Wetenschappers van het Leibniz-Instituut voor Fotonische Technologieën (Leibniz-IPHT), Center for Sepsis Control and Care van het Universitair Ziekenhuis Jena en de Friedrich Schiller University hebben een sneller en goedkoper alternatief ontwikkeld voor de diagnostiek van pathogenen. Projectmanager prof. Ute Neugebauer zegt:"We combineren op licht gebaseerde analytische methoden met microfluïdische monsterverwerking. Met ons Lab-on-a-Chip-systeem, we zijn in staat om bacteriestammen en hun resistenties in minder dan drie uur duidelijk te identificeren."

Standaardpraktijken voor infectieuze diagnostiek hebben tot 72 uur nodig voor een betrouwbaar resultaat. Dit komt doordat het aantal ziekteverwekkers in een monster over het algemeen te klein is om testen uit te voeren. Analyse is dus pas mogelijk na een tijdrovende teelt. Tijdens klinische behandeling van ernstige infecties zoals sepsis, tijd is cruciaal. Intensive care-artsen worden geconfronteerd met een alarmerend dilemma:"Veel te vaak we moeten blindelings breedspectrumantibiotica toedienen, omdat we ziekteverwekkers of potentiële resistenties niet kunnen analyseren. Daarom, we gebruiken een voorhamer om een ​​noot te kraken. Een vicieuze cirkel die de ontwikkeling van nieuwe resistenties bevordert, " legt prof. Michael Bauer uit, directeur van de Kliniek voor Anesthesiologie en Intensive Care van het Universitair Ziekenhuis Jena.

De nieuwe methode uit Jena zorgt voor een veel snellere diagnose als basis voor het kiezen van een betrouwbare therapie. Ute Neugebauer, die bij Leibniz-IPHT en het Universitair Ziekenhuis Jena werkt, wijst op minuscule elektroden die op het oppervlak van een chip ter grootte van een postzegel zijn bevestigd:"Elektrische velden beveiligen bacteriën in een zeer klein gebied." De wetenschappers van Jena passen vervolgens verschillende antibiotica in verschillende concentraties toe op de gevangen bacteriën en onderzoeken ze met Raman-spectroscopie. "Dit betekent dat we de ziekteverwekkers bestralen met laserlicht en het verstrooide lichtspectrum evalueren, " beschrijft Neugebauer de methode.

Prof. Jürgen Popp van de Friedrich-Schiller Universiteit Jena, zegt, "Na twee uur, we kunnen duidelijke veranderingen in de Raman-spectra detecteren. Uit deze, we kunnen afleiden of de stam resistent of gevoelig is. Tegelijkertijd, we krijgen informatie over de gewenste concentratie van het antibioticum om de bacteriegroei te beperken. Dit is een belangrijke diagnostische parameter die het succes van een behandeling beïnvloedt." De resultaten zijn gepubliceerd in Analytische scheikunde in februari 2018.

De combinatie van snelle, op licht gebaseerde diagnostiek en een hoog automatiseringsniveau verkorten de tijd van monstername tot resultaat van 72 uur tot slechts drie en een half uur. "Zo'n snelle procedure zou een revolutie teweeg kunnen brengen in de diagnostiek van infectieziekten, " zegt prof. Bettina Löffler, directeur van het Instituut voor Medische Microbiologie van het Universitair Ziekenhuis Jena. Momenteel, de onderzoekers ontwikkelen een platform voor toepassing in ziekenhuizen. Een verder reikend doel is de ontwikkeling van een op cartridges gebaseerd sneltestsysteem waarmee huisartsen snel resistenties kunnen identificeren.