Naukowcy z Instytut Chemii Fizycznej PAN opracowali nowatorski czip do badania wrażliwości bakterii na antybiotyki. Pozwoli on na dobranie kombinacji antybiotyków indywidualnie dopasowanych do każdego pacjenta. A to wszystko w 12, a być może nawet 6 godzin.
Jak wynika z pracy naukowców opublikowanej w czasopiśmie Micromachines, dzięki połączeniu kilku różnych, prostych metod możliwe będzie stworzenie przyjaznego użytkownikom zestawu do badania wrażliwości bakterii na antybiotyki.
– Chcieliśmy zbadać antybiotykowrażliwość najprościej, jak tylko się da, nie tylko dla pojedynczej substancji bakteriobójczej, ale także dla ich kombinacji albo w różnych warunkach – wyjaśnił dr Ladislav Derzsi, jeden z autorów pracy, nadzorujący projekt. By stworzyć nasz chip połączyliśmy kilka rzeczy odkrytych zupełnie niezależnie. Wykorzystaliśmy np. standardowe techniki fotolitografii i litografii tworzyw sztucznych, powszechnie używane do produkcji tzw. laboratoriów chipowych (LOC) i połączyliśmy je z techniką druku bezkontaktowego na specjalnie dla nas zaprojektowanej maszynie – dodaje.
Jak poinformował IChF PAN, nowy chip wykorzystuje mniej odczynników i antybiotyków, niż standardowy antybiogram na agarowej pożywce. Udogodnieniem jest też to, że użytkownik może wybrać sposób wizualizacji wyników, m.in. wykorzystując metaboliczne wskaźniki obecności bakterii, barwniki fluorescencyjne albo efekt kolorymetryczny .
Jak działa chip opracowany przez naukowców Państwowej Akademii Nauk?
Połączenie tych metod pozwala naukowcom precyzyjnie zakraplać mikroskopijne ilości dowolnej cieczy w mikrodołki chipu, podobnie do działania drukarki atramentowej czy laserowej. W opublikowanym badaniu zostały zakroplone roztwory antybiotyków w różnym stężeniu i różnych kombinacjach.
– Drukarki mają maleńkie dysze i wykorzystując siły piezoelektryczne potrafią precyzyjnie dostarczać w żądany punkt określoną objętość atramentu: nanolitry, pikolitry, ba, nawet femtolitry – powiedział dr Derzsi. My robimy podobnie, tyle że zamiast atramentu dostarczamy antybiotyki – i nie na papier, lecz do mikrodołków z plastycznego elastomeru. Rozpuszczalnik, czyli woda, odparowuje, a to, co zostaje, to mikroskopijna dawka antybiotyku – wyjaśnił.
Przeczytaj także: Ministerstwo Zdrowia wznowiło szczepienia ochronne
Jak wygląda użytkowanie tego urządzenia?
Naukowcy opracowali czip w taki sposób, by ułatwić korzystanie z niego. Dlatego czip został owinięty taśmą polimerową, po to by odciąć dostęp powietrza, oraz poddany działaniu próżni. Dzięki temu, urządzenie dostarczane jest do odbiorcy sterylne, w podciśnieniu. „W wersji komercyjnej zapewne dodatkowo pakowalibyśmy chipy próżniowo tak, jak to się robi z żywnością” – dodał dr Derzsi.
– Użytkownik musi tylko odpakować płytkę, wprowadzić roztwór bakterii zwykłą, dostępną na rynku pipetą, a potem dodać niewielką ilość oleju, który rozdziela dołki i pomaga uniknąć ich krzyżowego skażenia. Później trzeba już tylko włożyć płytkę do cieplarki i czekać na wynik. Po zadanym czasie można odczytać, jaka kombinacja antybiotyków i w jakich stężeniach działa najlepiej; innymi słowy, zobaczyć, gdzie bakterie rosną niechętnie lub wcale.
Jak przebiegały testy chipa?
Jak wyjaśnił ekspert, podczas badania naukowcy testowali na jednej płytce 6 pojedynczych antybiotyków w ośmiu różnych stężeniach oraz dla zwiększenia precyzji w ośmiu powtórzeniach.
– Testowaliśmy też ich kombinacje, umieszczając w jednym mikrodołku po dwa z sześciu badanych antybiotyków i sprawdzając ich działanie w szeregu powtórzeń. Można zresztą badać połączenia wielu antybiotyków, inhibitorów i substancji pomocniczych, wstrzykując je do jednej celki w zadanych przez odbiorcę kombinacjach – powiedział dr Derzsi.
„Każdy z nas reaguje na terapię nieco inaczej, nawet jeśli dopadły go te same mikroby”
Ekspert zaznaczył, że podczas terapii, aby nie przeciążać organizmu lekarze nie podają pacjentowi więcej niż dwóch kombinacji antybiotyków. Natomiast dzięki tej metodzie, będzie możliwe pobranie próbki od pacjenta i sprawdzenie, który antybiotyk lub jakie ich połączenie zadziała optymalnie w tym konkretnym przypadku.
– A przecież każdy z nas reaguje na terapię nieco inaczej, nawet jeśli dopadły go te same mikroby. Chodzi o mikroflorę, indywidualną zmienność metabolizmu i wiele innych czynników. Można zatem powiedzieć, że opracowana w IChF PAN metoda to krok przybliżający nas w stronę medycyny spersonalizowanej. Z drugiej strony to wielka pomoc nie tylko dla klinicystów, ale i dla badaczy próbujących znaleźć nowe, nieoczywiste połączenia antybiotykowe, które działałyby lepiej od tych powszechnie znanych – zaznaczyli specjaliści IChF PAN.
Metodę opracowaną przez zespół prof. Garsteckiego (po wprowadzeniu pewnych zmian) można również zastosować w identyfikacji swoistych genów albo przeciwciał.
Źródło: naukawpolsce.pap.pl
Przeczytaj także: Czy kobiety w ciąży są bardziej narażone na zakażenie koronawirusem?
