Helpt ook bij zoektocht naar buitenaards leven
Nanomotion-technologie zorgt voor revolutie in ruimtegeneeskunde
Vjera Radonicic (VUB en UGent) demonstreerde onlangs met succes een optische nanobeweging detectiemethode die levende cellen in enkel minuten kan identificeren zonder de noodzaak van traditionele, dagenlange groeicycli. Dit universele hulpmiddel zal de manier veranderen waarop astronauten infecties in de ruimte bestrijden.
Filip Ceulemans
Traditionele microbiologie vertrouwt op het waarnemen van celgroei of het gebruik van chemische vlekken om te bewijzen dat ze leven. Dit zijn processen die dagen kunnen duren en vaak mislukken als de chemie van het organisme onbekend is. Het onderzoek van Vjera Radonicic richt zich op een "labelvrije" benadering: het observeren van de microscopische trillingen, of "nanomotie", die alle levende cellen produceren.
500 nanometer
"Met behulp van standaard optische microscopie en beeldanalyse kunnen we bewegingen detecteren die zo klein zijn als 500 nanometer", zegt Radonicic. "Als een cel leeft en metabolisch actief is, trilt hij; als hij sterft, stopt de beweging bijna volledig. Omdat deze methode fysieke energie volgt in plaats van specifieke aardse chemie, zou het theoretisch levensvormen kunnen detecteren die niet op koolstof gebaseerd zijn."
Het onderzoek richt zich op een kritiek risico voor langdurige ruimtemissies: urineweginfecties (UTI's). "In microzwaartekracht verzwakt het immuunsysteem van astronauten, terwijl bacteriën vaak virulenter en resistent tegen antibiotica worden. In het verleden zijn er zelfs missies afgebroken vanwege ernstige infecties die dreigden uit te monden in sepsis", voegt Radonicic toe.
Antibiotica
Radonicic ontwikkelde een 3D-geprinte, door Raspberry Pi aangestuurde prototype microscoop die ter plekke kan worden gebruikt om het monster van een patiënt te testen op verschillende antibiotica. "Door te monitoren wanneer de 'nanobeweging' van de bacteriën stopt, kan mijn apparaat in slechts een paar uur de meest effectieve behandeling bepalen. Dit in tegenstelling tot de standaard ziekenhuistesten die gebaseerd zijn op celgroei, die 48 uur of langer duren."
Om de robuustheid van het systeem voor astrobiologie aan te tonen, testte Radonicic de methode op "extremofielen", organismen die overleven in de meest barre omgevingen op aarde.
- Stralingsbestendige bacteriën (Deinococcus radiodurans)
- Hitte- en alkali-minnende bacteriën (Alkaliholobacillus aquidensis)
- Koudetolerante bacteriën (Psychrobacter glacinicola).
De technologie detecteerde met succes levenssignalen in alle geteste extreme omstandigheden, wat suggereert dat het systeem gebruikt zou kunnen worden om monsters van rotsachtige planeten of ijzige manen te analyseren.
