Hurtig chip test for antibiotikaresistente bakterier i syne


Hurtig chip test for antibiotikaresistente bakterier i syne

På nuværende tidspunkt for at diagnosticere bakterierne bag en antibiotikaresistent infektion, skal lægerne sende prøver til laboratoriet og vente dage for et resultat. Nu har forskere fundet en måde at skrumpe dagene med at vente på timer, ved hjælp af simpel chipbaseret teknologi, som kunne passe i en benchtop-enhed.

Bakterierne dyrkes i små brønde, hver med et filter til at fælde dem, og elektroderne læser deres stofskifte.

Billedkredit: University of Toronto

Teamet, fra University of Toronto i Canada, beskriver den nye teknologi og hvordan de testede den, i tidsskriftet Lab på en Chip .

Antibiotikaresistens er et voksende folkesundhedsproblem, som delvis skyldes den upræcise anvendelse af antibiotika.

Fordi det i øjeblikket tager 2 eller 3 dage til en laboratorietest for at identificere bakterierne bag en infektion, begynder lægerne patienter på et bredt spektrum antibiotikum.

Nogle gange virker denne "one size fits all" -tilgang, men det gør det nogle gange ikke, og det er først, når laboratorieresultatet ankommer, at lægerne derefter kan ordinere et mere specifikt lægemiddel, der er mere tilbøjelige til at dræbe bakterierne.

En hurtigere test, som kan gøres lokalt, betyder, at lægen kan give det rette lægemiddel med det samme og reducere bakteriernes eksponering mod antibiotika.

Lederforfatter Justin Besant, ph.d.-forsker i Institut for Biomaterialer og Biomedicinsk Teknologi i Toronto, forklarer:

"Gætte kan føre til modstand mod disse bredspektrede antibiotika, og i tilfælde af alvorlige infektioner, til meget dårligere resultater for patienten."

Ingen grund til at vente på, at bakterier vokser i kultur

Infektion med en resistent version af en bakterie kan gøre et rutinemæssigt hospital til et mareridt. Hvert år i USA kontraherer 2 millioner mennesker antibiotikaresistente infektioner, og mere end 23.000 dør fra dem.

Årsagen til, at aktuelle tests tager dage og ikke timer, er fordi du har brug for en høj koncentration af bakterier. Så voksenprøven fra patienten dyrkes i en kultur i et par dage, indtil bakterienes befolkning stiger til et påviseligt niveau.

Besant og kolleger kombineret ekspertise inden for elektrisk og biomedicinsk teknik til at designe en chip, der klemmer bakterier fra patientprøven til kun to nanolitres i volumen. I det lille rum kan chippen øge bakteriens effektive koncentration.

Chippen er lavet af glas mønstret med mikrofluidiske brønde. I bunden af ​​hver brønd er et filter lavet af mikroperler, der fanger bakterierne, når prøven flyder gennem chippen.

Bakterierne samler sig i de små brønde sammen med test antibiotikumet og et molekyle kaldet resazurin, der udsender en elektrokemisk signatur.

Bakterier metaboliserer resazurin i resorufin, så hvis de forbliver i live, ændres den elektrokemiske signatur fra resazurinen til resorufinen. Men hvis antibiotikumet dræber bakterierne, forbliver signaturen som resazurin en.

Elektroder indbygget i chip registrerer ændringen i elektrokemisk signatur og kan relæere dette som en udlæsning af resultatet.

Teknologien kunne passe ind i et "meget lille bænkinstrument"

Besant siger, at deres enhed tilbyder to fordele:

"En, vi har mange bakterier i et meget lille rum, så vores effektive udgangskoncentration er meget højere. Og to, som bakterierne formere og omdanne resazurinmolekylet, ligger det effektivt fast i denne nanolitre dråbe - det kan ikke diffunde Væk i opløsningen, så det kan akkumulere hurtigere til detekterbare niveauer."

Han og hans team mener, at deres tilgang er den første til at bringe sammen en måde at øge prøvekoncentrationen med en simpel elektrokemisk udlæsning. Resultatet er et værktøj, der vil hjælpe med at diagnosticere og behandle bakterieinfektioner meget hurtigere, foreslår de.

Der er hurtigere måder at diagnosticere antibiotikaresistente bakterier ved hjælp af fluorescensdetektion, men disse metoder kræver omfattende og dyre mikroskoper til at se resultaterne. Besant forklarer den indlysende fordel en enhed baseret på deres tilgang tilbud:

Elektronikken til vores elektrokemiske udlæsning kan nemt passe i et meget lille benchtopinstrument, og det er noget, du kunne se på en læge kontor, for eksempel."

Han ser det næste skridt som oprettelsen af ​​en enhed, der kan teste flere antibiotika på samme tid i forskellige koncentrationer.

I mellemtiden, Medical-Diag.com For nylig lært af en anden ny mikrofluidisk chip designet til at fange meget sjældne klynger af migrerende kræftceller. Enheden, kaldet Cluster-Chip, lover at åbne op for nye måder at studere metastase, hovedårsagen til kræftdødsfald.

Genetic Engineering and Diseases – Gene Drive & Malaria (Video Medicinsk Og Professionel 2024).

Afsnit Spørgsmål På Medicin: Medicinsk praksis