你一定注意到一辆警车驶过时警笛的音调突然改变了。这就是多普勒效应。普渡大学的科学家们现在利用多普勒效应观察活细胞内部，用一种新的方法来检测病原体和治疗感染。

在这种独特的方法中，多普勒可用于快速跟踪细胞中的代谢活动，并可用于检测食物、水和其它环境中的病原微生物，并确定抗药性细菌的治疗方法。

这些发现由普渡大学的一组研究人员发表在《CommunicationsBiology》杂志上的“Dopplerimagingdetectsbacterialinfectionoflivingtissue”一文中。

研究人员说：“首先，我们将生物动力成像技术应用于癌症，现在，我们将其应用于其它类型的细胞。这项研究是独一无二的。没有其他人在做类似的事情。这就是为什么它如此吸引人。”

研究小组将永生细胞系暴露于沙门氏菌和大肠杆菌等不同的病原体中，并利用多普勒效应观察了细胞在生物动力学测定中的反应方式。“从永生化的细胞系中生长出来的活的3D体外组织培养物，当病原菌侵入组织时，就像活着的前哨一样。”作者指出。

该方法可用于快速检测未知微生物是否致病，从而为预防措施和有效抗生素的鉴定提供了时间和机会。

“这直接衡量了一个细胞是否致病。”研究人员说，“如果这些细胞没有致病性，多普勒信号就不会改变。如果是的话，多普勒信号会有很大的变化。然后你可以用其他方法来确定病原体是什么。这是区分朋友和敌人的快捷方法。”

这种新方法还可以帮助区分对抗生素治疗有耐药性的细菌菌株。

在医院里，抗生素耐药性是一个破坏性的问题，在那里，免疫系统已经受损的个人可能会受到感染，从而导致致命的细菌性败血症或败血症。这与COVID-19相关的病毒性败血症有所不同，尽管在未来的研究中，研究小组将研究该方法在检测病毒性败血症中的应用。

治疗败血症具有挑战性。给患者使用广谱抗生素听起来不错，但往往无济于事，而且可能会使情况更糟。当细菌与不能杀死它们的抗生素接触时，会使它们对这种抗生素产生抗药性，并且在将来的感染中更加难以治疗。

培养患者的组织并使用正确的抗生素进行治疗可能会花费患者宝贵的时间，通常需要8到10个小时。这种新的生物动力学分析方法允许科学家将病人的细菌样本放在一系列含有组织标记的小培养皿中，并用不同的抗生素处理每个样本。

然后，使用多普勒仪，他们可以快速检测出哪些细菌样本显示出剧烈的代谢变化，表明它们已经被抗生素击退。

研究人员说：“当我们用抗生素治疗时，细菌不必大量繁殖即可开始影响组织的前哨。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。”

使用这种方法的医生只需不到传统培养和诊断时间的一半，就可以确定要使用哪种抗生素，从而提高了患者的康复机会。

研究人员与普渡大学研究基金会技术商业化办公室密切合作，为他们的技术申请专利和许可证。他们计划进一步探索这种方法是否适用于暴露于非活致病细胞或干孢子的组织样本，并测试和治疗病毒性败血症。

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