Разработан экспресс-тест на антибиотикорезистентность

Антибиотикорезистентность, то есть способность бактерий выживать под воздействием антибиотиков, которые раньше убивали эти бактерии - является серьезной проблемой современной медицины, и нередко сильно осложняет лечение пациентов. В настоящее время для определения антибиотикорезистентности врачи должны брать бактериологические анализы и отправлять их в лабораторию, а затем ждать несколько суток (2-5 и более) для определения типа антибиотикорезистентности, чтобы назначить оптимальный антибиотик пациенту. 

Дополнительная информация: Туристы, принимающие антибиотики, помогают распространению "супермикробов"

Но ученые из Университета Торонто, Канада, нашли способ сократить этот срок до нескольких часов, с помощью простого настольного устройства. Авторы рассказывают о своем изобретении в докладе, опубликованном в журнале Lab on a Chip. 

Устойчивость к антибиотикам является растущей проблемой общественного здравоохранения, которая усугубляется глобальным избыточным назначением антибиотиков. В настоящее время в ожидании результатов бактериологических посевов врачи назначают антибиотики широкого спектра действия. Иногда метод "этот размер подходит всем" действительно работает, но это бывает не всегда; в этих случаях врачи смогут назначить адекватный антибиотик пациенту лишь спустя несколько суток от начала лечения. 

Создание экспресс-теста на антибиотикорезистентность могло бы значительно облегчить работу врача и повысить эффективность терапии. 

Ведущий автор этого изобретения Justin Besant, PhD, исследователь из Института биоматериалов и биомедицинской инженерии в Торонто, поясняет:

"Само по себе это угадывание, назначение антибиотиков вслепую - льет воду на мельницу усиления антибиотикорезистентности, как в глобальном масштабе, так и в масштабе конкретного пациента. Заражение устойчивыми вариантами бактерий могут превратить рутинную госпитализацию в крайне опасную для жизни и здоровья болезнь".

Ежегодно только в США 2 000 000 человек заражаются устойчивыми к антибиотикам инфекциями, и более 23 000 человек умирают от них.

Причина, по которой современные лабораторные тесты столь медлительны, заключается в том, что для их проведения необходимо получить высокую концентрацию бактерий, которые размножаются с медленной скоростью. 

Дополнительная информация: Новое решение проблемы антибиотикорезистентности

Besant и ее коллеги объединили накопленный опыт в электрической и биомедицинской инженерии, и разработали устройство, которое концентрирует бактерии в лабораторном образце, до объема в два нанолитра. В этом крохотном пространстве скапливается довольно высокая плотность бактерий.

Устройство изготовлено из стекла с множеством микроскопических лунок. В нижней части каждой лунки находится фильтр из микросфер, которые улавливают бактерии, во время работы устройства.

Бактерии концентрируются в этих крошечных лунках, вместе с испытуемым антибиотиком - в молекуле, называемой ресазурин, которая посылает электрохимический сигнал. Бактерии преобразуют резазурин в ресоруфин, и если они останутся в живых - электрохимическая подпись молекулы изменяется, поскольку резазурин превратился в ресоруфин. Но если этот антибиотик убивает бактерии, то подпись остается неизменной, поскольку погибшие бактерии оставили резазурин непереработанным.

Электроды, встроенные в устройство, обнаруживают изменение электрохимической подписи, и выдают результат "чувствителен/устойчив" на дисплей. 

Besant пишет, что в основе этого устройства лежат два ключевых изобретения: "Во-первых, мы смогли получить много бактерий в очень небольшом пространстве, поэтому эффективная стартовая концентрация намного выше, чем в других лабораторных методах. А во-вторых, размножение бактерий и конвертирование молекулы резазурина - является высокочувствительным методом, поскольку это вещество не может диффундировать далеко в растворе, быстро накапливается и становится доступным для определения путем электрохимической реакции. 

Дополнительная информация: Прорыв в создании антибиотиков может означать победу над антибиотикорезистентными штаммами

Авторы считают, что их устройство уникально, поскольку впервые объединяет в себе две методики: увеличивает концентрацию микроорганизмов и использует метод электрохимического считывания.

Помимо этого нового устройства, существуют и другие экспериментальные экспресс-методы определения антибиотикорезистентности, однако они требуют наличия в лаборатории громоздких и дорогостоящих микроскопов. 

Besant объясняет очевидное преимущество методики, предложенной ее командой ученых: "Наш прибор легко может иметь форму небольшого настольного устройства, и лежать в кабинете врача". 

Теперь авторы занялись созданием более совершенного устройства, которое могло бы одновременно тестировать несколько антибиотиков, причем в разных их концентрациях. 

Абстракт. Источник.