Vill du kunna ta reda på vilken antibiotikakombination som fungerar bäst för en viss patient? Och gör det på bara sex till 12 timmar i en vårdcentral? Eller söka efter antikroppar i tusentals prover samtidigt? Detta är nu möjligt med en ny enhet som uppfunnits av forskare från IPC PAS. Det är billigt, snabb och pålitlig, och det kan ersätta remsprov och ge patienter en bättre chans att bekämpa sjukdomar.

Ett team ledd av prof. Piotr Garstecki utvecklar nya verktyg för diagnostik. I en tidning publicerad i Mikromaskiner , beskriver att kombinera befintliga enkla metoder för att utveckla ett enkelt testkit för bakteriell mottaglighet som använder färre reagenser än ett traditionellt test i agar, mindre antibiotika, och är lika lätt att utföra som ett Etest. Användare kan också välja hur de ska visualisera resultaten, välja mellan bakteriens metabolismindikatorer, fluorescerande färgämnen eller kolorimetrisk förändring.

"Vi ville testa antimikrobiell känslighet så enkelt som möjligt, inte bara för en enskild agent, men också för kombinationer eller under olika förhållanden, " förklarar Dr Ladislav Derzsi, en av författarna till uppsatsen och handledare för projektet. "För att leverera den här nya enheten, vi matchade flera saker som upptäcktes oberoende av varandra. Till exempel, vi använde standard UV- och mjuklitografitekniker som är mycket vanliga metoder för att tillverka mikrofluidiska enheter och vi kombinerade det med beröringsfritt tryck på en maskin som designats speciellt för oss."

Genom att använda denna kombination av metoder, forskarna kunde mycket exakt placera små vätskedroppar i mikrobrunnar - i det här fallet, antibiotikalösningar i olika koncentrationer och i olika kombinationer. De trycktes inuti mikrobrunnar på samma sätt som laserstråle- eller bläckstråleskrivare. "Skrivare har små munstycken, och använda piezoelektriska krafter, de levererar mycket exakta mängder vätska:nanoliter till pikoliter, eller till och med femtoliter, " säger Dr. Derzsi. "Vi använder en liknande teknik, bara istället för bläck, vi använder antibiotika, och vi injicerar dem inte på papper utan på en mjuk elastomer. Vi låter det långsamt torka ut under kontrollerade förhållanden. Vattenfasen - vatten - avdunstar, och vi har bara den mycket lilla mängden antibiotika kvar."

Brunnarna som användes för experimentet var ganska stora — 1 mm i diameter — och deras kapacitet var ca. 0,67 mikroliter. "Totalt, vi använder 1024 brunnar i ett chip. Det är mer än en order högre än klassiska plattor med 96 brunnar trots att de är hälften så stora. Men det kan ökas till och med till 10, 000 brunnar genom att minska deras individuella storlek, " säger Dr Derzsi.

För att göra det mer användarvänligt, forskarna fäste enheten med en polymer tejp för att försegla den lufttätt och satte den sedan i vakuum. Således, anordningen levereras till slutanvändaren steril och med inre undertryck. "Om vi ​​vill använda det kommersiellt, det kan dessutom förslutas i en vakuumpåse [som vi gör med matvaror], " förklarar forskaren.

Användaren behöver då bara packa upp den, injicera en bakterielösning med en enkel, kommersiellt tillgänglig pipett, och tillsätt sedan en liten mängd olja som delar upp brunnarna och hjälper till att undvika korskontaminering mellan dem. Sedan placeras hela förpackningen i inkubatorn. Tillväxt eller icke-tillväxt av bakterier indikerar den optimala kombinationen av antibiotika och deras koncentration.

En stor fördel med det nya testsystemet är dess flexibilitet. Det är möjligt att tillverka sterila tallrikar på begäran med olika antibiotika i olika kombinationer. Dr. Derzsi säger, "Vi använde plattor med sex enstaka antibiotika i åtta olika koncentrationer och - för att öka precisionen - i åtta repetitioner vardera. Vi testade också parvisa kombinationer av dessa sex antibiotika i flera repetitioner. Det är möjligt att testa kombinationer av ett godtyckligt antal av olika antibiotika, inhibitorer och adjuvans i en brunn, men vanligtvis, läkare använder inte mer än två åt gången för att undvika att överbelasta patientens system. Genom att använda denna nya metod, läkare kan testa patienten och se vilket antibiotikum eller kombination som fungerar bäst, dvs. att anpassa behandlingen och inte förlita sig på vad som fungerar i en allmän befolkning. Varje person har lite olika respons på behandlingen, även med samma sjukdom. Det är på grund av deras bioflora, metabolisk individualitet och många andra saker. Så den nya enheten är ett steg mot mer personlig medicin. Men det kan vara till stor hjälp inte bara för en viss patient, men också för vetenskapliga ändamål som att hitta nya, icke-uppenbara kombinationer av antibiotika som fungerar bättre än kända."

Även om arbetet gjordes på bakterier och deras antibiotikakänslighet, metoden har potential att uppgraderas och efter ytterligare testning användas, till exempel, för att skriva ut primers och göra digital PCR för att identifiera specifika gener eller antikroppar – speciellt med ett enda chip skulle det inte kosta mer än 5 euro.

Mikrofluidiska metoder har också en extra fördel - när man söker efter nya läkemedel, forskare har ofta en mycket begränsad mängd av ett potentiellt användbart ämne. Tack vare beröringsfri utskrift, de kan testa olika koncentrationer och kombinationer av en potentiell härdning utan att ta slut ur substratet för tidigt.