Un team di ricerca KAIST ha sviluppato un chip di screening dei farmaci basato su microfluidica che identifica le interazioni sinergiche tra due antibiotici in otto ore. Questo chip può essere una piattaforma di screening dei farmaci basata su cellule per esplorare modelli farmacologici critici di interazioni antibiotiche, insieme a potenziali applicazioni nello screening di altri agenti di tipo cellulare e linee guida per le terapie cliniche.

Test di sensibilità agli antibiotici, che determina i tipi e le dosi di antibiotici che possono inibire efficacemente la crescita batterica, è diventato più critico negli ultimi anni con l'emergere di ceppi di batteri patogeni resistenti agli antibiotici.

Per sconfiggere i batteri resistenti agli antibiotici, la terapia combinatoria che utilizza due o più tipi di antibiotici sta guadagnando notevole attenzione. Però, il problema principale è che questa terapia non è sempre efficace; occasionalmente, coppie di antibiotici sfavorevoli possono peggiorare i risultati, portando a effetti antimicrobici soppressi. Perciò, il test combinatorio è un processo preliminare cruciale per trovare coppie di antibiotici adatte e il loro intervallo di concentrazione contro agenti patogeni sconosciuti, ma i metodi di prova convenzionali sono scomodi per la diluizione della concentrazione e la preparazione del campione, e impiegano più di 24 ore per produrre risultati.

Per ridurre i tempi e migliorare l'efficienza dei test combinatori, Professor Jessie Sungyun Jeon del Dipartimento di Ingegneria Meccanica, in collaborazione con il Professor Hyun Jung Chung del Dipartimento di Scienze Biologiche, ha sviluppato un chip di screening dei farmaci ad alto rendimento che genera 121 concentrazioni a coppie tra due antibiotici.

Il team ha utilizzato un chip microfluidico con un volume di campione di poche decine di microlitri. Questo chip ha permesso di formare automaticamente 121 concentrazioni a coppie di due antibiotici in soli 35 minuti.

Hanno caricato una miscela di campioni batterici e agarosio nel microcanale, quindi hanno iniettato reagenti con o senza antibiotici nel microcanale circostante. La diffusione delle molecole di antibiotico dal canale con antibiotici a quello senza antibiotici ha portato alla formazione di due gradienti di concentrazione ortogonali dei due antibiotici sul gel di agarosio intrappolante i batteri.

Il team ha osservato l'inibizione della crescita batterica da parte dei gradienti ortogonali degli antibiotici per sei ore con un microscopio e ha confermato diversi modelli di coppie di antibiotici, classificare i tipi di interazione in sinergia o antagonismo.

Il professor Jeon ha detto, "La fattibilità dei chip di screening dei farmaci a base di microfluidica è promettente, e prevediamo che il nostro chip microfluidico sarà commercializzato e utilizzato nel prossimo futuro."