Vorresti essere in grado di scoprire quale combinazione di antibiotici funziona meglio per un particolare paziente? E farlo in sole 6-12 ore in un punto di cura? O cercare gli anticorpi in migliaia di campioni alla volta? Questo è ora possibile con un nuovo dispositivo inventato dagli scienziati dell'IPC PAS. È economico, veloce e affidabile, e può sostituire i test su striscia e dare ai pazienti una migliore possibilità di combattere le malattie.

Un team guidato dal prof. Piotr Garstecki sta sviluppando nuovi strumenti per la diagnostica. In un articolo pubblicato su Micromacchine , la descrizione che combina metodi semplici esistenti per sviluppare un semplice kit di test di suscettibilità batterica che utilizza meno reagenti rispetto a un test tradizionale in agar, meno antibiotici, ed è facile da eseguire come un Etest. Gli utenti possono anche scegliere come visualizzare i risultati, selezionando tra gli indicatori del metabolismo dei batteri, coloranti fluorescenti o variazione colorimetrica.

"Volevamo testare la suscettibilità agli antimicrobici nel modo più semplice possibile, non solo per un singolo agente, ma anche per abbinamenti o in condizioni diverse, " spiega il dottor Ladislav Derzsi, uno degli autori del paper e supervisore del progetto. "Per fornire questo nuovo dispositivo, abbiamo abbinato diverse cose che sono state scoperte indipendentemente. Per esempio, abbiamo utilizzato tecniche standard di litografia UV e soft che sono metodi molto comuni per fabbricare dispositivi microfluidici e l'abbiamo combinato con la stampa senza contatto su una macchina progettata appositamente per noi."

Utilizzando questa combinazione di metodi, gli scienziati potrebbero posizionare in modo molto preciso piccole goccioline di liquido nei micropozzetti, in questo caso, soluzioni antibiotiche di diverse concentrazioni e in diverse combinazioni. Sono stati stampati all'interno di micropozzetti in modo simile alle stampanti a getto d'inchiostro o laser. "Le stampanti hanno piccoli ugelli, e utilizzando forze piezoelettriche, erogano quantità di liquido molto precise:nanolitri in picolitri, o anche femtolitri, " dice il Dr. Derzsi. "Usiamo una tecnica simile, solo al posto dell'inchiostro, usiamo antibiotici, e li iniettiamo non su carta ma su un morbido elastomero. Lo lasciamo asciugare lentamente in condizioni controllate. La fase acquosa, l'acqua, evapora, e ci rimane solo la piccolissima quantità di antibiotico".

I pozzetti utilizzati per l'esperimento erano piuttosto grandi - 1 mm di diametro - e la loro capacità era di ca. 0,67 microlitri. "In totale, stiamo usando 1024 pozzi in un chip. È più di un ordine più alto delle classiche piastre con 96 pozzetti nonostante sia la metà delle dimensioni. Ma può essere aumentato anche a 10, 000 pozzi diminuendo la loro dimensione individuale, " dice il dottor Derzsi.

Per renderlo più user-friendly, i ricercatori hanno legato il dispositivo con un nastro adesivo polimerico per sigillarlo ermeticamente e poi metterlo nel vuoto. Così, il dispositivo viene consegnato all'utente finale sterile e con pressione negativa interna. "Se vorremmo usarlo commercialmente, potrebbe essere inoltre sigillato in un sacchetto sottovuoto [come facciamo con i prodotti alimentari], " spiega lo scienziato.

L'utente deve quindi solo decomprimerlo, iniettare una soluzione batterica con un semplice, pipetta disponibile in commercio, e poi aggiungere una piccola quantità di olio che divide i pozzi e aiuta ad evitare qualsiasi contaminazione incrociata tra di loro. Quindi l'intero pacchetto viene inserito nell'incubatrice. La crescita o non crescita dei batteri indica la combinazione ottimale di antibiotici e la loro concentrazione.

Un grande vantaggio del nuovo sistema di test è la sua flessibilità. È possibile produrre piastre sterili su richiesta con diversi antibiotici in diverse combinazioni. Il dottor Derzsi dice, "Abbiamo utilizzato piastre con sei singoli antibiotici in otto diverse concentrazioni e, per aumentare la precisione, in otto ripetizioni ciascuna. Abbiamo anche testato combinazioni a coppie di questi sei antibiotici in diverse ripetizioni. È possibile testare combinazioni di un numero arbitrario di diversi antibiotici, inibitori e adiuvanti in un pozzo, ma di solito, i medici non ne usano più di due alla volta per evitare di sovraccaricare il sistema del paziente. Utilizzando questo nuovo metodo, i medici possono testare il paziente e vedere quale antibiotico o combinazione funziona meglio, cioè., personalizzare il trattamento e non fare affidamento su ciò che funziona in una popolazione generale. Ogni persona ha una risposta leggermente diversa al trattamento, anche con la stessa malattia. È a causa della loro bioflora, individualità metabolica e molte altre cose. Quindi il nuovo dispositivo è un passo verso una medicina più personalizzata. Ma può essere molto utile non solo per un particolare paziente, ma anche per scopi scientifici come trovare nuovi, combinazioni non ovvie di antibiotici che funzionano meglio di quelle conosciute".

Sebbene il lavoro sia stato svolto sui batteri e sulla loro suscettibilità agli antibiotici, il metodo ha il potenziale per essere aggiornato e dopo ulteriori test utilizzato, Per esempio, per la stampa di primer e la PCR digitale per identificare geni o anticorpi specifici, soprattutto con un singolo chip non costerebbe più di 5 euro.

I metodi microfluidici hanno anche un vantaggio in più:quando si cercano nuovi farmaci, gli scienziati hanno spesso una quantità molto limitata di una sostanza potenzialmente utile. Grazie alla stampa senza contatto, possono testare diverse concentrazioni e combinazioni di una potenziale polimerizzazione senza esaurire troppo presto il substrato.