Ученые ПГУ запатентовали новый экспресс-метод выявления возбудителей инфекций

Ученые Пензенского государственного университета (ПГУ) запатентовали способ определения возбудителей инфекций при помощи тензиометрии — измерения поверхностного натяжения жидкости. Разработка позволяет выявить патогенный микроорганизм быстрее традиционных бактериологических методов, при этом процедура безопасна для медперсонала.

В медицинской практике для лабораторной диагностики инфекций применяют несколько основных методов. Наиболее распространенный — бактериологический. Биоматериал инкубируют в питательной среде и ожидают роста колоний. Минимальный срок вызревания — сутки, а при низкой концентрации микроорганизма — до трех дней. Метод требует наличия специального высокотехнологичного оборудования и специализированного персонала.

Другой — биохимический метод — выявляет возбудителя за счет определения ферментов микроорганизма, однако при малой концентрации возбудителя высок риск ложноотрицательных результатов, а некоторые «прихотливые» бактерии этим методом диагностировать невозможно. Еще один — биологический метод, предполагающий заражение лабораторных животных исследуемым материалом, является самым дорогостоящим и применяется крайне редко.

Ученые ПГУ совместно с медиками пензенских больниц предложили способ идентификации патогенных и условно-патогенных микроорганизмов, основанный на тензиометрии. Исследователи измеряли показатели поверхностного натяжения раствора, содержащего инактивированные продукты жизнедеятельности и лизат микроорганизмов, и сравнивали их с ранее полученными значениями для известных видов микробов.

«В состав микроорганизмов входят различные низко- и высокомолекулярные поверхностно-активные вещества. Каждый вид микроорганизма продуцирует свой уникальный набор ПАВ. Это и формирует видоспецифичный тензиометрический профиль — характерную кривую изменения поверхностного натяжения. Именно эта видоспецифичность и лежит в основе нашего метода», — рассказала один из разработчиков, доцент кафедры «Хирургия» Медицинского института ПГУ, кандидат медицинских наук Елена Феоктистова.

До начала работы исследователи ПГУ совместно с сотрудниками Пензенского областного клинического центра специализированных видов медицинской помощи создали эталонную базу с музейными культурами бактерий — чистыми, идентифицированными и охарактеризованными штаммами из специализированных коллекций. Всего были исследованы величины динамического поверхностного натяжения для 48 образцов музейных культур по 16 проб каждая. Для каждого микроорганизма была создана модель и загружена в специально разработанную программу со встроенной нейронной сетью. Эти модели стали эталонными числовыми значениями показателей поверхностного натяжения.

«Полученную жидкость набирают в капилляр с помощью шприца для жидкостной хроматографии и микрометрического регулятора и помещают в камеру тензиометра. Достаточно всего 0,5 мл раствора. На выходе из капилляра с помощью автоматического шприца системы навешивают каплю, и величина поверхностного натяжения как функция времени измеряется по форме капли. Дальше все делает техника. Аналоговый сигнал от видеокамеры поступает в видеопроцессор, где трансформируется в цифровой, и полученные данные анализируются компьютером», — описала процесс измерения Елена Феоктистова.

Для определения вида микроорганизма в пробе новым методом достаточно 100 секунд. На экране компьютера появляются числовые значения показателей поверхностного натяжения и графическое изображение, которые сопоставляют с эталонными моделями.

Действенность метода разработчики проверили на 30 пробах биологического материала пациентов клинических больниц города Пенза. Достоверность предложенного способа в 100 % случаев подтверждена традиционным бактериологическим методом.

«С новым способом врач сможет начать специфическую терапию значительно раньше, чем при традиционном бактериологическом исследовании. Это особенно важно для пациентов с тяжелыми инфекциями, где каждый день промедления может усугубить течение заболевания и привести к летальному исходу», — уверена Елена Феоктистова.

Ученые отмечают, что для определения вида микроорганизма предложенным способом не требуется высокоспециализированный персонал. Идентификация выполняется нейросетью автоматически, без субъективной оценки, что исключает человеческий фактор.

Источник: Официальный ресурс Министерства образования и науки Российской Федерации