Ученые предлагают использовать крошечные сенсоры, похожие на алкотестеры, чтобы быстро выявлять бактериальные инфекции и определять устойчивые к антибиотикам микроорганизмы. Технология, описанная в журнале Cell Biomaterials, может упростить диагностику, сделав ее дешевле и доступнее.

Главная причина роста устойчивости бактерий к антибиотикам — отсутствие быстрых тестов, — говорит Андреас Гюнтнер, инженер из ETH Zurich.

Вместо долгих лабораторных анализов, которые занимают часы, а то и недели, сенсоры смогут дать результат за минуты.

Раньше врачи буквально нюхали болезнь: например, Pseudomonas aeruginosa пахнет сладковато, как виноград, а Clostridium — гнилью. Эти запахи создают летучие органические соединения (ЛОС), которые выделяют бактерии. Новые датчики будут улавливать их в крови, моче, мокроте и других жидкостях — по тому же принципу, что и алкотестеры.

Летучие органические соединения (ЛОС) — это маленькие молекулы, которые легко испаряются и создают запах. Их выделяют бактерии, растения, даже мебель. Например, запах свежескошенной травы — это ЛОС.

Мы уже делали подобные сенсоры для обнаружения метанола в алкоголе, — объясняет Гюнтнер. — Теперь задача сложнее: нужно различать сотни молекул в микроскопических количествах.

Даже у одного вида бактерий разные штаммы выделяют разные ЛОС. Это позволяет выявлять устойчивые к антибиотикам инфекции — например, MRSA (метициллин-резистентный Staphylococcus aureus). Но для клинического применения технологию еще нужно доработать.

Сложность в том, что бактерии выбрасывают ничтожно мало ЛОС.

Представьте миллиард синих шариков и один красный, — говорит Гюнтнер. — Нам нужно не только найти его, но и отличить от случая, когда красных шариков три или четыре.

Сенсоры будут комбинировать разные материалы — от металлических оксидов до углеродных нанотрубок. Чтобы отсеять лишние соединения, добавят фильтры. А машинное обучение поможет научить систему распознавать «запахи» конкретных бактерий.

Готовые устройства смогут быстро ставить диагноз даже без специальной подготовки.

Наша цель — превратить научные наработки в простые инструменты для врачей, — говорит Гюнтнер. — Это спасет жизни и замедлит рост устойчивости к антибиотикам.

Технология может преобразить диагностику:

• Скорость — минуты вместо дней.
• Доступность — дешевле лабораторных тестов.
• Точность — меньше ошибок при подборе антибиотиков.

Особенно ценно для экстренных случаев: сепсис, пневмония, послеоперационные инфекции.

Главная проблема — специфичность. В организме тысячи ЛОС, и выделить именно бактериальные на фоне человеческих — как искать иглу в стоге сена. Пока метод проверен только в лабораториях, а реальные образцы (например, гной или мокрота) могут давать помехи.

Ранее ученые нашли способ ослабить устойчивые инфекции.