La lutte sans fin contre les bactéries a pris un tournant en faveur de l'humanité avec l'annonce d'un outil qui pourrait donner le dessus dans la recherche sur les médicaments.

La résistance bactérienne aux antibiotiques a fait la une des journaux ces dernières années, avec la perspective que les traitements couramment prescrits deviennent obsolètes, déclenchant l'alarme dans l'établissement médical.

Des moyens plus efficaces de tester les remplacements sont désespérément nécessaires, et une équipe de l'Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST) vient d'en trouver un.

Dans leur papier, Publié dans Capteurs ACS , les scientifiques examinent une structure microbienne appelée biofilms, des cellules bactériennes qui se regroupent en une matrice visqueuse.

Ceux-ci sont avantageux pour les bactéries, donnant même une résistance aux antibiotiques conventionnels. Avec des propriétés comme celles-ci, les biofilms peuvent être dangereux lorsqu'ils contaminent les environnements et les industries; tout, de l'altération de la production alimentaire au colmatage des conduites de traitement des eaux usées. Les biofilms peuvent également devenir mortels s'ils pénètrent dans les établissements médicaux.

Comprendre comment se forment les biofilms est essentiel pour trouver des moyens de les vaincre, et cette étude a réuni des scientifiques de l'OIST issus de la biotechnologie, la nano-ingénierie et la programmation logicielle pour y faire face.

L'équipe s'est concentrée sur la cinétique d'assemblage du biofilm, les réactions biochimiques qui permettent aux bactéries de produire leur structure matricielle liée. Rassembler des informations sur le fonctionnement de ces réactions peut en dire long sur les médicaments et les produits chimiques pouvant être utilisés pour les contrer.

Aucun outil n'était à la disposition de l'équipe qui leur permettrait de surveiller la croissance du biofilm avec la fréquence dont ils avaient besoin pour en avoir une compréhension claire. Donc, ils ont modifié un outil existant à leur propre conception.

Dr Nikhil Bhalla, travaillant dans l'Unité Micro/Bio/Nanofluidique de l'OIST, dirigé par le professeur Amy Shen, est passé à l'échelle nanométrique pour trouver une solution :« Nous avons créé de petites puces avec de minuscules structures pour qu'E. coli puisse se développer, ", a-t-il dit. "Ils sont recouverts de nano-structures en forme de champignon avec une tige de dioxyde de silicium et un capuchon d'or."

Maintenant, tout ce que l'équipe avait à faire était de trouver des bactéries avec lesquelles travailler. En contact avec l'Unité de Biologie Cellulaire Structurale de l'OIST, l'équipe a été aidée par le Dr Bill Söderström, qui a fourni des stocks d'E. coli à la surface de puces de nanochampignons pour que l'équipe les étudie.

Lorsque ces nanochampignons sont soumis à un faisceau lumineux ciblé, ils l'absorbent par résonance plasmonique de surface localisée (LSPR). En mesurant la différence entre les longueurs d'onde lumineuses entrant et sortant de la puce, les scientifiques ont pu observer les bactéries qui se développent autour des structures des champignons sans déranger leurs sujets de test et affecter leurs résultats.

"C'est la première fois que nous utilisons cette technique de détection pour étudier des cellules bactériennes, " a déclaré le Dr Riccardo Funari, le biotechnologue résident de l'équipe, "mais le problème que nous avons trouvé était que nous ne pouvions pas le surveiller en temps réel."

Obtenir un flux constant de données à partir de leur configuration LSPR était possible, mais nécessitait un tout nouvel ensemble de logiciels pour le rendre fonctionnel. Heureusement, Le technicien de recherche Kang-yu Chu était sur place pour apporter son expertise en programmation au problème.

"Nous avons réalisé un programme de mesure automatique avec analyse instantanée basé sur un logiciel existant, qui nous permet de traiter les données en un clic. Cela a considérablement réduit le travail manuel impliqué et nous a permis de corriger tous les problèmes avec l'expérience au fur et à mesure qu'ils se produisent, " dit Kang-yu.

Maintenant, ces trois disciplines se sont combinées pour créer un outil de paillasse qui peut être utilisé dans pratiquement n'importe quel laboratoire, et il est prévu de miniaturiser la technologie en un appareil portable qui pourrait être utilisé dans une vaste gamme d'applications de biodétection.

« Des études sur les micro-organismes cliniquement pertinents sont à venir, " a déclaré le Dr Funari, « et nous sommes vraiment enthousiasmés par les applications. Cela pourrait être un excellent outil pour tester de futurs médicaments sur de nombreux types de bactéries. » Pour l'instant du moins, les humains prennent les devants dans la bataille bactérienne.