Als u antibioticaresistente bacteriën in uw bloed heeft, je moet vrij snel weten wat er daarbinnen gebeurt. Leuk vinden, heel snel. Net als minder dan 24 uur snel. Omdat dit soort bacteriën (ook wel superbacteriën genoemd) een groeiende en dodelijke bedreiging vormen.

"Als je de ziekte probeert te diagnosticeren, de klok tikt, " zei Aaron Hawkins, hoogleraar elektrotechniek en computertechniek. "Elk uur wordt de ziekte onbehandeld, De overlevingskans daalt met ongeveer 7%. Je wilt meteen weten waar je tegen vecht, zodat je de juiste behandelingen kunt toepassen."

Helaas, huidige superbug-testmethoden duren 24 uur - of langer - wat vaak te laat is voor de persoon, en kan leiden tot onherstelbare schade. Vier BYU-hoogleraren in vier disciplines:moleculaire biologie, scheikunde, geïntegreerde optica en chemische verwerking—zijn er om u te helpen. Ze hebben een methode ontwikkeld om superbacteriën uit volbloed te halen, bereid ze voor op het testen en geef vervolgens een diagnose in minder dan een uur.

De snelle diagnosemethode zal niet alleen levens redden, maar het zal artsen ook behoeden voor misbruik van de zeldzame waardevolle antibiotica die nog steeds de meest resistente bacteriën kunnen behandelen.

"Dat was altijd ons doel, om het in een uur te doen, " zei Hawkins. "Het is best opwindend dat we al onze inspanningen hebben kunnen combineren en die benchmark hebben bereikt."

Hawkins, samen met BYU-hoogleraren Adam Woolley, William Pitt en Richard Robison, en UC Santa Cruz-professor Holger Schmidt, publiceerde de details van hun nieuwe methode in het tijdschrift Lab op een chip . Ze kunnen niet alleen resultaten leveren onder de 1-uurs benchmark, ze kunnen ook gelijktijdig testen op drie verschillende superbacteriën in dat venster.

Het systeem neemt een monster van het bloed van een patiënt en spint eerst de miljarden bloedcellen uit om de bacteriën te isoleren. DNA wordt vervolgens uit deze bacteriën geëxtraheerd en, als ze overeenkomen met bekende sequenties van antibioticaresistente stammen, het DNA zal worden gelabeld met fluorescerende moleculen. Bemonsterd DNA wordt door een vloeistofkanaal op de microchip geduwd waar het door een klein lichtgordijn gaat. Een fluorescerend signaal afkomstig van gelabeld DNA geeft aan wanneer resistente bacteriën aanwezig zijn.

Het vermogen van het team om snel meerdere bacteriën tegelijkertijd op dezelfde chip te detecteren, bekend als multiplexen, kwam door de ontwikkeling van een aantal technische innovaties. Door nieuwe efficiëntieverbeteringen voor spintechnologie te ontwikkelen, het team creëerde een snellere manier om de scheiding uit te voeren (de bacteriën scheiden van het bloed), bouwde nieuwe chips om de monsters te verwerken en ontwikkelde een optische detectiemethode die verschillende laserkleuren gebruikt om verschillende bacteriën te identificeren.

De innovaties komen na vijf jaar werk en academische publicaties, gefinancierd door een subsidie ​​van $ 5,4 miljoen van de National Institutes of Health.

Het plan om de technologie op de markt te brengen is om de kleine, 1 vierkante centimeter chip op een wegwerpcartridge die klein is, goedkoop en kan worden gebruikt in een ziekenhuisomgeving. Het onderzoeksteam werkt nu samen met een startend bedrijf in de Bay Area om de technologie bij zorgprofessionals te krijgen.