Dispositivo con microchip para realizar prueba de resistencia a antibióticos en una hora

Un nuevo método electroquímico, diseñado para sustituir el crecimiento o las pruebas fluorescentes de resistencia a los medicamentos puede determinar en una hora, si un cultivo de bacterias es susceptible a un antibiótico en particular.

En la actualidad, la determinación rápida de susceptibilidad a los antibióticos se ve obstaculizada por el requisito de que, en los dispositivos existentes, las bacterias deben ser pre-cultivaron durante dos a tres días para alcanzar niveles detectables.

Para romper este cuello de botella, los investigadores de la Universidad de Toronto (Canadá) diseñaron un dispositivo laboratorio en un chip, que contiene una serie de pozos minúsculos de flujo dibujados en un chip de vidrio. Cada pozo tiene la capacidad para sólo dos nanolitros de medio de crecimiento y tiene un filtro compuesto de microperlas en la parte inferior. El cultivo bacteriano se pasa a través del pozo junto con el antibiótico que se está probando, y los organismos son atrapados por el filtro en la parte inferior del pozo. Las bacterias se acumulan en los pozos, donde permanecen atrapadas con el antibiótico y la molécula señal, la resazurina.

Las bacterias viables metabolizan la resazurina a resorufina, cambiando su firma electroquímica. Si el antibiótico mata a las bacterias, dejan de metabolizar la resazurina, y la firma electroquímica de la muestra, no cambia. Si son resistentes a los antibióticos, siguen metabolizando la resazurina a resorufina, alterando su firma electroquímica. Los electrodos, construidos directamente en el chip, detectan este cambio.

Este método de fenotipificación electroquímica ha demostrado ser eficaz con niveles clínicamente pertinentes de bacterias y proporciona resultados comparables a los análisis basados en cultivos. Los resultados, sin embargo, pueden ser reportados en un plazo de tiempo mucho más rápido, con perfiles de resistencia disponibles después de una hora de incubación.

“Adivinar puede conducir a que las bacterias hagan resistencia a estos antibióticos de amplio espectro y, en el caso de infecciones graves, a mucho peores resultados para el paciente”, dijo el autor, Justin Besant, un estudiante de investigación de postgrado en la Universidad de Toronto. “Queríamos determinar si las bacterias son susceptibles a un antibiótico en particular, en una escala de tiempo de horas, no días. Tenemos una gran cantidad de bacterias en un espacio muy pequeño, por lo que nuestra concentración inicial efectiva es mucho mayor, y a medida que las bacterias se multiplican y convierten la molécula de resazurina, se quedan atascadas eficazmente en esta gotita en nanolitros-no se pueden alejar de la solución, por lo que se acumulan más rápidamente a niveles detectables”.

“La electrónica para nuestra lectura electroquímica puede caber fácilmente en un pequeño instrumento de mesa, y esto es algo que se podría ver en el consultorio de un médico, por ejemplo”, dijo Justin Besant. “El siguiente paso sería la creación de un dispositivo que permitirá analizar muchos antibióticos diferentes en muchas concentraciones diferentes, pero todavía no hemos llegado hasta allí”.

El dispositivo de microchip para evaluar la resistencia a los antibióticos se describe en la edición digital del 13 de mayo de 2015, de la revista Lab on a Chip.

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University of Toronto