Cientistas da EPFL desenvolveram uma técnica revolucionária que utiliza luz para manipular e identificar bacteriófagos individuais sem a necessidade de rótulos químicos ou biorreceptores, potencialmente acelerando e revolucionando terapias baseadas em fagos que podem tratar infecções bacterianas resistentes a antibióticos.



Com a resistência aos antibióticos a surgir como uma ameaça formidável à nossa saúde, os cientistas estão numa busca constante por formas alternativas de tratar infecções bacterianas. À medida que mais e mais estirpes bacterianas superam os medicamentos em que confiamos há décadas, uma possível solução alternativa pode ser encontrada nos bacteriófagos, que são vírus que atacam bactérias.

A terapia fágica, o uso de bacteriófagos para combater infecções bacterianas, está ganhando atração como uma alternativa viável aos antibióticos tradicionais. Mas há um problema:encontrar o fago certo para uma determinada infecção é como procurar uma agulha num palheiro, enquanto os métodos atuais envolvem culturas complicadas e ensaios demorados.

Agora, cientistas da EPFL, em colaboração com o CEA Grenoble e o Hospital Universitário de Lausanne (CHUV), desenvolveram nanopinças no chip que podem capturar e manipular bactérias e vírions individuais (a forma infecciosa de um vírus) usando uma quantidade mínima de energia óptica. . O estudo, liderado por Nicolas Villa e Enrico Tartari no grupo de Romuald Houdré na EPFL, está publicado na revista Small .

As nanopinças são um tipo de pinça óptica, instrumentos científicos que usam um feixe de laser altamente focado para segurar e manipular objetos microscópicos (por exemplo, vírions) e até mesmo submicroscópicos, como átomos em três dimensões. A luz cria uma força gradiente que atrai as partículas para um ponto focal de alta intensidade, mantendo-as efetivamente no lugar sem contato físico.

As pinças ópticas foram inventadas pela primeira vez em 1986 pelo físico Arthur Ashkin, que elaborou os princípios por trás delas no final dos anos 1960. A inovação tecnológica de Ashkin rendeu-lhe o Prêmio Nobel de Física de 2018, e as pinças ópticas continuam sendo um intenso campo de pesquisa.

Existem diferentes tipos de pinças ópticas. Por exemplo, pinças ópticas de espaço livre podem manipular um objeto em um ambiente aberto, como ar ou líquido, sem quaisquer barreiras físicas ou estruturas que guiem a luz. Mas neste estudo, os pesquisadores construíram nanopinças incorporadas em um dispositivo optofluídico que integra tecnologias ópticas e fluídicas em um único chip.

O chip contém cavidades de cristal fotônico à base de silício – as nanopinças, que são essencialmente pequenas armadilhas que empurram suavemente os fagos para a posição usando um campo de força gerado pela luz. O sistema permitiu aos pesquisadores controlar com precisão bactérias e vírions únicos e adquirir informações sobre os microrganismos presos em tempo real.

O que diferencia esta abordagem é que ela pode distinguir entre diferentes tipos de fagos sem usar rótulos químicos ou biorreceptores de superfície, o que pode ser demorado e às vezes ineficaz. Em vez disso, as nanopinças distinguem os fagos lendo as mudanças únicas que cada partícula causa nas propriedades da luz. O método sem rótulo pode acelerar significativamente a seleção de fagos terapêuticos, prometendo um retorno mais rápido para potenciais tratamentos baseados em fagos.

A pesquisa também tem implicações além da terapia fágica. Ser capaz de manipular e estudar vírions únicos em tempo real abre novos caminhos na pesquisa microbiológica, oferecendo aos cientistas uma ferramenta poderosa para testes e experimentações rápidas. Isto poderia levar a uma compreensão mais profunda dos vírus e das suas interações com os hospedeiros, o que é inestimável na batalha contínua contra as doenças infecciosas.

Mais informações: Nicolas Villa et al, Optical Trapping and Fast Discrimination of Label-Free Bacteriophages at the Single Virion Level, Pequeno (2024). DOI:10.1002/smll.202308814
Informações do diário: Pequeno

Fornecido pela École Polytechnique Federale de Lausanne