Teknik kombinerer lysbaserede analysemetoder med mikrofluidisk prøvebehandling til patogendiagnose

Forskere fra Leibniz-Institute of Photonic Technologies (Leibniz-IPHT), Center for Sepsis Control and Care på Universitetshospitalet Jena og Friedrich Schiller University har udviklet et hurtigere og billigere alternativ til patogendiagnostik. Projektleder prof. Ute Neugebauer siger, "Vi kombinerer lysbaserede analysemetoder med mikrofluidisk prøvebehandling. Med vores Lab-on-a-Chip system, vi er i stand til klart at identificere bakteriestammer og deres resistens på mindre end tre timer."

Standardpraksis for infektiøs diagnostik kræver op til 72 timer for et pålideligt resultat. Dette skyldes det faktum, at antallet af patogener i en prøve generelt er for lille til at udføre tests. Analyse er derfor kun mulig efter tidskrævende dyrkning. Under klinisk behandling af alvorlige infektioner som sepsis, tid er afgørende. Intensivlæger bliver konfronteret med et alarmerende dilemma:"Alt for ofte, vi er nødt til at administrere bredspektrede antibiotika blindt, fordi vi hverken kan analysere patogen eller potentielle resistenser. Derfor, vi bruger en forhammer til at knække en nød. En ond cirkel, der hjælper udviklingen af ​​nye modstande, " forklarer prof. Michael Bauer, direktør for Klinik for Anæstesiologi og Intensiv pleje på Universitetshospitalet Jena.

Den nye metode fra Jena giver meget hurtigere diagnose som grundlag for at vælge en pålidelig terapi. Ute Neugebauer, der arbejder på Leibniz-IPHT og Universitetshospitalet Jena peger på bittesmå elektroder, der er fastgjort på overfladen af ​​en chip på størrelse med et frimærke:"Elektriske felter sikrer bakterier i et meget lille område." Jenas videnskabsmænd anvender derefter forskellige antibiotika i forskellige koncentrationer på de fangede bakterier og undersøger dem med Raman-spektroskopi. "Det betyder, at vi bestråler patogenerne med laserlys og evaluerer det spredte lysspektrum, " beskriver Neugebauer metoden.

Prof. Jürgen Popp fra Friedrich-Schiller University Jena, siger, "Efter to timer, vi kan detektere tydelige ændringer i Raman-spektrene. Ud af disse, vi kan udlede, om stammen er resistent eller fornuftig. På samme tid, vi får information om den ønskede koncentration af antibiotikumet for at begrænse bakterievæksten. Dette er en vigtig diagnostisk parameter, der påvirker succesen af ​​en behandling." Resultaterne blev offentliggjort i Analytisk kemi i februar 2018.

Kombinationen af ​​hurtig, lysbaseret diagnostik og et højt automatiseringsniveau reducerer tiden fra prøvetagning til resultat fra 72 timer til kun tre en halv time. "Sådan en hurtig procedure kunne revolutionere diagnostik af infektionssygdomme, " siger prof. Bettina Löffler, direktør for Institut for Medicinsk Mikrobiologi på Universitetshospitalet Jena. I øjeblikket, forskerne er ved at udvikle en platform til anvendelse på hospitaler. Et mere vidtrækkende mål er at udvikle et patronbaseret hurtigtestsystem, der gør det muligt for praktiserende læger at identificere resistens hurtigt.