Teknologi prototipe menyusut AI untuk menghadirkan fungsionalitas seperti otak dalam satu perangkat yang kuat - ScienceDaily
Lingkungan

Metode mengukur transfer elektron yang terjadi secara alami – ScienceDaily


Infeksi bakteri telah menjadi salah satu masalah kesehatan terbesar di seluruh dunia, dan sebuah penelitian baru-baru ini menunjukkan bahwa pasien COVID-19 memiliki peluang lebih besar untuk tertular infeksi bakteri sekunder, yang secara signifikan meningkatkan angka kematian.

Memerangi infeksi bukanlah tugas yang mudah. Ketika antibiotik diresepkan secara sembarangan dan berlebihan, itu mengarah pada kemunculan dan penyebaran yang cepat dari gen yang kebal antibiotik pada bakteri – menciptakan masalah yang lebih besar. Menurut Pusat Pengendalian dan Pencegahan Penyakit, 2,8 juta infeksi yang kebal antibiotik terjadi di AS setiap tahun, dan lebih dari 35.000 orang meninggal karenanya.

Salah satu faktor yang memperlambat perlawanan terhadap bakteri yang kebal antibiotik adalah lamanya waktu yang dibutuhkan untuk mengujinya. Metode konvensional menggunakan bakteri yang diekstraksi dari pasien dan membandingkan kultur laboratorium yang ditumbuhkan dengan dan tanpa antibiotik, tetapi hasilnya dapat memakan waktu satu hingga dua hari, meningkatkan angka kematian, lama rawat di rumah sakit, dan biaya perawatan keseluruhan.

Associate Professor Seokheun “Sean” Choi – seorang anggota fakultas di Departemen Teknik Listrik dan Komputer di Universitas Binghamton’s Thomas J. Watson College of Engineering and Applied Science – sedang meneliti cara yang lebih cepat untuk menguji bakteri terhadap resistensi antibiotik.

“Untuk mengobati infeksi secara efektif, kita perlu memilih antibiotik yang tepat dengan dosis yang tepat untuk durasi yang sesuai,” katanya. “Ada kebutuhan untuk mengembangkan metode pengujian kerentanan antibiotik dan menawarkan pedoman yang efektif untuk mengobati infeksi ini.”

Dalam beberapa tahun terakhir, Choi telah mengembangkan beberapa proyek yang menyilangkan “papertronics” dengan biologi, seperti salah satu proyek yang mengembangkan biobatere dengan menggunakan keringat manusia.

Penelitian baru ini – berjudul “Metode sederhana, murah, dan cepat untuk menilai efektivitas antibiotik terhadap bakteri eksoelektrogenik” dan diterbitkan dalam jurnal edisi November. Biosensor dan Bioelectronics – bergantung pada prinsip yang sama dengan baterai: Transfer elektron bakteri, proses kimiawi yang digunakan mikroorganisme tertentu untuk pertumbuhan, pemeliharaan sel secara keseluruhan, dan pertukaran informasi dengan mikroorganisme sekitarnya.

“Kami memanfaatkan peristiwa biokimia ini untuk teknik baru untuk menilai efektivitas antibiotik terhadap bakteri tanpa memantau pertumbuhan bakteri secara keseluruhan,” kata Choi. “Sejauh yang saya tahu, kami adalah yang pertama mendemonstrasikan teknik ini secara cepat dan throughput tinggi dengan menggunakan kertas sebagai substrat.”

Bekerja dengan mahasiswa PhD Yang Gao (yang memperoleh gelarnya pada Mei dan sekarang bekerja sebagai peneliti postdoctoral di University of Texas di Austin), Jihyun Ryu dan Lin Liu, Choi mengembangkan perangkat pengujian yang terus memantau transfer elektron ekstraseluler bakteri.

Sebuah tim medis akan mengekstrak sampel dari pasien, menyuntik bakteri dengan berbagai antibiotik selama beberapa jam dan kemudian mengukur kecepatan transfer elektron. Tingkat yang lebih rendah berarti antibiotik tersebut bekerja.

“Hipotesisnya adalah bahwa paparan antivirus dapat menyebabkan penghambatan yang cukup untuk transfer elektron bakteri, sehingga pembacaan oleh perangkat akan cukup sensitif untuk menunjukkan variasi kecil dalam keluaran listrik yang disebabkan oleh perubahan efektivitas antibiotik,” kata Choi.

Alat tersebut dapat memberikan hasil tentang resistensi antibiotik hanya dalam lima jam, yang akan berfungsi sebagai alat diagnostik di tempat perawatan yang penting, terutama di daerah dengan sumber daya terbatas.

Prototipe – dibangun sebagian dengan dana dari National Science Foundation dan US Office of Naval Research – memiliki delapan sensor yang dicetak pada permukaan kertasnya, tetapi itu dapat diperluas menjadi 64 atau 96 sensor jika profesional medis ingin membuat tes lain. ke dalam perangkat.

Berdasarkan penelitian ini, Choi sudah tahu ke mana dia dan murid-muridnya ingin pergi selanjutnya: “Meskipun banyak bakteri penghasil energi, beberapa patogen tidak melakukan transfer elektron ekstraseluler dan mungkin tidak digunakan secara langsung di platform kami. Namun, berbagai bahan kimia senyawa dapat membantu transfer elektron dari bakteri penghasil non-listrik.

“Contohnya, E. coli tidak dapat mentransfer elektron dari dalam sel ke luar, tetapi dengan penambahan beberapa senyawa kimia, mereka dapat menghasilkan listrik. Sekarang kami sedang mengerjakan bagaimana membuat teknik ini umum untuk semua sel bakteri. “

Sumber Cerita:

Materi disediakan oleh Universitas Binghamton. Asli ditulis oleh Chris Kocher. Catatan: Konten dapat diedit gaya dan panjangnya.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Pengeluaran SGP