荧光纳米传感器检测细菌

来自波鸿、哥廷根、杜伊斯堡和科隆的研究人员开发了一种检测细菌和感染的新方法。与现有方法相比，他们使用荧光纳米传感器更快、更容易地跟踪病原体。塞巴斯蒂安克鲁兹(Sebastian Kru)教授曾在哥廷根大学任教，现就职于波鸿鲁尔大学(Ruhr University)，他领导的团队在2020年11月25日在线发布的杂志《自然通讯》中描述了这一结果。

传统的细菌检测方法需要收集和分析组织样本。塞巴斯蒂安克鲁和他的团队希望通过使用微型光学传感器直接观察感染部位的病原体，消除取样的需要。

细菌分子存在时的荧光变化

这些传感器基于直径小于1纳米的改性碳纳米管。如果用可见光照射，它们会发出近红外范围(波长1000nm及以上)的光，这是人类看不见的。当纳米管与环境中的一些分子碰撞时，荧光行为会发生变化。因为细菌分泌一种特有的分子混合物，传感器发出的光可以指示某些病原体的存在。在当前的论文中，研究小组描述了用于检测和区分与植入物感染相关的有害病原体的传感器。

“传感器在近红外范围内工作的事实与光学成像特别相关，因为在这个范围内，能够破坏结果的背景信号要少得多，”功能接口和生物系统小组负责人塞巴斯蒂安克鲁斯(Sebastian Cruise)说。RUB是鲁尔卓越解决方案集群(Resolv)的成员。因为这种波长的光比可见光更能穿透人体组织，所以细菌传感器甚至可以在伤口敷料或植入物下读取。

其他应用领域也是可以想象的

“在未来，这可能会形成智能植入物感染光学检测的基础，因为不再需要取样。因此，愈合过程或可能的感染可以很快被发现，从而改善患者的护理，”这项研究的主要作者、哥廷根大学的罗伯特尼勒说。“可能的应用领域不限于此，”克鲁斯补充道。“例如，在败血症的情况下，提高血液培养的快速诊断也是可以想象的。”

除了波鸿鲁尔大学物理化学研究所和哥廷根大学物理化学研究所的研究人员之外，这项研究还涉及杜伊斯堡的电路和系统、哥廷根医学中心的医学微生物学小组、科隆大学医院和弗莱恩霍夫微电子研究所。