Sistema de bajo coste para monitorizar los cambios de pH para evaluar la respuesta a los antibióticos

Un proyecto liderado por el Instituto de Microelectrónica de Barcelona ha resultado en el desarrollo de un sistema de bajo coste que proporciona una medición precisa de la resistencia bacteriana a los antibióticos para aplicaciones médicas y control ambiental. El estudio, publicado en la revista Instrumentation Science & Technology, ofrece un sistema multicanal con sensores desechables para el registro de cambios de pH en el tiempo de las bacterias provocados por la actividad metabólica microbiana.

"Las bacterias resistentes a los antibióticos son una amenaza importante para la salud humana en un entorno médico saturado. Determinar la concentración mínima inhibitoria, correspondiente a la menor concentración de antibiótico o reactivo antimicrobiano para prevenir el crecimiento bacteriano, es fundamental para fijar la dosis de antibiótico requerida para bacterias específicas en el tratamiento médico personalizado", explica Andrey Bratov, investigador del IMB-CNM y autor correspondiente del artículo.

El sistema desarrollado por el grupo BioMEMS, del IMB-CNM del CSIC, utiliza chips de silicio de pequeño tamaño cubiertos con una fina capa de Ta2O5 (óxido de tantalio), empleados como sensores de pH en estado completamente sólido. La funcionalidad del sistema con estos sensores de pH se confirmó controlando la respuesta a varios antibióticos de Escherichia coli (E. coli), utilizada como bacteria modelo.

Las predicciones muestran que las bacterias resistentes a un antibiótico podrían causar más de 10 millones de muertes por año durante los próximos 30 años. Los métodos actuales para determinar la susceptibilidad a los antimicrobianos requieren de tiempos prolongados para sacar conclusiones, debido al coste de los reactivos o los materiales, el gran volumen de muestras y los protocolos experimentales sofisticados. Todos ellos limitan su aplicación para obtener información fiable en el diagnóstico clínico temprano con el fin de determinar la dosis requerida de antibiótico de una manera rápida y sencilla.

"El sistema está formado por una celda de vidrio termostática llena con una solución exterior de KCl 0,1 M. Se colocan seis tubos de ensayo Eppendorf de 2 ml con unión líquida individual en una celda de vidrio con la solución exterior de KCl 0,1 M", añade Bratov.

La respuesta potenciométrica de los sensores en los tubos con muestras de bacterias se mide mediante una interfaz electroquímica multicanal frente al electrodo de referencia de Ag / AgCl convencional de todos los canales situado en la solución exterior de KCl (cloruro de potasio).

Este enfoque permite eliminar el contacto de las bacterias con los componentes del sistema, además del tubo de ensayo y el sensor. Como los dos últimos son componentes desechables de bajo coste, la limpieza y esterilización del sistema pueden desecharse.