Chip identifica la infección bacteriana en minutos, no en días

Las infecciones bacterianas matan a decenas de miles de norteamericanos cada año. Abordar el hecho de que puede llevar días descubrir qué bacterias están detrás de las infecciones y aún más para establecer exactamente qué medicamentos funcionarán, puede ofrecer una forma de reducir estas muertes. Ahora, según un nuevo estudio, un chip que identifica bacterias en minutos promete recortar esas escalas de tiempo. Y no solo el chip identifica el patógeno específico, sino que también puede decir a qué medicamentos es resistente, dicen investigadores de la Universidad de Toronto (Universidad de Toronto) en Canadá.
La coautora Shana Kelley, del departamento de Farmacia y Bioquímica de la Universidad de California, y sus colegas, escriben sobre su trabajo en una edición en línea del 12 de junio. Comunicaciones naturales.
Kelley dice en un comunicado que las bacterias resistentes a los medicamentos están surgiendo todo el tiempo porque los antibióticos se usan en exceso o no se usan adecuadamente.
Pero esto no se debe necesariamente al uso indebido deliberado o la práctica descuidada: un factor importante puede ser el tiempo que se tarda en descubrir exactamente qué hay detrás de la infección y, lo que es igualmente importante, qué medicamentos se deben tratar con la infección..
Puede ser una carrera contra el tiempo, y si se acaba el tiempo, los médicos tienen que tomar decisiones que pueden salvar vidas basadas en información incompleta.
Lo que falta es una "tecnología que ofrece rápidamente a los médicos información detallada sobre la causa específica de la infección", dice Kelley.
Ya existen dispositivos electrónicos que brindan una lectura simple, basada en pruebas de diagnóstico altamente sensibles y específicas que usan paneles pequeños de biomarcadores.
Pero lo que se necesita es un dispositivo que pueda "interrogar muestras de muchas docenas de biomarcadores", escriben los autores en su información de fondo.
Una de las barreras para desarrollar un dispositivo de este tipo es cómo diseñar una plataforma económica que pueda acomodar grandes conjuntos de sensores basados ??en electrodos.
Con este desafío en mente, Kelley y sus colegas se propusieron desarrollar y probar dicho dispositivo.
Ya sabían que el camino a seguir era utilizar chips electrónicos, como los que se usan para paneles pequeños de biomarcadores, pero de alguna manera tenían que cambiar el diseño para que los chips pudieran hacer frente a lo que describen como "detección electroquímica altamente multiplexada" para pantalla para muchos biomarcadores al mismo tiempo.
Y encontraron una manera de hacer esto, usando "circuitos basados ??en soluciones formados en un chip".
Diseñaron y probaron un chip que podría detectar bacterias en concentraciones encontradas en pacientes con una infección urinaria.
"El chip informó con precisión sobre el tipo de bacteria en una muestra, junto con si el patógeno poseía resistencia a los medicamentos", dice el primer autor Brian Lam, un estudiante de doctorado de química en la Universidad de Texas.
El concepto de circuito basado en soluciones permitió que el chip utilizara los líquidos en los que las muestras de pacientes están inmersas como un "interruptor", por lo que el equipo podría buscar por separado cada biomarcador, dice el coautor Ted Sargent, del departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática en la U de T.
"Los circuitos basados ??en soluciones cambian los canales de lectura de señales portadoras de información y eliminan toda la diafonía medible de los microsensores adyacentes específicos de biomoléculas", señalan los autores.
"También demostramos que las moléculas de firma se pueden leer con precisión 2 minutos después de la introducción de la muestra", agregan.
Ihor Boszko, director de una empresa con sede en Toronto que desarrolla herramientas de diagnóstico in vitro, dice que el nuevo concepto del equipo podría tener importantes implicaciones prácticas.
Permitirá una detección rápida de múltiples virus o bacterias que producen síntomas similares, y:
"También permite la fabricación simple y rentable de detectores electroquímicos altamente multiplexados, lo que ciertamente tendrá un impacto significativo en la disponibilidad de herramientas de diagnóstico efectivas", dice Boszko.
El estudio es un buen ejemplo del tipo de innovaciones que pueden ocurrir cuando los expertos de diferentes campos trabajan juntos: en este caso, ingenieros en computación, biólogos, químicos, farmacéuticos y más.
En otro ejemplo notable de trabajo en equipo interdisciplinario, un estudio publicado a principios de 2013 en el British Journal of Cancer describe cómo los investigadores del cáncer y los astrónomos se juntan y adaptaron las técnicas computarizadas de observación de estrellas desarrolladas para detectar galaxias distantes para identificar biomarcadores en tumores para determinar qué tan agresivos son.
Escrito por Catharine Paddock PhD

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