Sistema de baix cost per monitoritzar els canvis de pH per avaluar la resposta als antibiòtics

Un projecte liderat per l'Institut de Microelectrònica de Barcelona ha resultat en el desenvolupament d'un sistema de baix cost que proporciona un mesurament precís de la resistència bacteriana als antibiòtics per a aplicacions mèdiques i control ambiental. L'estudi, publicat a la revista Instrumentation Science & Technology, ofereix un sistema multicanal amb sensors d'un sol ús per al registre de canvis de pH en el temps dels bacteris provocats per l'activitat metabòlica microbiana.

"Els bacteris resistents als antibiòtics són una amenaça important per a la salut humana en un entorn mèdic saturat. Determinar la concentració mínima inhibitòria, corresponent a la menor concentració d'antibiòtic o reactiu antimicrobià per prevenir el creixement bacterià, és fonamental per fixar la dosi de antibiòtic requerida per bacteris específics en el tractament mèdic personalitzat", explica Andrey Bratov, investigador de l'IMB-CNM i autor corresponent de l'article.

El sistema desenvolupat pel grup BioMEMS, a l'IMB-CNM del CSIC, utilitza xips de silici de mida petita coberts amb una fina capa de Ta2O5 (òxid de tàntal), empleats com a sensors de pH en estat completament sòlid. La funcionalitat de sistema amb aquests sensors de pH es va confirmar controlant la resposta a diversos antibiòtics d'Escherichia coli (E. coli), utilitzada com a bacteri model.

Les prediccions mostren que els bacteris resistents a un antibiòtic podrien causar més de 10 milions de morts per any durant els propers 30 anys. Els mètodes actuals per a determinar la susceptibilitat als antimicrobians requereixen de temps perllongats per treure conclusions, a causa del cost dels reactius o els materials, el gran volum de mostres i els protocols experimentals sofisticats. Tots ells limiten la seva aplicació per obtenir informació fiable en el diagnòstic clínic d'hora per tal de determinar la dosi requerida d'antibiòtic d'una manera ràpida i senzilla.

"El sistema està format per una cel·la de vidre termostàtica plena amb una solució exterior de KCl 0,1 M. Es col·loquen 6 tubs d'assaig Eppendorf de 2 ml amb unió líquida individual en una cel·la de vidre amb la solució exterior de KCl 0,1 M", afegeix Bratov.

La resposta potenciomètrica dels sensors en els tubs amb mostres de bacteris es mesura mitjançant una interfície electroquímica multicanal enfront de l'elèctrode de referència de Ag / AgCl convencional de tots els canals situat a la solució exterior de KCl (clorur de potassi).

Aquest enfocament permet eliminar el contacte dels bacteris amb els components de sistema, a més del tub d'assaig i el sensor. Com els dos últims són components d'un sol ús de baix cost, la neteja i esterilització del sistema poden rebutjar-se.