Vi är beroende av antibiotika för att behandla bakterieinfektioner, men ökningen av antibiotikaresistenta bakterier tvingar läkare och patienter att brottas med skiftande behandlingsplaner. Vidare, aktuella laboratorietester för att fastställa vilka bakterier som orsakar en viss infektion tar dagar att slutföra och, vid allvarlig infektion, resultatet är ofta för sent för patienten.

Mekaniska ingenjörer från Korea Advanced Institute of Science and Technology utvecklade nyligen en plattform för antibiotikatestning av mikrochip som bara tar sex till sju timmar att bestämma lämplig medicinering.

"Försöker komma på vilken drog man ska använda i vilken dos, på snabbast möjliga tid, är nyckeln för att framgångsrikt behandla bakteriella infektioner, "sa Jessie Jeon, en författare på tidningen.

Kliniker behandlar ofta livshotande infektioner med en cocktail av antibiotika, hoppas att ett av antibiotika kommer att stoppa bakterieinfektionen. Dock, filtförskrivande antibiotika bidrar till ökningen av bakteriell resistens.

"Att ta reda på effekten av olika kombinationer av läkemedel på ett enkelt sätt kommer sannolikt att ha stor inverkan på hälsan, " sa Jeon. Hon förklarade att hennes teams snabba mikrofluidsystem var det första som kombinatoriska behandlingar hade testats för.

Snabbheten och framgången för det koreanska lagets nya testsystem för antibiotikakänslighet beror på två viktiga innovativa designfunktioner.

Den första funktionen var att utveckla ett dosintervall för antibiotika, avgörande för att beräkna den lägsta hämmande dosen som förhindrar bakterietillväxt. Genom att kontinuerligt pumpa antibiotika genom de halvmillimeter breda kanalerna i mikrochippet, teamet fastställer ett dosintervall genom mikrochip inom 30 minuter. En kritisk tidsbesparing, dosintervallet gjorde det möjligt för teamet att bestämma den lägsta hämmande dosen inom ett enda test.

Den andra funktionen var att använda en bekväm metod för att kvantifiera bakterietillväxt inom mikrochipet. Bilder togs av de agarkapslade bakterierna och färgskillnaden mellan agarområdena vid en högre antibiotikakoncentration, där inga bakterier växte (som var mörka), och de mer reflekterande vita områdena, där bakteriekolonier växte lättare, kvantifierades på en positionsspecifik gråskala.

Anpassning av de fem antibiotika som testats i detta nya system med de kliniska guldstandardmätningarna tyder på att mikrochipsystemet är tillräckligt känsligt för klinisk tillämpning, tillade Jeon.

"Vi kan se att vår samling fungerar ganska robust med ett enda läkemedel, och har också visat att det kan fungera med två läkemedel; nu vill vi ytterligare optimera applikationen för kombinatoriska läkemedel, sa Jeon.

Artikeln visas i Biomikrofluidik den 5 februari, 2019.