Merve TELTIK
Giriş
Gıda güvenliği ve tıbbi tanılar gibi birçok alanda canlı bakteri tespiti önemlidir. Uygulamada olan belirli enfeksiyonlara doğru dozda antibiyotik vermek için kullanılan antibiyotik hassasiyet testi (AST) yavaştır, eğitilmiş personele gerek duyar, ayrıca pahalı ve karmaşık cihazlar gerektirir. Penn State Üniversitesi araştırmacıları tarafından geliştirilen yeni elektrokimyasal algılayıcı, test süreçlerini daha kolay, düşük maliyetli, taşınabilir ayrıca kan veya süt gibi sıvı örneklerde yaşayan bakterileri direkt olarak gözlemlemeye olanak sağlayan hale getiriyor.
Penn State Üniversitesi Elektrik Mühendisliği ve Bilgisayar Bilimleri bölümünden Doçent Aida Ebrahimi, “Kan çok karmaşık bir çözeltidir, içerisinde kırmızı kan hücreleri ve birçok protein çeşidi de dahil olmak üzere pek çok bileşene sahiptir. Ayrıca optik yöntemler ile direkt analiz edilmesini engelleyen opak bir yapıya sahiptir” diyor.
Araştırma
Yeni yöntemde eski yöntemin aksine elektrokimyasal algılayıcılar sayesinde örneklerin opaklığı analizde bir engel teşkil etmemektedir. Bakteriyel canlılığı ölçmek için var olan elektrokimyasal yöntem, redoks aktif reaktifin örnek ile karıştırılmasını gerektirir. Redoks aktif reaktif metabolize edilen hücreler arasında elektron değiş tokuşu yapar. Ancak sorun şu ki bu reaktifler antibiyotiklere müdahale edebilir. Dahası, bu reaktiflerin eklenmesi yaşayan bakterileri tespit etmek için uygulanan algılayıcıların çalışmasını sınırlandırmaktadır. Ebrahimi’nin araştırma grubu tarafından bulunan yeni yöntem ek olarak herhangi bir etken madde gereksinimini ortadan kaldırmaktadır.
Ebrahimi, “Biz, RZx olarak adlandırılan, yalnızca organik bileşenlerde kullanılan basit elektrodepozisyon yönteminin kullanıldığı redoks aktif kristal yönetimi geliştirdik” ve “Materyal üretmek için çok düşük maliyetli, oda sıcaklığında ve nötr pH değerinde yapılabilen çok güvenli ve çevre dostu bir yöntemdir. Organik kristal, canlı hücrelerin metabolik süreçleri ve solunumu sırasında açığa çıkan moleküllerden kaynaklanan pH değişimlerini tespit ederek, bakterilerin metabolik etkinliklerini algılar.” diyerek ekliyor.
Araştırmacılar ayrıca redoks aktif kristallerin çeşitli elektrotlarda birikmesi yoluyla algılayıcı üretim sürecinin çok yönlülüğünü göstermiş oldu. İsteğe bağlı geometrilerin üretimi ve tasarımı, ölçeklenebilir üretim ve cihaz mühendisliği için önem arz etmektedir.
Kısa süre önce Ebrami’nin araştırma grubu hızlı AST testi ve taşınabilir algılayıcı tabanlı RZx gibi yeni ürünler geliştirmiştir.Geçmişteki diğer araştırmalarında bakterilerin hareketlerini araştırmışlardır ancak burada hücrenin metabolik etkinliğini tespit etmek başlıca amaçlarıdır. Bu durum avantaj sağlamıştır çünkü bazen bakteriler hareket etmeden metabolik etkinliklerini devam ettirirler.
Sonuç
Ebrahimi bu yöntemin sadece tıbbi teşhis için değil, aynı zamanda gıda kalitesini test etmek için de kullanılabilir olduğunun altını çizmiştir. Yaşayan bakterileri tespit ederek gıda güvenliği ve kalite kontrol için önemli olduğundan, kan testine ek olarak araştırmacılar süt örneklerini de test etmişlerdir. Aynı prensip çevre güvenliği ve izlenmesi için su testlerinin yapılmasında da uygulanabilmektedir.
Bu çalışmaların yanısıra, Ebrahimi, gelecek uygulamalarda bu yöntemin nasıl kullanılabileceği üzerinde araştırmalarını devam ettirmektedir.
“Gelecek için, çalışmalarımızı mantarlar gibi diğer mikrobiyel patojenlerin analiz edilmesine olanak sağlayacak ve özellikle akıllı yara pansumanı ve akıllı katater gibi AST ‘nin ötesinde uygulamalarda kullanılabilecek şekilde geliştirmeyi düşünüyoruz. Çünkü bakteriyel enfeksiyon bütün bu alanlarda en büyük problemdir” diye ekliyor.
Bu sonuçları tartışan “reaktif içermeyen elektrokimyasal antibiyotik duyarlılık testi için organik redoks aktif kristal tabakalar” adlı makale, Biosensors and Bioelectronics adlı dergide yayınlanmıştır.
Kaynak: https://phys.org/news/2020-11-bacterial-method-health-food-safety.html
Görsel Kaynak: https://www.britannica.com/science/bacteria
Editör: Sibel Öncel