Bioczujnik, który wykrywa patogeny jelitowe

Nabłonek jelitowy stanowi główną barierę przeciwko infekcjom. Jest to pojedyncza warstwa komórek wyściełających żołądek i okrężnicę. Utrudnia on dostęp toksynom i patogenom, jednocześnie selektywnie przepuszczając substancje odżywcze niezbędne do funkcjonowania organizmu. Patogeny potrafią jednak zaburzać integralność jelitowej bariery nabłonkowej oraz zakłócać normalną absorpcję wody, powodując biegunkę.

Aby poprawić skuteczność wykrywania patogenów jelitowych, w ramach projektu CELLTOX (Integration of living cells with organic transistors for the rapid detection of toxins and enteric pathogens), finansowanego ze środków UE, naukowcy opracowali nowy rodzaj bioczujnika. Innowacyjne urządzenie wykorzystuje żywe komórki nabłonkowe hodowane na organicznym tranzystorze elektrochemicznym (OECT).

Partnerzy wykorzystali zdolność organicznych materiałów elektronicznych do przewodzenia nośników elektronicznych, jak i jonowych. W ramach projektu naukowcy połączyli warstwy ludzkich komórek nabłonkowych z OECT, dowodząc, że urządzenie takie pozwala oceniać integralność tkanki barierowej. Po zaatakowaniu komórek przez patogen jelitowy monowarstwa zostaje przerwana i jony migrują do polimeru, wyłączając tranzystor.

W porównaniu z istniejącymi metodami diagnostycznymi urządzenie CELLTOX cechuje się znacząco wyższą czułością detekcji różnych toksyn i patogenów, w tym patogen pokarmowy Salmonella typhimurium. W testach przeprowadzonych w mleku wykazano możliwość diagnostyki w zastosowaniach dotyczących żywności i bezpieczeństwa.

Niedrogie wytwarzanie OECT oznacza łatwą dostępność przenośnych i tanich czujników, które można stosować do wysokoprzepustowego analizowania próbek. Mimo że projekt został już zakończony, konsorcjum pracuje aktualnie nad prototypem, który ma potwierdzić możliwości diagnostyczne czujnika.

Podsumowując, urządzenie CELLTOX to wysoce czuły, dynamiczny czujnik do diagnostyki patogenów i toksyn in vitro. Konstrukcję urządzenia można ponadto wykorzystać w innych dziedzinach diagnostyki medycznej, a także w rolnictwie czy ochronie środowiska.