O echipă de ingineri şi biotehnologi de la universitatea Freiburg din Germania a arătat pentru prima dată la mamifere cum concentraţia de antibiotice din organism poate fi determinată folosind probe de respiraţie. Măsurătorile respiraţiei au corespuns concentraţiilor de antibiotice din sânge.
Specialiştii au dezvoltat un biosenzor, un cip multiplex ce permite măsurarea simultană a mai multor eşantioane şi substanţe testate, care va permite în viitor dozarea personalizată la faţa locului a medicamentelor împotriva bolilor infecţioase şi va contribui la minimizarea dezvoltării tulpinilor rezistente la bacterii. Senzorul se bazează pe proteine sintetice care reacţionează la antibiotice şi generează o schimbare curentă.
Anterior, oamenii de ştiinţă au putut detecta doar urme de antibiotice în respiraţie, măsurarea nivelului de antibiotice în probele de respiraţie nefiind posibilă.
Cercetătorii au testat biosenzorul pe probele de sânge, plasmă, urină, salivă şi respiraţie ale porcilor care au primit antibiotice. Ei au reuşit să demonstreze că rezultatul obţinut cu biosenzorii din plasma porcilor a fost la fel de precis ca procesul standard de analiză realizat în laborator.
„Până acum, cercetătorii nu au putut detecta decât urme de antibiotice în respiraţie. Cu proteinele noastre sintetice pe un cip microfluidic, putem determina cele mai mici concentraţii din condensul respiraţiei care se corelează cu valorile antibioticelor din sânge", explică doctorul Can Dincer, de la FIT Freiburg Center for Interactive Materials and Bioinspired Technologies.
Medicii trebuie să menţină nivelul antibioticelor într-o gamă terapeutică personalizată pentru pacienţii care suferă de infecţii severe, cu riscul unor ameninţări precum sepsisul şi insuficienţa organelor sau chiar moartea pacientului.
„ Administrarea inadecvată a antibioticelor ar putea permite bacteriilor să sufere mutaţii şi să devină rezistente, astfel încât medicamentele să nu mai funcţioneze. Monitorizarea rapidă a nivelurilor de antibiotice ar fi un avantaj imens în spitale. Am putea încorpora senzorul în masca de faţă convenţională", spune H. Ceren Ates, cercetător şef al echipei de la FIT Freiburg.
În paralele, echipa de cercetători germani dezvoltă senzori de hârtie uşor de purtat pentru măsurarea continuă a biomarkerilor din respiraţia expirată.
De asemenea, sunt planificate studii clinice pentru validarea biosenzorului prin testarea sistemului cu probe umane.
Biosenzorul microfluidic poartă proteine care pot recunoaşte antibiotice beta-lactamice, cum ar fi penicilina, aplicată pe un film de polimer. Majoritatea antibioticelor beta-lactamice îşi manifestă activitatea antibacteriană prin inhibarea biosintezei peretelui celular bacterian. În aplicaţia recent realizată antibioticul de interes pentru probă şi o beta-lactamă (β-lactamă) cuplată enzimatic concurează pentru a se lega de proteinele bacteriene.
Această competiţie generează o schimbare actuală, aşa cum se întâmplă, de exemplu, într-o baterie: cu cât există mai mult antibiotic în probă, cu atât se dezvoltă mai puţin produs enzimatic, ceea ce duce la un curent măsurabil mai mic.
Procesul se bazează pe o proteină naturală a receptorilor pe care bacteriile rezistente o folosesc pentru a detecta antibioticele care le ameninţă.
