İlaca Dirençli Bakterilerin Tedavisinde Pratik Uygulama
Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST) araştırmacıları, bir antibiyotiğin enfeksiyonla hızla mücadele edip etmediğine karar vererek tıbbi tedaviyi etkili şekilde hızlandırmak ve ilaca dirençli bakterilerin gelişimini sınırlamak amacıyla yeni bir strateji ortaya koydu. Böylelikle, bu method ile bakteri hücrelerinin mekanik dalgalanmalar ve bir antibiyotik tarafından uyarılması sonucu meydana gelen herhangi bir değişiklik hızla algılanabilir.
Scientific Reports dergisinde yayınlanan makalede, NIST prototip sensörünün, bakteri kolonilerinin günler süren büyümesiyle gerçekleşen klasik antimikrobiyal testlerden çok daha hızlı olduğu -bir saatten daha kısa bir sürede sonuç veriyor- belirtildi. Klasik testlerden kaynaklanan gecikmeler etkili tedavilerin bulunmasından önce enfeksiyonların ilerlemesine izin veriyor ve bu süre zarfında bakterilerin ilaç direnci geliştirmelerine olanak tanıyor.
Yanlış kullanılan antibiyotikler ve antibiyotik dirençli bakteriler insan sağlığına ciddi anlamda zarar veriyor. Hastalık Kontrol ve Önleme Merkezleri’nin 2013 yılı raporuna göre her yıl Amerika’da antibiyotiğe dirençli bakteriyel enfeksiyonlardan kaynaklanan en az 2 milyon hastalık ve 23.000 ölüm meydana gelmektedir.
Yeni NIST algılama yaklaşımı, yüzeydeki parçacıklar değiştiğinde titreşimleri ölçülebilir yollarla değişen bir kuvars-kristal rezonatörü temel alan sistemiyle bu duruma bir çözüm olabilir. Bakteriyel hücrelerin bir rezonatör üzerine yapışmasını içeren yaklaşım, daha önce karbon nanotüp safsızlığının ölçümlerinde kullanılan duyarlılığı yüksek kristallerin farklı bir şekilde yeniden değerlendirilmesine imkan veriyor.
Yeni NIST metodu, mikropların mekanik hareketlerini ve antibiyotiklere olan tepkilerini algılıyor. Bazı araştırmacılar, öncesinde bazı bakteri hareketlerinin birtakım antibiyotikler varlığında zayıfladığını bulmuşlardır, ancak şimdiye kadar bu değişimler sadece mikro ölçekli sensörlerle ve genellikle hareketli bakterilerde (flagella adı verilen iplik benzeri yapılar tarafından yönlendirilerek) tespit ediliyordu. NIST metodu klinik ortamda daha yararlı olabilir, çünkü düşük maliyetle elektronik verileri toplar ve büyük bakteriyel kolonileri algıladığı için makroskopik ve güçlü yapıda olabilir.
Sensör piezoelektrik özelliğe sahiptir, yani bir elektrik alana maruz kaldığında boyutu değişir. İnce piezoelektrik kuvars disk iki elektrot arasına sıkıştırılır. Kristal titreşimleri uyarmak için bir elektroda kristalin rezonans frekansına yakın, sabit bir frekansta alternatif bir voltaj uygulanır. Sonrasında, kristalin karşı tarafındaki diğer bir elektrottan, araştırmacılar salınım gerilimlerini, kristalin cevabı olarak kristal yüzeyine bağlanmış mikrobiyal mekanik aktiviteden kaynaklanan rezonans frekansta (veya frekans gürültüsünde) dalgalanmalar gösteren bir sinyal şeklinde kaydeder.
NIST araştırmacıları koli basilinde (Escherichia coli) kullanılan iki antibiyotiğin (polimiksin B (PMB) ve ampisilin) cevabını ölçtü. Hücrenin ürettiği frekans gürültüsü, PMB’nin tanıtımından (piyasaya sürülmesinden) sonra 7 dakika içinde sıfıra yaklaştı. Ampisilin eklenmesiyle 15 dakikada frekans gürültüsü azalmaya başladı ve sonra hücreler ayrıldığında ve öldüğünde daha hızlı düştü. Bu zaman ölçekleri antibiyotiklerin işlev gösterdiği normal hızları yansıtmaktadır.
Sensörün ölçümlerinden sonra antibiyotiklerin etkinlikleri, kalan bakteri kolonilerinin büyümesiyle tespit edildi. Her iki antibiyotik de canlı hücrelerin sayısını önemli ölçüde azalttı.
Kaynak: sciencedaily.com
