On‐Chip Optical Nano‐Tweezers for Culture‐Less Fast Bacterial Viability Assessment

Autor: Pierre Marcoux, Emmanuel Picard, Emmanuel Hadji, Manon Tardif, Jean-Baptiste Jager, V. Gaude, David Peyrade
Přispěvatelé: Laboratoire des technologies de la microélectronique (LTM ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA), Silicon Nanoelectronics Photonics and Structures (SiNaps), PHotonique, ELectronique et Ingénierie QuantiqueS (PHELIQS), Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA), Département Microtechnologies pour la Biologie et la Santé (DTBS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives - Laboratoire d'Electronique et de Technologie de l'Information (CEA-LETI), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Small
Small, Wiley-VCH Verlag, In press, pp.2103765. ⟨10.1002/smll.202103765⟩
Small, In press, pp.2103765. ⟨10.1002/smll.202103765⟩
ISSN: 1613-6810
1613-6829
Popis: International audience; Because of antibiotics misuse, the dramatic growth of antibioresistance threatens public health. Tests are indeed culture-based, and require therefore one to two days. This long time-to-result implies the use of large-spectrum antibiotherapies as a first step, in absence of pathogen characterization. Here, a breakthrough approach for a culture-less fast assessment of bacterial response to stress is proposed. It is based on non-destructive on-chip optical tweezing. A laser loads an optical nanobeam cavity whose evanescent part of the resonant field acts as a nano-tweezer for bacteria surrounding the cavity. Once optically trapped, the bacterium-nanobeam cavity interaction induces a shift of the resonance driven by the bacterial cell wall optical index. The analysis of the wavelength shift yields an assessment of viability upon stress at the single-cell scale. As a proof of concept, bacteria are stressed by incursion, before optical trapping, at different temperatures (45, 51, and 70 °C). Optical index changes correlate with the degree of thermal stress allowing to sort viable and dead bacteria. With this disruptive diagnosis method, bacterial viability upon stress is probed much faster (typically less than 4 h) than with conventional culture-based enumeration methods (24 h).
Databáze: OpenAIRE
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