нановекторов и ударных волн.