Een KAIST-onderzoeksteam ontwikkelde een op microfluïdische geneesmiddelen gebaseerde screeningchip die synergetische interacties tussen twee antibiotica in acht uur identificeert. Deze chip kan een celgebaseerd platform voor het screenen van geneesmiddelen zijn voor het onderzoeken van kritieke farmacologische patronen van antibiotica-interacties, samen met mogelijke toepassingen bij het screenen van andere celtype-agentia en begeleiding voor klinische therapieën.

Antibiotica gevoeligheidstesten, die soorten en doses antibiotica bepaalt die de bacteriegroei effectief kunnen remmen, is de laatste jaren kritischer geworden met de opkomst van antibioticaresistente pathogene bacteriestammen.

Om de antibioticaresistente bacteriën te overwinnen, combinatietherapie met twee of meer soorten antibiotica heeft veel aandacht gekregen. Echter, het grootste probleem is dat deze therapie niet altijd effectief is; zo nu en dan, ongunstige antibioticaparen kunnen de resultaten verslechteren, wat leidt tot onderdrukte antimicrobiële effecten. Daarom, combinatietesten is een cruciaal voorbereidend proces om geschikte antibioticaparen en hun concentratiebereik tegen onbekende pathogenen te vinden, maar de conventionele testmethoden zijn onhandig voor concentratieverdunning en monstervoorbereiding, en het duurt meer dan 24 uur om resultaten te produceren.

Om tijd te besparen en de efficiëntie van combinatorische testen te verbeteren, Professor Jessie Sungyun Jeon van de faculteit Werktuigbouwkunde, in samenwerking met professor Hyun Jung Chung van de afdeling Biologische Wetenschappen, ontwikkelde een high-throughput drug screening chip die 121 paarsgewijze concentraties tussen twee antibiotica genereert.

Het team gebruikte een microfluïdische chip met een monstervolume van enkele tientallen microliters. Met deze chip konden in slechts 35 minuten automatisch 121 paarsgewijze concentraties van twee antibiotica worden gevormd.

Ze laadden een mengsel van bacteriële monsters en agarose in het microkanaal en injecteerden vervolgens reagentia met of zonder antibiotica in het omringende microkanaal. De diffusie van antibiotische moleculen van het kanaal met antibiotica naar het kanaal zonder antibiotica resulteerde in de vorming van twee orthogonale concentratiegradiënten van de twee antibiotica op de bacterievangende agarosegel.

Het team observeerde de remming van bacteriegroei door de orthogonale gradiënten van antibiotica gedurende zes uur met een microscoop en bevestigde verschillende patronen van antibioticaparen, het classificeren van de interactietypes in synergie of antagonisme.

Professor Jeon zei:"De haalbaarheid van op microfluïdische geneesmiddelen gebaseerde screeningchips is veelbelovend, en we verwachten dat onze microfluïdische chip in de nabije toekomst gecommercialiseerd en gebruikt zal worden."