Ci affidiamo agli antibiotici per curare le infezioni batteriche, ma l'aumento dei batteri resistenti agli antibiotici costringe medici e pazienti a fare i conti con piani di trattamento mutevoli. Per di più, gli attuali test di laboratorio per determinare quali batteri stanno causando una particolare infezione richiedono giorni per essere completati e, in caso di infezione grave, i risultati sono spesso troppo tardi per il paziente.

Gli ingegneri meccanici del Korea Advanced Institute of Science and Technology hanno recentemente sviluppato una piattaforma di test degli antibiotici con microchip che impiega solo dalle sei alle sette ore per determinare il farmaco appropriato.

"Cercando di capire quale farmaco usare e con quale dosaggio, nel minor tempo possibile, è fondamentale per trattare con successo le infezioni batteriche, " ha detto Jessie Jeon, un autore sulla carta.

I medici spesso trattano le infezioni potenzialmente letali con un cocktail di antibiotici, sperando che uno degli antibiotici fermi l'infezione batterica. Però, la prescrizione di antibiotici a tappeto contribuisce all'aumento della resistenza batterica.

"Capire l'effetto di diverse combinazioni di farmaci in modo semplice potrebbe avere un grande impatto sulla salute, " ha detto Jeon. Ha spiegato che il sistema microfluidico veloce del suo team è stato il primo per il quale sono stati testati trattamenti combinatori.

La velocità e il successo del nuovo sistema di test di sensibilità agli antibiotici del team coreano sono dovuti a due caratteristiche chiave del design innovativo.

La prima caratteristica è stata lo sviluppo di un range di dosaggio antibiotico, cruciale per calcolare il dosaggio inibitorio minimo che impedisce la crescita batterica. Pompando continuamente antibiotici attraverso i canali larghi mezzo millimetro nel microchip, il team stabilisce un range di dosaggio tramite microchip entro 30 minuti. Un risparmio di tempo critico, l'intervallo di dosaggio ha consentito al team di determinare il dosaggio inibitorio minimo all'interno di un singolo test.

La seconda caratteristica consisteva nell'utilizzare un metodo conveniente per quantificare la crescita batterica all'interno del microchip. Sono state scattate immagini dei batteri racchiusi nell'agar e della differenza di colore tra le aree dell'agar a una concentrazione di antibiotico più elevata, dove non crescevano batteri (che erano scuri), e le regioni bianche più riflettenti, dove le colonie batteriche crescono più facilmente, è stata quantificata su una scala di grigi specifica per la posizione.

L'allineamento dei cinque antibiotici testati in questo nuovo sistema con le misurazioni del gold standard clinico suggerisce che il sistema di microchip è sufficientemente sensibile per l'applicazione clinica, Jeon ha aggiunto.

"Possiamo vedere che il nostro assemblaggio funziona abbastanza bene con un singolo farmaco, e hanno anche dimostrato che può funzionare con due farmaci; ora vogliamo ottimizzare ulteriormente l'applicazione ai farmaci combinatori, " ha detto Jeon.

L'articolo appare in Biomicrofluidica il 5 febbraio, 2019.