Scienziati del Leibniz-Institute of Photonic Technologies (Leibniz-IPHT), Il Centro per il controllo e la cura della sepsi presso l'ospedale universitario di Jena e la Friedrich Schiller University hanno sviluppato un'alternativa più rapida ed economica per la diagnostica dei patogeni. Il responsabile del progetto, la prof.ssa Ute Neugebauer, afferma:"Combiniamo metodi analitici basati sulla luce con l'elaborazione di campioni microfluidici. Con il nostro sistema Lab-on-a-Chip, siamo in grado di identificare chiaramente i ceppi batterici e le loro resistenze in meno di tre ore."

Le pratiche standard per la diagnostica infettiva richiedono fino a 72 ore per un risultato affidabile. Ciò è dovuto al fatto che il numero di agenti patogeni in un campione è generalmente troppo piccolo per condurre test. L'analisi è quindi possibile solo dopo una coltivazione che richiede tempo. Durante il trattamento clinico di infezioni gravi come la sepsi, il tempo è cruciale. I medici di terapia intensiva si trovano di fronte a un dilemma allarmante:"Troppo spesso, dobbiamo somministrare antibiotici ad ampio spettro alla cieca, perché non possiamo né analizzare il patogeno né le potenziali resistenze. Perciò, usiamo una mazza per rompere una noce. Un circolo vizioso che favorisce lo sviluppo di nuove resistenze, " spiega il prof. Michael Bauer, direttore della Clinica di Anestesiologia e Terapia Intensiva presso l'Ospedale Universitario di Jena.

Il nuovo metodo di Jena fornisce una diagnosi molto più rapida come base per la scelta di una terapia affidabile. Ute Neugebauer, che lavora presso Leibniz-IPHT e l'ospedale universitario di Jena indica minuscoli elettrodi fissati sulla superficie di un chip delle dimensioni di un francobollo:"I campi elettrici proteggono i batteri in un'area molto piccola". Gli scienziati di Jena applicano quindi vari antibiotici in diverse concentrazioni sui batteri intrappolati e li esaminano con la spettroscopia Raman. "Ciò significa che irradiamo gli agenti patogeni con la luce laser e valutiamo lo spettro della luce diffusa, " descrive Neugebauer il metodo.

Prof. Jürgen Popp dell'Università Friedrich-Schiller di Jena, dice, "Dopo due ore, possiamo rilevare cambiamenti distinti negli spettri Raman. Di questi, possiamo ricavare se il ceppo è resistente o sensibile. Allo stesso tempo, otteniamo informazioni sulla concentrazione desiderata dell'antibiotico per limitare la crescita batterica. Questo è un importante parametro diagnostico che influenza il successo di un trattamento." I risultati sono stati pubblicati su Chimica analitica nel febbraio 2018.

La combinazione di veloce, la diagnostica basata sulla luce e un elevato livello di automazione riducono il tempo dal campionamento al risultato da 72 ore a sole tre ore e mezza. "Una procedura così rapida potrebbe rivoluzionare la diagnostica delle malattie infettive, " afferma la prof.ssa Bettina Löffler, direttore dell'Istituto di Microbiologia Medica presso l'Ospedale Universitario di Jena. Attualmente, i ricercatori stanno sviluppando una piattaforma per l'applicazione negli ospedali. Un obiettivo più ampio è sviluppare un sistema di test rapido basato su cartucce che consenta ai medici di base di identificare rapidamente le resistenze.