p A detecção de bactérias viáveis ​​é importante para vários campos, da segurança alimentar ao diagnóstico médico. As técnicas existentes para conduzir o teste de sensibilidade aos antibióticos (AST) - testando que, por exemplo, permite que os profissionais de saúde prescrevam a dose correta de antibióticos para uma determinada infecção - são lentos, requerem pessoal qualificado ou utilizam instrumentos volumosos e caros. Um novo sensor eletroquímico desenvolvido por pesquisadores da Penn State agora pode tornar esse processo mais simples, embora seja de baixo custo e portátil, e pode monitorar diretamente bactérias viáveis ​​em amostras líquidas, como sangue ou leite. p "O sangue é uma solução muito complexa, "disse Aida Ebrahimi, professor assistente de engenharia elétrica na Escola de Engenharia Elétrica e Ciência da Computação da Penn State. "Tem vários componentes, incluindo glóbulos vermelhos e muitas proteínas, que fazem a detecção de alvos específicos, como células bacterianas vivas, muito difícil. Também é opticamente opaco, o que torna um desafio para os métodos ópticos analisar diretamente o sangue. "

p Em contraste, os sensores eletroquímicos não são limitados pela opacidade da amostra. Contudo, os métodos eletroquímicos existentes para medir a viabilidade bacteriana requerem a mistura de um reagente redox ativo com a amostra. O reagente redox ativo troca elétrons com células metabolizadoras. Contudo, um problema é que esse reagente pode interferir com os antibióticos. Além disso, a adição desses reagentes limita a aplicação dos sensores para detecção de bactérias vivas, por exemplo, na triagem de alimentos. O novo método desenvolvido pelo grupo Ebrahimi não requer nenhum agente adicional.

p "Desenvolvemos um cristal ativo redox, chamado RZx, usando um método de eletrodeposição simples que usa apenas componentes orgânicos, "Ebrahimi disse." O processo para criar o material é de custo muito baixo e é feito em temperatura ambiente e pH neutro - não ácido ou alcalino - tornando-o muito seguro e ecologicamente correto. O cristal orgânico permite a detecção direta da atividade metabólica bacteriana, detectando as mudanças de pH devido à respiração celular, bem como detectando pequenas moléculas liberadas pela metabolização de células vivas. "

p Os pesquisadores também mostraram a versatilidade do processo de fabricação do sensor, depositando RZx em uma variedade de eletrodos, de eletrodos de carbono impressos em tela em papel a eletrodos de grafeno induzidos a laser criados usando um CO ₂ sistema de gravação a laser. Essa capacidade de projetar e fabricar geometrias arbitrárias é importante para a produção escalável e a engenharia de dispositivos.

p Embora a equipe de Ebrahimi recentemente tenha feito outros desenvolvimentos para AST rápida, os sensores baseados em RZx são portáteis. Também, em sua pesquisa anterior, eles observaram o movimento das bactérias, enquanto aqui, eles estão investigando a atividade metabólica celular. Isso é vantajoso porque às vezes as bactérias podem não se mover enquanto ainda estão metabolizando, ou "respirando".

p Ebrahimi também observou que esse método pode ser usado não apenas no diagnóstico médico, mas também para testar a qualidade dos alimentos. Além de testar sangue, os pesquisadores testaram amostras de leite, como o teste para bactérias vivas é importante na segurança alimentar e verificações de qualidade. O mesmo princípio também pode ser aplicado ao teste de água para monitoramento e segurança ambiental.

p Além dessas obras, Ebrahimi também está procurando aplicações futuras para este método.

p "Para o futuro, pretendemos expandir o trabalho para analisar outros patógenos microbianos, como fungos, bem como aplicativos além do AST, especialmente para curativos inteligentes ou cateteres inteligentes, como infecções bacterianas em ambas as áreas são grandes problemas, " ela disse.

p O artigo que discute esses resultados, "Camadas cristalinas redox-ativas orgânicas para teste de sensibilidade a antibióticos eletroquímicos sem reagente (ORACLE-AST), "foi publicado recentemente na revista Biossensores e bioeletrônica .