Opis kandydata

Udostępnij:

Adrianna Wojtyna

Biosyntezowane nanocząstki srebra jako podłoża SERS w detekcji bakterii E.coli

18 lat, Chigwell School

Opiekun naukowy: dr Agnieszka Kamińska

Założeniem projektu było opracowanie efektywnej i ekologicznej metody identyfikacji bakterii w celu popularyzacji antybiotyków o wąskim spektrum działania jako alternatywnej terapii w walce z antybiotykoodpornością. Do identyfikacji bakterii E.colizastosowano SERS - metodę, która pozwala rozpoznać molekularne „odciski palca” substancji. Podłoża do pomiarów wytworzyłam z nanocząstek srebra, które syntezowałam przy pomoc ekstraktów z roślin doniczkowych. Wytworzone podłoża pozwoliły na identyfikacje związków chemicznych, jak również bakterii. Dzięki zastosowaniu ekstraktów roślinnych, SERS i identyfikacja bakterii mogą zyskać na popularności.

 

Jak Twoja innowacja może zmienić świat?

Szacuje się, że w ciągu trzydziestu lat zakażenia wywołane przez antybiotykooporne bakterie będą główną przyczyną zgonów na świecie. Nadużycie antybiotyków o szerokim spektrum działania, zarówno w medycynie, jak i przemyśle rolniczym, znacząco przyspiesza powyższy proces. Jednym z możliwych rozwiązań jest zastosowanie celowanej terapii antybiotykowej, tak aby wpływać jednie na organizmy chorobotwórcze. Poprzez swoje badania, chciałabym to umożliwić to na jak najszerszą skalę.

Założeniem mojego projektu było opracowanie efektywnej i ekologicznej metody identyfikacji bakterii w celu popularyzacji leków o wąskim spektrum działania jako alternatywnej metody leczenia w walce z antybiotykoopornością. Jako przedmioty analizy wybrałam bakterie E.coli,do których identyfikacjizastosowałam Powierzchniowo Wzmocnioną Spektroskopię Ramana (SERS). Jest to metoda, która pozwala uzyskać „molekularne odciski palca” każdej substancji, a co za tym idzie, ich identyfikację. Ta metoda, choć bardzo czuła i efektywna, nie jest powszechnie stosowana ze względu na wysoki koszt niezbędnych podłoży pomiarowych.

Kierując się aspektem ekonomicznym i ekologicznym, podłoża sersowskie przygotowałam z użyciem nanocząstek srebra, biosyntezowanych przy pomocy ekstraktów roślinnych z trzech roślin doniczkowych. Zaprojektowana metoda ekstrakcji i syntezy nanostruktur pozwoliła na wytworzenie podłoży, umożliwiających identyfikację zarówno bakterii E.colijak również, związków chemicznych. Dzięki temu, że użyłam ekstraktów z roślin domowych, cały proces produkcji jest niskokosztowy i przyjazny dla środowiska.  Obniżenie ceny pojedynczego pomiaru z ok. 10$ (koszt powszechnie dostępnych podłoży) do nawet 0.50$. Równocześnie, cała procedura wytworzenia nanostruktur trwa około godzinę, co umożliwia szybkie wytworzenie podłoży bez dużych nakładów czasowych. Oprócz zastosowań „biologicznych”, wykonane podłoża świetnie sprawdzają się również w identyfikacji związków chemicznych, co może również znaleźć zastosowanie w chemii analitycznej.

Zaproponowana metoda pozwala na identyfikację patogenu, a tym samym dobór celowanej terapii antybiotykowej. Jeśli lekarze, a także rolnicy, będą dysponować przenośnymi spektroskopami Ramana, detekcja mikroorganizmu może zostać przeprowadzona na miejscu zakażenia, a tym samym dobór leku będzie szybszy i skuteczniejszy.

Popularyzacja i industrializacja tego rozwiązania mogą przyczynić się do zahamowania rozwoju antybiotykooporności przez ochronę flory bakteryjnej organizmów i ograniczenie spożycia leków o szerokim spektrum działania. Bakterie w naturalny sposób występujące w ciele organizmów nie będą musiały być eliminowane przez stosowanie specyfików, które unieszkodliwiają szerokie spektrum szczepów. Dzięki temu, warunki do rozwoju bakterii opornych na antybiotyki będą ograniczone poprzez dużą liczebność naturalnie występujących organizmów w naszym ciele. Szerokie zastosowanie spektroskopii Ramana w diagnostyce medycznej może zrewolucjonizować nasze podejście do leczenia i sprawić, że nie będzie miało negatywnych skutków dla przyszłych pokoleń.

Podsumowując, mój projekt ma potencjał, aby dane dotyczące antybiotykoopornych bakterii stały się jedynie wspominaniem. Dzięki temu, obecnie stosowane leki nadal będą mogły ratować życie tysiącom chorych. Bez drastycznego ograniczenia spożycia antybiotyków o szerokim spektrum działania, nasza dotychczasowa wiedza medyczna może być niewystarczająca w walce z nawet drobnymi powikłaniami.