Los científicos han creado una nueva forma de monitorear las interacciones farmacológicas sutiles entre bacterias y antibióticos. Mediante el uso de una impresora de inyección de tinta de oficina común, Investigadores de NTU Singapur y China desarrollaron un láser vivo desechable en chip encapsulando bacterias vivas en su interior. Las fuertes emisiones de láser generadas por las bacterias dentro de la gota aumentarán drásticamente durante las interacciones medicamentosas. Este avance podría permitir pruebas más sensibles y de alto rendimiento utilizando tecnología micro-nano láser en un futuro próximo.

Los antibióticos han transformado el campo de la medicina al hacer posible el tratamiento de muchas enfermedades microbianas en la actualidad. El seguimiento de las interacciones entre bacterias y antibióticos (fármacos patógenos) es, por tanto, un paso fundamental para una evaluación adicional de la eficacia de los fármacos. Se han desarrollado diferentes tipos de tecnologías durante la última década en busca de una herramienta altamente sensible para monitorear las interacciones entre fármacos y bacterias. Debido a muchas limitaciones, Las técnicas convencionales suelen tardar más en ver un resultado obvio de las interacciones medicamentosas. Por lo tanto, es muy difícil identificar pequeñas interacciones dinámicas.

Los avances recientes en microláseres han demostrado sus poderosas capacidades en términos de amplificación de señal, fuerte intensidad, y alta sensibilidad para detección biomédica. En busca de una herramienta de detección más sencilla y sensible, Un nuevo estudio dirigido por el profesor Yu-Cheng Chen en la Universidad Tecnológica de Nanyang (NTU Singapur) ahora ha desarrollado un lavable, Láser vivo desechable que puede monitorear pequeñas interacciones dinámicas entre bacterias y medicamentos en un chip. Los diminutos láseres sirven como un sensor libre de cultivos altamente sensible, donde las bacterias vivas se encapsularon en las gotas de agua de tamaño micro. Emocionado por sus hallazgos publicados en Química analítica , Prof. Yu-Cheng Chen, profesor asistente en la Universidad Tecnológica de Nanyang, NTU Singapur dice:"Es sorprendente que estos diminutos láseres biológicos vivos se puedan imprimir directamente desde una impresora de inyección de tinta de oficina. Con las ventajas de la impresión de inyección de tinta, los láseres vivientes se pueden fabricar en una dimensión de masa en segundos. Lo bueno es a continuación, puede lavar los láseres e imprimir de nuevo después de la detección ".

La preparación de estos sensores se llevó a cabo en tres pasos. Primero, los investigadores etiquetaron la bacteria (Escherichia coli) con tintes de ácidos nucleicos, que podría reconocer el ADN y el ARN en las células. Luego, las células junto con su medio celular se inyectaron en la impresora de la oficina, donde se pueden agregar medicamentos antibióticos directamente en las puntas de la pipeta (o cabezal de impresión). A continuación, se imprimieron microgotas del hemisferio en matriz en chips de espejo. Finalmente, la matriz de láser viviente se escaneó con un rayo láser para generar imágenes de emisión láser a partir de los modos de galería susurrante.

A medida que el fármaco interactúa con las bacterias, la membrana celular se destruiría y, Sucesivamente, Se liberará más ADN fluorescente (molécula de ganancia) en la gota a lo largo del tiempo y contribuirá a los WGM, resultando en una emisión de láser más fuerte. Debido a que la señal láser es muy sensible a los cambios de las moléculas de tinte en la interfaz de la gota, por lo tanto, Se puede capturar un pequeño aumento de las moléculas de ADN liberadas y dar como resultado un cambio significativo en la distribución de ganancia y las emisiones láser. Los resultados demostraron que el análisis de imágenes por emisión de láser es mucho más sensible que el análisis de imágenes de fluorescencia en dos órdenes de magnitud, donde las imágenes de fluorescencia se saturan después de un corto período de tiempo. El profesor Chen Yu-Cheng dice:"Nuestros hallazgos muestran que la amplificación que se produce durante la generación del láser nos permitió cuantificar pequeños cambios en los procesos biológicos en el medio de ganancia".

En colaboración con el Instituto de Microsistemas y Tecnología de la Información de Shanghai en China, El novedoso diseño de biosensor láser viviente del equipo no solo elimina la necesidad de un laborioso y laborioso cultivo celular, pero también simplifica la configuración del sensor sin el requisito de una fabricación compleja. Más importante, Se propuso un concepto novedoso de bioanálisis basado en imágenes de emisión láser para cuantificar los procesos bioquímicos y biológicos subyacentes in vitro o in vivo, allanando el camino para el análisis láser en chip de alto rendimiento de organismos vivos.

En cuanto a las importantes aplicaciones futuras de su trabajo, Profesor asociado Shilun Feng, quien es el coautor explica, "Este es un trabajo fantástico al fusionar la fabricación de microfluidos con láseres vivos en un chip. El mismo enfoque podría aplicarse a una amplia gama de especies vivas, incluidas las células vivas, bacterias virus e interacciones de proteínas. Esta tecnología puede permitir un diagnóstico y tratamiento oportunos con alta sensibilidad. Con la rápida necesidad de detección de drogas contra virus, esta tecnología incluso podría permitir que los virus o bacterias se cultiven dentro de las microgotitas y monitorear las interacciones dinámicas con los medicamentos. " En efecto, aunque todavía queda un largo camino por recorrer para luchar contra muchas enfermedades en el futuro, su dispositivo representa un hito en la implementación del láser biológico vivo hacia el análisis de alto rendimiento de organismos vivos.