Czujnik skracający czas detekcji grzybów z kilku dni do paru minut opracowali naukowcy z Instytutu Chemii Fizycznej PAN w Warszawie.

Prawie połowa populacji – i niemal cały personel medyczny – to nosiciele grzybów z rodzaju Candida. Drożdże te żyją w delikatnej równowadze z naszym organizmem, goszcząc na błonach śluzowych układu pokarmowego i układu moczowo-płciowego oraz na skórze. Lecz gdy równowaga zostanie zachwiana, grzyby rozpoczynają kolonizację.

„W skrajnych przypadkach gwałtownie rozwijająca się infekcja może w zaledwie kilka dni doprowadzić do śmierci chorego. Tymczasem obecnie przeprowadzenie standardowych testów na obecność grzybów w płynach ustrojowych pacjenta wymaga co najmniej kilkudziesięciu godzin, a wyniki mogą być fałszywie pozytywne bądź fałszywie negatywne” - informuje w przesłanym komunikacie Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk (IChF PAN) w Warszawie.

Dzięki czujnikowi skonstruowanemu w IChF PAN w nieodległej przyszłości lekarze będą mieli szansę reagować znacznie szybciej i pewniej odpowiednią terapią przeciwgrzybiczą. Wytwarzanie czujników opracowanych w warszawskim ośrodku jest niekłopotliwe i tanie. W przyszłości będzie je można stosować nie tylko w szpitalach czy gabinetach lekarskich, ale nawet przez samych pacjentów w ich domach. Być może - jak podaje IChF PAN - kiedyś takie czujniki będą mogły być montowane w typowych urządzeniach sanitarnych. Analizy mogłyby być wtedy przeprowadzane wielokrotnie w ciągu dnia i w sposób całkowicie nieinwazyjny. Zniknąłby jeden z podstawowych problemów współczesnej medycyny: opóźniona diagnostyka, realizowana na etapie, na którym zaniepokojony objawami choroby pacjent sam udaje się do lekarza.

„Najważniejszym elementem czujnika jest zaprojektowana przez nas polimerowa warstwa rozpoznająca. Wychwytuje ona cząsteczki D-arabitolu, związku sygnalizującego obecność grzybów. Pomiar trwa zaledwie kilka minut, a sam D-arabitol jest wykrywany z dużą pewnością nawet w obecności substancji przeszkadzających o bardzo podobnej budowie molekularnej” - mówi prof. Włodzimierz Kutner z IChF PAN.

Arabitol - prosty alkohol cukrowy - jest jednym z markerów chorób grzybiczych. Związek ten występuje naturalnie w komórkach ssaków, gdzie jest wytwarzany w dwóch odmianach. U zdrowych ludzi odmiany te znane jako Darabitol i L-arabitol, powstają w mniej więcej tej samej proporcji.

„Kluczowym – i to niemal dosłownie – etapem budowy czujnika było skonstruowanie polimeru z lukami molekularnymi o odpowiednim kształcie i miejscach selektywnie rozpoznających D-arabitol. Innymi słowy, musieliśmy wymyślić i zbudować molekularny zamek, do którego będzie pasował tylko jeden klucz: cząsteczka D-arabitolu. Zadanie wcale nie było łatwe, ponieważ L-arabitol, ksylitol i rybitol są cząsteczkami bardzo, ale to bardzo podobnymi” - wyjaśnia doktorant Marcin Dąbrowski z IChF PAN.

Polimerową warstwę z lukami molekularnymi wiążącymi D-arabitol wytworzono techniką wdrukowywania molekularnego. W wyniku prowadzonych prac naukowcy wytworzyli polimer o sztywnej strukturze, z której wystarczyło wypłukać cząsteczki D-arabitolu, aby otrzymać warstwę z lukami molekularnymi o pożądanym kształcie i właściwościach. Warstwy detekcyjne wytworzone w IChF PAN miały grubość około 200 nanometrów. Po zanurzeniu w roztworze próbki pobranej od pacjenta, cząsteczki D-arabitolu grzęzły w lukach molekularnych warstwy.

„Szczególnie ważny jest tu fakt, że luki molekularne naszego polimeru nie są wypełniane przez cząsteczki innych związków, które mogłyby generować fałszywie pozytywne sygnały wskazujące na obecność D-arabitolu” - podkreśla Dąbrowski.

Przewiduje się, że liczba zakażeń grzybiczych w najbliższych dekadach będzie systematycznie wzrastać. Choroby te rozwijają się bowiem szczególnie często u osób z osłabioną odpornością, a więc u pacjentów (zwłaszcza przyjmujących terapię immunosupresyjną, chemioterapię) i ludzi starszych, których procentowy udział w społeczeństwie wciąż rośnie. Kluczowego znaczenia nabiera tu odpowiednio wczesna diagnostyka, im mniej kłopotliwa dla badanego, im częściej i szybciej przeprowadzana – tym lepiej.

Źródło: naukawpolsce.pap.pl