科学家们正在使用类似雷达的天气系统来观察活体组织内酝酿的病原体风暴。
作者表示，该策略是完全新颖的，并且依赖于与多普勒雷达非常相似的技术，该技术可以检测降水的运动并预测即将到来的天气模式。
多普勒超声检查使用声波创建血流图像的技术已经在医学领域得到应用，但这项新技术可以让科学家窥视单个细胞的内部，了解它们对沙门氏菌等病原体的反应。大肠杆菌。
这些知识有一天可以让我们快速弄清楚活体组织是否含有微生物，并成功治疗这种感染。
2020年，团队使用类似的生物动力学成像识别癌细胞并测试化疗在击退癌细胞方面的真正效果。
“首先我们进行了生物动力学成像，现在我们正在将其应用于其他类型的细胞，”说David Nolte，普渡大学生物医学成像专业人士。
“这项研究是独一无二的。没有人做过类似的事情。这就是它如此有趣的原因。”
活组织上的散射光会产生一系列多普勒频移，这可以告诉科学家有关活组织细胞内部发生的情况。
众所周知，这种多普勒“指纹”对细胞内过程的细微变化（包括细菌入侵）极其敏感。
当细菌感染活体宿主时，它可以改变组织细胞的动态，使一些细胞充当“哨兵”，报告病原体的影响及其对抗生素治疗的反应。
然后，科学家可以解释这些不同的频率范围，以更好地了解感染的真实特征以及如何最好地对抗它。
为了展示这项技术的工作原理，研究人员使用了标准结肠癌细胞系并将其引入几种食源性病原体中，以观察其第一线细胞（“哨兵”）如何对不同的感染做出反应。
多普勒机器用于观察细胞内部。 （丽贝卡·麦克艾霍/普渡大学）
研究发现，侵袭性沙门氏菌可以穿透癌症肿瘤，而非侵袭性沙门氏菌菌株则可以穿透癌症肿瘤。大肠杆菌保持隔离在细胞外。两种情况最终都会产生不同的多普勒特征。
“这直接测量细胞是否致病，”说生物工程师迈克尔·拉迪施。
“如果细胞不是致病性的，多普勒信号就不会改变。如果它们是致病性的，多普勒信号就会发生相当大的变化。”
通过使用其他方法，研究人员可以找出活体组织中实际存在的病原体。正如拉迪什解释，这是“区分朋友和敌人的快速方法”。
一旦这项工作完成，就可以将抗生素应用于细胞系，并可以使用荧光染料跟踪反应。多普勒频移可以揭示哪些感染对药物有耐药性，哪些感染对药物反应良好。
使用目前的技术，在实验室培养患者的组织，需要 8 到 10 个小时才能确定抗生素是否有效。
在大约一半的时间内，这种新的“生物动力学过程”可以在微小的培养皿中测试多种不同的药物，看看是否有任何代谢变化。
作者说，那些确实显示出变化的样本是对抗生素反应良好的样本说，意思是“细菌正在死亡，被抗生素击败和击退。”
“当我们用抗生素治疗时，细菌在开始影响组织前哨之前不必繁殖太多，”解释诺尔特。
“细菌仍然太少，无法直接观察或测量，但它们开始影响组织的行为，我们可以用多普勒检测到这一点。”
作者希望他们的新技术能够让医生开出个性化的抗生素，而不是广谱抗生素，广谱抗生素可能会让一些细菌存活，导致抗生素耐药性，并使未来更难对抗感染。
这些实验是在正常生物环境之外对人工生长的组织进行的，并且由于设备对振动和运动敏感，因此尚不清楚这项技术是否可以应用于活体和呼吸患者。
也就是说，作者希望他们能够找到一种方法来对抗设备的敏感性，允许对患者身体外部的受感染组织进行扫描，甚至有一天也可以对内部进行扫描。
该研究发表于通讯生物学。
