خلية واحدة في كل مرة: الكيمياء الكهربية التأثيرية للكيانات الفردية لعد البكتيريا والتوصيف الوظيفي

تحليل البكتيريا الفردية أصبح ذو أهمية متزايدة لأن الفحوصات التي تركز على متوسط ​​السكان يمكن أن تخفي التباين الوظيفي الذي يحكم الصفات الممرضة، والتكيف الأيضي، واستجابة العلاج. توفر الكيمياء الكهربية التأثيرية للكيانات الفردية (SEIE) نموذج قياس تكميلي من خلال تسجيل تيارات كهربائية منفصلة عندما تصطدم الخلايا الفردية بشكل عشوائي مع إلكترود فائق الصغر مستقطب. تشكل الخصائص الموجية الناتجة (تكرار الأحداث، والشحنة، والمدة، والقطبية) لغة كمية تربط بين نقل القرب من الإلكترود، وفيزياء تلامس الخلايا والإلكترود، وآليات التقارير الكهربائية المصممة بالحالة البيولوجية. في هذا المفهوم، نقدم رؤية موجهة بواسطة الآلية للـ SEIE من أجل تحليل البكتيريا، منظمة حسب عمق التحليل المتزايد: (i) عد البكتيريا يتم تأطيره بشكل صريح كفيزياء التأثير، حيث تحدد عائلات الموجات، وانحياز الإلكترود، وأنظمة النقل معايرة ووضوح التفسير؛ (ii) وسطاء اختزاليين خارجيين كمنتقين يحددون نقاط الوصول الأيضية والتوقيعات العابرة لقياس نقل الإلكترون للخلايا الفردية؛ و (iii) SEIE محلل للإفرازات باستخدام موصلات داخلية أو محولات مصممة للاستجواب للحصول على مخرجات الأيض الأصلية، واستجابات الضغط، والتفاعلات بين الأنواع. نختتم بتوضيح التحديات الرئيسية والفرص للترجمة، بما في ذلك العمل في وسائط معقدة، ومكافحة التلوث، والتوحيد القياسي، ومنصات الإنتاجية العالية، والتكامل متعدد النماذج، والتحليل الآلي للموجات لإجراء اختبارات نقطة الرعاية واختبارات حساسية الميكروبات.