Магнитная диагностика меняет метод Грама

Вполне себе рутинный метод «окраски» бактерий Грама может использоваться для постановки первичного диагноза, давая возможность сузить выбор необходимых антибиотиков. Он позволяет отнести исследуемую бактерию к одному из двух классов (грамположительная или грамотрицательная) с применением микроскопа.

Но недавно в журнале Angewandte Chemie появилось сообщение о том, что американским учёным удалось улучшить эту классическую технологию, предложив «магнитный» подход к окрашиванию бактерий по Граму. Процедура предусматривает автоматическое магнитное детектирование и разделение бактерий.

Схема новой магнитной диагностической методики (иллюстрация WILEY-VCH).

Метод «окрашивания» бактерий разработан датским бактериологом Гансом Кристианом Грамом около века назад. В его основе — обработка бактериальной культуры раствором, содержащим красящее вещество (анилиновый краситель), которое проникает в муреиновый слой клеточных стенок бактерий. Последующее воздействие йодом приводит к образованию нерастворимого в воде комплекса — закреплению. Есть два класса бактерий, различающихся структурой своих клеточных стенок: в одном случае бактерии обёрнуты толстым муреиновым слоем, во втором — слой чрезвычайно тонок. Заключительная обработка этанолом вытягивает полученный на предыдущем этапе йодный комплекс из тонкого муреинового слоя. Бактерии с окраской, поддающейся смыванию этанолом, классифицируются как грамотрицательные, те же, что сохраняют свой тёмно-сиреневый цвет даже после этанола, относятся к грамположительным.

Специалисты из Гарвардского университета (США) взялись превратить старый способ в «магнитную диагностическую методику». Для этого к молекуле красителя крепился «молекулярный крючок», что никак не влияло на протекание первой стадии метода Грама — окрашивание стенок бактерии красителем. После неё приготовленные заранее молекулярные «крючки» использовались для связывания с магнитными наночастицами.

Столь необычная обработка позволяет производить не только качественный, но и количественный анализ с привлечением метода ЯМР. Для этого необходимо провести измерение ЯМР-методом намагниченности до обработки этанолом, чтобы получить общее число грамположительных и грамотрицательных бактерий в образце, а затем снова, но уже после промывки, для определения числа только грамположительных бактерий.

Достоинством нового подхода, в котором закрепление йодом заменено на взаимодействие с магнитными наночастицами, а оптическое наблюдение в микроскоп — на измерение сигнала ЯМР, называется его высокая чувствительность. Образец может анализироваться напрямую, без предварительной очистки и культивирования.

Кроме того, этой же научной группой разработаны простые и очень чувствительные миниатюрные микро-ЯМР-инструменты, что делает возможным применение метода в полевых условиях (не вся ЯМР-техника требует применения сверхпроводящих магнитов). Наконец, намагниченность могла бы использоваться для отделения бактерий от массы образца.

Подготовлено по материалам Phys.Org.