‘Kunsttong’ detecteert en inactiveert veel voorkomende mondbacteriën

Van het wazige gevoel op uw tanden tot de ongelukkige toestand van halitose: bacteriën bepalen de gezondheid van de mond. Wanneer tandziekten de kop opsteken, zijn diagnose en behandeling noodzakelijk, maar het identificeren van de micro-organismen achter een infectie kan een langdurig en duur proces zijn.

Nu, onderzoekers rapportage in ACS toegepaste materialen en interfaces hebben een chemische sensorarray, of een kunsttong, ontworpen die tandbacteriën onderscheidt en deze kan inactiveren.

De eerste stap is het identificeren van de bron wanneer wordt vermoed dat bacteriën de oorzaak zijn van tandziekten, zoals gaatjes of parodontitis. Traditionele detectie- en identificatiemethoden kunnen het kweken of zoeken naar specifieke DNA-markers van verschillende soorten omvatten met behulp van geavanceerde apparatuur. Dus wilden Na Lu, Zisheng Tang en collega’s een eenvoudig en goedkoper alternatief onderzoeken: sensorarrays die bekend staan ​​als elektronische of kunstmatige tongen.

Eerder ontwikkelde kunstmatige tongen hebben verschillende soorten bacteriën gedetecteerd en gemeten, vergelijkbaar met hoe een echte tong meerdere smaken tegelijk kan proeven. En de onderzoekers wilden de mogelijkheid toevoegen om de effecten van de geïdentificeerde tandbacteriën te verminderen of te inactiveren.

De onderzoekers wendden zich tot een nanoscopisch deeltje dat natuurlijke enzymen nabootst, een zogenaamde nanozyme, en maakten deze van ijzeroxidedeeltjes bedekt met DNA-strengen. Toen waterstofperoxide en een kleurloze indicator in oplossing werden toegevoegd, zorgde de aanwezigheid van nanozymen ervoor dat de indicator helderblauw werd.

Bacteriën die zich aan het DNA hechtten, verminderden echter de reactiviteit van het nanozym, waardoor de hoeveelheid geproduceerde blauwe kleur afnam. De onderzoekers bedekten nanozymen met verschillende DNA-strengen, zodat elk type bacterie kon worden gekoppeld aan een unieke verandering in kleursignalen. Om het DNA-nanozymsysteem, als een kunstmatige tong, te testen, creëerden de onderzoekers monsters van 11 verschillende soorten tandbacteriën. De sensorarray kon alle bacteriën in kunstmatige speekselmonsters identificeren.

Vervolgens konden de onderzoekers met behulp van de DNA-gecodeerde nanozyme-sensorarray onderscheiden of een tandplakmonster afkomstig was van een gezonde vrijwilliger of van een persoon met gaatjes.

Bovendien had de DNA-gecodeerde nanozyme-sensorarray antibacteriële effecten op de geteste tandbacteriënsoorten. Vergeleken met controles zonder de nanozymen werden drie typische bacteriesoorten geïnactiveerd in oplossingen die het nanozymsysteem bevatten.

Het scannen van elektronische microscopische beelden suggereert voor de onderzoekers dat het nanozymsysteem de bacteriemembranen heeft vernietigd. Ze suggereren dat dit sensorsysteem in de toekomst ook kan worden gebruikt om bacteriële tandziekten te diagnosticeren en te behandelen.