Zaujímavosti

Robot s novou technológiou dokáže rozpoznať baktérie jediným dotykom

Baktérie sa bežne rozlišujú pomocou farbív, mikroskopov alebo molekulárnych metód. Výskumníci z Taiwanu teraz predstavili odlišný prístup: robotickú platformu, ktorá získava informácie o bakteriálnej vzorke pri krátkom fyzickom kontakte. Ohybný senzor umiestnený na robotickom chápadle meria nepatrné elektrické signály vznikajúce pri dotyku dvoch povrchov.

Zariadenie dokázalo rozlíšiť grampozitívne od gramnegatívnych baktérií s presnosťou 90,93 percenta. Odozva senzora podľa autorov trvala 620 milisekúnd. Výsledky zverejnil medzinárodný tím pod vedením Zong-Hong Lina z Národnej taiwanskej univerzity v odbornom časopise Nano Energy.

Elektrický odtlačok namiesto farebnej reakcie

Základom zariadenia je triboelektrický nanosenzor. Triboelektrický jav sa prejavuje prenosom elektrického náboja pri kontakte a následnom oddelení dvoch materiálov. V bežnom živote ho možno pozorovať napríklad vtedy, keď sa trením oblečenia alebo vlasov vytvorí statická elektrina. V robotickom systéme sú však vznikajúce elektrické signály veľmi slabé a slúžia ako zdroj informácií o vlastnostiach skúmaného povrchu.

Podľa štúdie publikovanej v časopise Nano Energy sa grampozitívne a gramnegatívne baktérie líšia správaním povrchového náboja. Príčinou je odlišná štruktúra ich bunkových obalov. Grampozitívne baktérie majú spravidla hrubú vrstvu peptidoglykánu, zatiaľ čo gramnegatívne baktérie disponujú tenšou peptidoglykánovou vrstvou a vonkajšou membránou obsahujúcou lipidy. Tieto rozdiely ovplyvňujú interakciu bakteriálneho povrchu s materiálom senzora.

Robotický uchopovač je preto vybavený niekoľkými triboelektrickými materiálmi, ktoré môžu na tú istú vzorku reagovať odlišne. Pri kontakte vzniká súbor napäťových signálov – akýsi elektrický odtlačok. Ten následne vyhodnocuje model strojového učenia, ktorý hľadá vzorce zodpovedajúce jednej z dvoch skupín podľa Gramovho farbenia.

Gramovo farbenie patrí medzi základy mikrobiológie

Nová technológia súvisí s Gramovým farbením, metódou pomenovanou po dánskom lekárovi Hansovi Christianovi Gramovi. V priebehu niekoľkých po sebe nasledujúcich krokov sa bakteriálny preparát zafarbí genciánovou violeťou, ošetrí jódom, odfarbí a nakoniec zafarbí kontrastným farbivom. Baktérie, ktoré si zachovajú pôvodné fialové sfarbenie, sa označujú ako grampozitívne. Gramnegatívne baktérie sa odfarbia a po použití druhého farbiva získajú ružovú až červenú farbu.

Tento postup poskytuje dôležité počiatočné informácie o skúmanom mikroorganizme, nie je však úplne automatizovaný. Výsledok môže ovplyvniť napríklad dĺžka odfarbovania, vek kultúry, kvalita preparátu alebo skúsenosti pracovníka. Niektoré baktérie sa navyše Gramovou metódou farbia variabilne alebo nejednoznačne. Podrobný opis princípu ponúka napríklad odborný prehľad Gram Staining v databáze NCBI Bookshelf. Robotický senzor naopak nepotrebuje farbivá ani iné značkovacie látky a umožňuje nedeštruktívne meranie vzorky. Automatizovaný proces zároveň obmedzuje priamu manipuláciu človeka s bakteriálnym materiálom.

Zatiaľ ide len o rozlíšenie dvoch skupín

Zverejnené výsledky dokazujú predovšetkým schopnosť rozlíšiť grampozitívnu a gramnegatívnu skupinu baktérií. Zariadenie zatiaľ nedokáže spoľahlivo určovať jednotlivé bakteriálne druhy, zisťovať ich životaschopnosť ani napríklad odhaľovať odolnosť voči antibiotikám.

Presnosť 90,93 percenta navyše znamená, že systém niektoré vzorky zaradil nesprávne. Pred prípadným klinickým použitím bude preto potrebné metódu overiť na väčšom počte mikroorganizmov a na reálnych vzorkách, ktoré môžu obsahovať zmesi rôznych baktérií, buniek a ďalších látok.

Ak sa podarí rozšíriť počet rozpoznávaných skupín a potvrdiť spoľahlivosť aj mimo kontrolovaných laboratórnych podmienok, podobné senzory by mohli nájsť uplatnenie v automatizovaných laboratóriách, pri kontrole potravín alebo monitorovaní mikrobiálnej kontaminácie.

Článok bol preložený z českej edície Epoch Times.

Trénujte si mozog s našimi hrami! Sudoku, šachové úlohy, hľadanie rozdielov, solitaire HRAŤ ▶ ZDIEĽAŤ ČLÁNOK