Опубликовано 11.06.2025 13:05
Специалисты Московского государственного университета совместно с коллегами создали инновационные гибридные оптические сенсоры. Эти устройства способны не только оперативно обнаруживать бактерии в жидкостях, но и анализировать их устойчивость к антибиотикам. Информация об этом поступила из пресс-службы университета.
Исследование проводилось при поддержке Российского научного фонда (грант №22-72-10062) и было опубликовано в авторитетных международных изданиях ACS AppliedMaterials&Interfaces и ResultsinSurfacesandInterfaces.
Новые сенсоры построены на основе пористых кремниевых нанонитей, которые были усовершенствованы с помощью биметаллических наночастиц золота и серебра. Эта конструкция объединяет два оптических метода: интерференционный (эффект Фабри–Перо) и спектроскопический (эффект гигантского комбинационного рассеяния, SERS). Первый метод фиксирует бактерии по изменению оптической толщины слоя, а второй — точно определяет молекулярный состав клеточных стенок микроорганизмов без дополнительных маркеров.
Для испытаний использовалась непатогенная бактерия Listeriainnocua, которая часто применяется в микробиологических исследованиях. Благодаря схожести строения клеточной стенки, L. innocua служит моделью для тестирования сенсоров, предназначенных для выявления грамположительных патогенов, включая Mycobacteriumtuberculosis. Чувствительность сенсоров составила от 3,2 миллиона КОЕ/мл в режиме SERS и от 6,4 миллиона КОЕ/мл в интерферометрическом режиме.
Проблема антибиотикорезистентности остается одной из самых серьезных угроз для мирового здравоохранения. По данным ВОЗ, количество устойчивых бактериальных штаммов продолжает расти, что снижает эффективность стандартных методов лечения. В этой ситуации особенно важны технологии, позволяющие быстро и точно определять чувствительность микроорганизмов к антибиотикам.
Ключевым достижением исследования стала возможность использования сенсорных подложек для экспресс-анализа устойчивости бактерий к антибиотикам. При инкубации Listeriainnocua с различными антибиотиками на поверхности сенсоров фиксировались изменения в спектрах ГКР, отражающие молекулярную реакцию клеток. Динамика изменения интенсивности пиков, особенно в области 736 и 1320 сантиметров, позволяла оперативно оценивать чувствительность бактерий к препаратам. Этот метод не требует длительного культивирования и дает результаты уже через несколько часов, что значительно быстрее традиционных методов.
«Мы разработали платформу, которая сочетает высокую чувствительность, стабильность сигнала и скорость получения результатов. Такие системы могут стать основой для компактных диагностических устройств, которые позволят быстро идентифицировать бактериальные инфекции и подбирать эффективное лечение непосредственно в медицинских учреждениях», — отметила руководитель проекта, заведующая лабораторией кафедры медицинской физики МГУ Любовь Осминкина.
Работа проводилась совместно специалистами физического факультета, факультета наук о материалах МГУ и НИЦ эпидемиологии и микробиологии имени Н.Ф. Гамалеи.
Благодаря масштабируемости технологии и использованию биосовместимых материалов, разработка может быть применена в различных областях, включая медицину, санитарную микробиологию, пищевую промышленность и экологический мониторинг.