En forskargrupp från KAIST utvecklade ett mikrofluidbaserat läkemedelsscreeningschip som identifierar synergistiska interaktioner mellan två antibiotika på åtta timmar. Detta chip kan vara en cellbaserad läkemedelsscreeningsplattform för att utforska kritiska farmakologiska mönster av antibiotikainteraktioner, tillsammans med potentiella tillämpningar vid screening av andra celltypsmedel och vägledning för kliniska terapier.

Antibiotisk känslighetstestning, som bestämmer typer och doser av antibiotika som effektivt kan hämma bakterietillväxt, har blivit mer kritiskt de senaste åren med uppkomsten av antibiotikaresistenta patogena bakteriestammar.

För att övervinna de antibiotikaresistenta bakterierna, kombinationsterapi med två eller flera typer av antibiotika har fått stor uppmärksamhet. Dock, det stora problemet är att denna terapi inte alltid är effektiv; ibland, ogynnsamma antibiotikapar kan försämra resultaten, leder till undertryckta antimikrobiella effekter. Därför, kombinatorisk testning är en avgörande inledande process för att hitta lämpliga antibiotikapar och deras koncentrationsintervall mot okända patogener, men de konventionella testmetoderna är obekväma för koncentrationsspädning och provberedning, och de tar mer än 24 timmar att ge resultat.

För att minska tiden och förbättra effektiviteten i kombinationstester, Professor Jessie Sungyun Jeon från institutionen för maskinteknik, i samarbete med professor Hyun Jung Chung från institutionen för biologiska vetenskaper, utvecklat ett chip med hög genomströmning för läkemedel som genererar 121 parvisa koncentrationer mellan två antibiotika.

Teamet använde ett mikrofluidiskt chip med en provvolym på några tiotals mikroliter. Detta chip gjorde det möjligt att automatiskt bilda 121 parvisa koncentrationer av två antibiotika på bara 35 minuter.

De laddade en blandning av bakterieprover och agaros i mikrokanalen och injicerade sedan reagens med eller utan antibiotika i den omgivande mikrokanalen. Diffusionen av antibiotikamolekyler från kanalen med antibiotika till den utan antibiotika resulterade i bildandet av två ortogonala koncentrationsgradienter av de två antibiotika på den bakteriefångande agarosgelen.

Teamet observerade hämningen av bakterietillväxt av antibiotiska ortogonala gradienter under sex timmar med ett mikroskop och bekräftade olika mönster av antibiotikapar, klassificera interaktionstyperna i antingen synergi eller antagonism.

Professor Jeon sa, "Genomförbarheten av mikrofluidbaserade läkemedelsscreeningschips är lovande, och vi förväntar oss att vårt mikrofluidiska chip kommer att kommersialiseras och användas inom en snar framtid."