Wilt u weten welke antibioticacombinatie het beste werkt voor een bepaalde patiënt? En dat in slechts zes tot twaalf uur in een point-of-care? Of zoeken naar antilichamen in duizenden monsters tegelijk? Dat kan nu met een nieuw apparaat uitgevonden door wetenschappers van IPC PAS. Het is goedkoop, snel en betrouwbaar, en het kan striptests vervangen en patiënten een betere kans geven om ziekten te bestrijden.

Een team onder leiding van prof. Piotr Garstecki ontwikkelt nieuwe tools voor diagnostiek. In een paper gepubliceerd in Micromachines , het beschrijven van het combineren van bestaande eenvoudige methoden om een ​​eenvoudige testkit voor bacteriële gevoeligheid te ontwikkelen die minder reagentia gebruikt dan een traditionele test in agar, minder antibiotica, en is net zo eenvoudig uit te voeren als een Etest. Gebruikers kunnen ook kiezen hoe ze de resultaten willen visualiseren, selecteren tussen metabolisme-indicatoren van de bacteriën, fluorescerende kleurstoffen of colorimetrische verandering.

"We wilden de antimicrobiële gevoeligheid zo eenvoudig mogelijk testen, niet alleen voor een enkele agent, maar ook voor combinaties of onder verschillende omstandigheden, " legt Dr. Ladislav Derzsi uit, een van de auteurs van de paper en begeleider van het project. "Om dit nieuwe apparaat te leveren, we matchten verschillende dingen die onafhankelijk van elkaar werden ontdekt. Bijvoorbeeld, we gebruikten standaard UV- en zachte lithografietechnieken die veelgebruikte methoden zijn om microfluïdische apparaten te fabriceren en we combineerden dit met contactloos printen op een machine die speciaal voor ons is ontworpen."

Door deze combinatie van methoden te gebruiken, de wetenschappers konden heel precies kleine druppeltjes vloeistof in microwells plaatsen - in dit geval antibiotische oplossingen van verschillende concentraties en in verschillende combinaties. Ze werden geprint in microwells op dezelfde manier als laserstraal- of inkjetprinters. "Printers hebben kleine spuitmondjes, en met behulp van piëzo-elektrische krachten, ze leveren zeer nauwkeurige hoeveelheden vloeistof:nanoliters tot picoliters, of zelfs femtoliters, " zegt Dr. Derzsi. "We gebruiken een vergelijkbare techniek, alleen in plaats van inkt, wij gebruiken antibiotica, en we injecteren ze niet op papier maar op een zacht elastomeer. We laten het langzaam drogen onder gecontroleerde omstandigheden. De waterige fase - water - verdampt, en we blijven achter met slechts de zeer kleine hoeveelheid antibioticum."

De putjes die voor het experiment werden gebruikt, waren vrij groot - 1 mm diameter - en hun capaciteit was ongeveer. 0,67 microliter. "In totaal, we gebruiken 1024 putten in één chip. Het is meer dan één orde hoger dan klassieke platen met 96 putjes, ondanks dat het de helft kleiner is. Maar het kan zelfs worden verhoogd tot 10, 000 putten door hun individuele grootte te verkleinen, " zegt dr. Derzsi.

Om het gebruiksvriendelijker te maken, de onderzoekers bonden het apparaat met een polymeer plakband om het luchtdicht af te sluiten en plaatsten het vervolgens in vacuüm. Dus, het apparaat wordt steriel en met inwendige onderdruk aan de eindgebruiker geleverd. "Als we het commercieel willen gebruiken, het kan bovendien worden verzegeld in een vacuümzak [zoals we doen met voedselproducten], ’, legt de wetenschapper uit.

De gebruiker hoeft het dan alleen nog maar uit te pakken, injecteer een bacteriële oplossing met een eenvoudige, in de handel verkrijgbare pipet, en voeg dan een kleine hoeveelheid olie toe die de putten verdeelt en helpt om kruisbesmetting tussen hen te voorkomen. Vervolgens wordt het hele pakket in de incubator geplaatst. De groei of niet-groei van bacteriën geeft de optimale combinatie van antibiotica en hun concentratie aan.

Een groot voordeel van het nieuwe testsysteem is de flexibiliteit. Het is mogelijk om steriele platen op aanvraag te produceren met verschillende antibiotica in verschillende combinaties. Dr. Derzsi zegt, "We gebruikten platen met zes afzonderlijke antibiotica in acht verschillende concentraties en - om de precisie te vergroten - in acht herhalingen elk. We hebben ook paarsgewijze combinaties van deze zes antibiotica getest in verschillende herhalingen. Het is mogelijk om combinaties van een willekeurig aantal verschillende antibiotica, remmers en hulpstoffen in één putje, maar gewoonlijk, artsen gebruiken er niet meer dan twee tegelijk om overbelasting van het systeem van de patiënt te voorkomen. Door deze nieuwe methode te gebruiken, artsen kunnen de patiënt testen en zien welk antibioticum of combinatie het beste werkt, d.w.z., om de behandeling te personaliseren en niet te vertrouwen op wat werkt in een algemene populatie. Elke persoon heeft een iets andere reactie op de behandeling, zelfs met dezelfde ziekte. Het komt door hun bioflora, metabolische individualiteit en vele andere dingen. Het nieuwe apparaat is dus een stap in de richting van meer gepersonaliseerde geneeskunde. Maar het kan niet alleen heel nuttig zijn voor een bepaalde patiënt, maar ook voor wetenschappelijke doeleinden zoals het vinden van nieuwe, niet voor de hand liggende combinaties van antibiotica die beter werken dan bekende."

Hoewel er werd gewerkt aan bacteriën en hun gevoeligheid voor antibiotica, de methode heeft het potentieel om te worden geüpgraded en na verder testen gebruikt, bijvoorbeeld, voor het printen van primers en het doen van digitale PCR om specifieke genen of antilichamen te identificeren - vooral met een enkele chip zou niet meer dan € 5 kosten.

Microfluïdische methoden hebben ook een extra voordeel:bij het zoeken naar nieuwe medicijnen, wetenschappers hebben vaak een zeer beperkte hoeveelheid van een potentieel bruikbare stof. Dankzij contactloos printen, ze kunnen verschillende concentraties en combinaties van een mogelijke uitharding testen zonder het substraat te vroeg op te raken.