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Feb 13, 2024

MITのエンジニアがビーズ内の光を利用して病原体を迅速に検出

イ・ジョンワン 他購読すると、当社の利用規約とポリシーに同意したものとみなされます。いつでも購読を解除できます。 MIT のエンジニアは、広く採用されているクラスの新しい光学的署名を発見しました。

イ・ジョンワン 他

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MIT のエンジニアは、広く使用されている種類の磁気ビーズに新しい光学的特徴を発見し、さまざまな診断テストにおける汚染物質の迅速な検出を可能にしました。

たとえば、ArXivでアクセスできる彼らの研究（査読待ち）では、食品由来の病原体であるサルモネラ菌の痕跡を迅速に暴露するビーズの新たな能力が強調されている。

このイノベーションは食品の安全性への影響に加えて、医療専門家に特定のサンプル中の病気の原因を迅速かつ正確に特定する方法を提供する可能性があります。

診断の世界では、テスト結果を待つのはイライラし、時間がかかることがあります。 血液検査であれ、水質汚染分析であれ、食品汚染の検査であれ、納期は多くの場合、手間のかかるサンプル処理と分析ステップに左右されます。

さて、MIT のエンジニアは間もなくこのシナリオに革命を起こし、汚染物質を迅速かつ正確に検出できるようになるかもしれません。

その進歩の鍵は、市販の実験ツール、Dynabeads として知られる微細な磁気ビーズにあります。 特定の標的分子に吸着する抗体でコーティングされたこれらのビーズは、長年にわたり実験装置の定番となっています。

しかし、研究者らは、ビーズに付着した分子の存在を確認するための追加の手順の必要性に取り組んでいる。

光学の力、特にラマン分光法を活用して、病原体を迅速に検出します。

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新しい研究では、確認プロセスを迅速化できる Dynabeads の並外れた光学特性が明らかになりました。 研究者らは、さまざまな分子が示す独特の光の散乱、つまり「ラマンシグネチャ」を利用しました。

検出すると、サンプル内の標的病原体の存在をほぼ瞬時に (1 秒未満で) 確認できます。

チームの主な焦点は、悪名高い食品汚染物質であるサルモネラ菌の検出でした。 研究者らは、その技術の適用可能性を示すことで、健康リスクをもたらす細菌性病原体を迅速に特定できる可能性を強調した。

「大腸菌抗体を備えた Dynabeads を購入することもできますが、同じことが起こるでしょう」と共著者である機械工学部の Loza Tadesse 助教授はプレスリリースで説明しました。

「それは細菌に結合し、シグナルが非常に強いため、Dynabead のシグナルを検出できるでしょう。」

その影響は広範囲に及び、医療診断に影響を与える可能性があります。

「この技術は、医師が抗生物質の処方をより適切に伝えるために感染源を絞り込もうとしている状況で役立つでしょう」と、研究の共著者でハーバード大学-MIT健康プログラムの大学院生であるマリッサ・マクドナルド氏は述べた。科学とテクノロジー。

「さらに、このアプローチにより、最終的にはリソースが限られた環境でも高度な診断へのアクセスが拡大されることを期待しています。」

現在、さまざまな細菌性病原体の検出プロセスを迅速化できるポータブルデバイスの開発が進められています。

MIT のエンジニアが病原体の存在を確認するためのより迅速な道を明らかにするにつれて、診断の状況は変革の瀬戸際に立たされています。

ラマン分光法の革新的な使用により、重要な結果が得られるまでの待ち時間は間もなく過去のものになるかもしれません。 チームがアプローチの改良を続けるにつれて、世界は迅速かつ信頼性の高い検出が新たな標準となる未来を期待しています。

完全な研究はまだ査読されていないが、Arxiv に掲載されており、ここで見つけることができる。

研究概要:

Dynabeads は、細胞や生体分子の免疫磁気精製に使用される超常磁性粒子です。 ただし、捕捉後のターゲットの同定は、面倒な培養、蛍光染色、および/またはターゲットの増幅に依存します。 ラマン分光法は迅速な検出の代替手段を提供しますが、現在の実装は弱いラマン信号を持つ細胞自体をターゲットにしています。 我々は、抗体でコーティングされた Dynabeads を強力なラマン レポーター ラベルとして紹介します。その効果は、免疫蛍光プローブのラマン類似物と考えることができます。 ターゲットにバインドされた Dynabead をバインドされていない Dynabead から分離する技術の最近の開発により、このような実装が可能になりました。 当社は、Dynabeads 抗サルモネラ菌を導入して、主要な食中毒病原体であるサルモネラ エンテリカに結合し、特定します。 Dynabeads は、ポリスチレンの脂肪族および芳香族 CC 伸縮から 1000 および 1600 1/cm に特徴的なピークを示し、Fe2O3 コアの抗体コーティングのアミド、アルファヘリックスおよびベータシートから 1350 1/cm および 1600 1/cm に特徴的なピークを示します。電子分散型 X 線 (EDX) イメージング。 ラマンシグネチャは、シグネチャと比較して 44 倍および 68 倍大きなラマン強度を提供する、単一およびクラスタービーズを使用した 0.5 秒、7 mW レーザー取得を使用したシングルショットの約 30 x 30 マイクロメートルエリアイメージングでも、乾燥サンプルおよび液体サンプルで測定できます。細胞から。 透過型電子顕微鏡 (TEM) で観察されるように、クラスター内のポリスチレンと抗体の含有量が高いほどシグナル強度が大きくなり、細菌との結合によりクラスターが強化されます。細菌は複数のビーズに結合できるためです。 私たちの発見は、Dynabeads の固有のラマン レポーターの性質に光を当て、追加のサンプル前処理、染色、または独自のプラズモニック基質工学を必要とせずにターゲットの単離と検出のための二重機能を実証し、食品、水、血液などの不均一なサンプルでの応用を前進させます。