Prueba rápida de chips para bacterias resistentes a los antibióticos a la vista

En la actualidad, para diagnosticar la bacteria que está detrás de una infección resistente a los antibióticos, los médicos deben enviar muestras al laboratorio y esperar días para obtener un resultado. Ahora, los investigadores han encontrado una manera de reducir los días de espera a horas, usando tecnología simple basada en chips que podría caber en un dispositivo de sobremesa.
Las bacterias se cultivan en pequeños pozos, cada uno con un filtro para atraparlos, y electrodos para leer su metabolismo.
Crédito de la imagen: Universidad de Toronto

El equipo, de la Universidad de Toronto en Canadá, describe la nueva tecnología y cómo la probaron, en la revista Laboratorio en un chip.

La resistencia a los antibióticos es un problema creciente de salud pública, compuesto en parte por el uso impreciso de antibióticos.

Debido a que actualmente se necesitan 2 o 3 días para que una prueba de laboratorio identifique la bacteria que está detrás de una infección, los médicos comienzan a tomar un antibiótico de amplio espectro.

A veces, este enfoque de "talla única" funciona, pero a veces no funciona, y solo cuando llega el resultado del laboratorio los médicos pueden recetar un medicamento más específico que sea más probable que mate a la bacteria.

Una prueba más rápida que se puede realizar localmente significa que el médico podría administrar el medicamento correcto de inmediato y reducir la exposición de las bacterias a los antibióticos.

El autor principal, Justin Besant, investigador de doctorado en el Instituto de Biomateriales e Ingeniería Biomédica en Toronto, explica:

"Adivinar puede llevar a la resistencia a estos antibióticos de amplio espectro, y en el caso de infecciones graves, a resultados mucho peores para el paciente".

No hay necesidad de esperar a que las bacterias crezcan en la cultura

La infección con una versión resistente de una bacteria puede convertir una hospitalización habitual en una pesadilla. Cada año en los Estados Unidos, 2 millones de personas contraen infecciones resistentes a los antibióticos y más de 23,000 mueren a causa de ellas.

La razón por la que las pruebas actuales demoran días y no horas es porque necesita una alta concentración de bacterias. De modo que la muestra del paciente se cultiva en un cultivo durante un par de días hasta que la población de la bacteria aumenta a un nivel detectable.

Besant y sus colegas combinaron su experiencia en ingeniería eléctrica y biomédica para diseñar un chip que exprimiera las bacterias de la muestra del paciente en solo dos nanolitros en volumen. En ese espacio minúsculo, el chip puede aumentar la concentración efectiva de la bacteria.

El chip está hecho de vidrio modelado con pocillos de microfluidos. En la parte inferior de cada pozo hay un filtro hecho de microperlas que atrapan las bacterias a medida que la muestra fluye a través del chip.

Las bacterias se acumulan en los pequeños pocillos, junto con el antibiótico de prueba y una molécula llamada resazurina que envía una firma electroquímica.

Las bacterias metabolizan la resazurina en resorufinas, por lo que si permanecen con vida, la firma electroquímica cambia de la resazurina a la resorufina. Pero si el antibiótico mata a la bacteria, entonces la firma permanece como la resazurina.

Los electrodos integrados en el chip detectan el cambio en la firma electroquímica y pueden transmitir esto como una lectura del resultado.

La tecnología podría caber en un 'instrumento de mesa muy pequeño'

Besant dice que su dispositivo ofrece dos ventajas:

"Primero, tenemos muchas bacterias en un espacio muy pequeño, por lo que nuestra concentración inicial efectiva es mucho mayor. Y dos, a medida que las bacterias se multiplican y convierten la molécula de resazurina, quedan atrapadas en esta gota nanolítica: no puede difundirse de distancia en la solución, por lo que puede acumularse más rápidamente a niveles detectables ".

Él y su equipo creen que su enfoque es el primero en reunir una forma de aumentar la concentración de la muestra con una simple lectura electroquímica. El resultado es una herramienta que ayudará a diagnosticar y tratar las infecciones bacterianas mucho más rápido, sugieren.

Existen formas más rápidas de diagnosticar bacterias resistentes a los antibióticos mediante la detección de fluorescencia, pero estos métodos requieren microscopios voluminosos y costosos para observar los resultados. Besant explica la ventaja obvia que ofrece un dispositivo basado en su enfoque:

"Los componentes electrónicos para nuestra lectura electroquímica pueden caber fácilmente en un instrumento de mesa muy pequeño, y esto es algo que se puede ver en la consulta de un médico, por ejemplo".

Él ve el próximo paso como la creación de un dispositivo que puede probar varios antibióticos al mismo tiempo, en varias concentraciones.

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