W Laboratorium Mikroprzepływów i Płynów Złożonych Instytutu Chemii Fizycznej PAN powstało nowe, bardzo precyzyjne i szybkie urządzenie mikroprzepływowe do badania wrażliwości bakterii na antybiotyki.
Zakażenia bakteryjne nadal są dla medycyny trudnym wyzwaniem. Ich leczenie bywa przewlekłe, ponieważ lekarze rzadko podają pacjentowi więcej niż dwa antybiotyki, aby nadmiernie nie obarczać organizmu skutkami ubocznymi. Ponadto każdy z nas inaczej reaguje na terapię z uwagi na mikroflorę, indywidualną zmienność metabolizmu i wiele innych czynników. Metoda opracowana przez zespół pod kierunkiem prof. Piotra Garsteckiego zbliża nas do coraz powszechniejszej dzisiaj medycyny spersonalizowanej, ponadto może być niezwykle pomocna dla lekarzy, a także naukowców, którzy próbują znaleźć nowe, nieoczywiste połączenia antybiotykowe, które działałyby lepiej od tych powszechnie znanych.
W pracy opublikowanej w Micromachines badacze wykazali, że połączenie kilku różnych, prostych metod pozwala stworzyć przyjazny użytkownikom zestaw do badania wrażliwości bakterii na antybiotyki. Ponadto narzędzie to wykorzystuje mniej odczynników i antybiotyków niż standardowy antybiogram na agarowej pożywce, a jego użycie jest tak proste jak Etestu. Użytkownik może też wybrać sposób wizualizacji wyników, np. wykorzystując metaboliczne wskaźniki obecności bakterii, barwniki fluorescencyjne albo efekt kolorymetryczny.
– Chcieliśmy zbadać antybiotykowrażliwość najprościej, jak tylko się da, nie tylko dla pojedynczej substancji bakteriobójczej, ale także dla ich kombinacji albo w różnych warunkach – wyjaśnia dr Ladislav Derzsi, jeden z autorów pracy, nadzorujący projekt. – Do stworzenia chipu wykorzystaliśmy np. standardowe techniki fotolitografii i litografii tworzyw sztucznych, powszechnie używane do produkcji tzw. laboratoriów chipowych i połączyliśmy je z techniką druku bezkontaktowego na specjalnie dla nas zaprojektowanej maszynie.
Dzięki połączeniu tych metod naukowcy są w stanie precyzyjnie zakraplać mikroskopijne ilości dowolnej cieczy w mikrodołki chipu na podobnej zasadzie, jak działają drukarki atramentowe lub laserowe. W prezentowanym badaniu zakraplane były roztwory antybiotyków w różnym stężeniu i różnych kombinacjach.
Sprzęt trafia do użytkownika w postaci sterylnej, w podciśnieniu. Aby z niego skorzystać, należy 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.
Zaletą nowego systemu diagnostycznego jest jego elastyczność. Można wytwarzać sterylne zestawy pod dyktando odbiorcy, z różnymi antybiotykami w różnych kombinacjach.
– Można badać połączenia wielu antybiotyków, inhibitorów i substancji pomocniczych, wstrzykując je w zadanych przez odbiorcę kombinacjach – precyzuje dr Derzsi. Zwykle jednak lekarze nie podają pacjentowi więcej niż dwóch, by nie przeciążać jego organizmu. Dzięki naszej metodzie mogą pobrać od chorego próbkę i sprawdzić, który antybiotyk lub jakie ich połączenie zadziała optymalnie w tym konkretnym przypadku, czyli zindywidualizować leczenie zamiast polegać na statystycznych uogólnieniach.
Metoda ta może znaleźć zastosowanie nie tylko w badaniu wrażliwości bakterii na antybiotyki. Jak zaznaczają twórcy, po wprowadzeniu pewnych zmian, metodę z powodzeniem można też wykorzystać do identyfikacji swoistych genów lub przeciwciał. Szacuje się, że koszt jednej płytki nie powinien przekroczyć 5 euro.
Jk, źródło: IChF PAN