Análisis bacteriano rápido y de sensibilidad a antibióticos (PNAS)


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Los profesionales médicos pronto podrán detectar bacterias en muestras de pacientes en cuestión minutos en lugar de días gracias a un nuevo enfoque que atrapa y analiza células individuales, según un equipo de ingenieros biomédicos. Actualmente, los tests para detectar bacterias patógenas llevan de 3 a 5 días, por lo que los médicos a menudo tratan a los pacientes inicialmente con antibióticos de amplio espectro en lugar de atacar a microorganismos específicos.

Por lo general, es posible que no sepan si las bacterias que intentan matar son resistentes a los antibióticos que pueden elegir. "Los patógenos resistentes a múltiples fármacos son causas comunes de morbilidad y mortalidad del paciente”, apunta Pak Kin Wong, profesor de Ingeniería Biomédica e Ingeniería Mecánica de la Universidad del Estado de Pensilvania (Estados Unidos). “Sin un método rápido de análisis microbiológico –añade-, a menudo los médicos deben recetar antibióticos de forma empírica, utilizando el supuesto más desfavorable de las bacterias más graves".

Wong y su equipo crearon un dispositivo, utilizando microcanales, que captura células bacterianas individuales y baja el techo del microcanal hasta que la bacteria queda atrapada. La microscopía puede así determinar la forma de las bacterias. Debido a que las bacterias tienen tres formas principales: esférica, con forma de bastón y espiral, este paso no solo muestra que las bacterias están presentes en la muestra, sino que comienza a clasificarlas.

"Las infecciones del tracto urinario son las infecciones bacterianas más comunes -señala Wong-. Sin embargo, más del 75% de las muestras de orina enviadas a un laboratorio de microbiología clínica son negativas. Descartar o confirmar rápidamente la presencia de bacterias en una concentración clínicamente relevante mejorará dramáticamente la atención al paciente".

Una vez que se encuentra la presencia de bacterias, se expone la muestra a antibióticos y los investigadores luego monitorean el crecimiento bacteriano. Si la bacteria continúa creciendo después de la exposición, esa cepa se considera resistente a ese antibiótico, pero si la bacteria deja de crecer o muere, la cepa no es resistente y se puede tratar la infección con un solo antibiótico específico.

Los investigadores informan en Proceedings of the National Academy of Sciences que la combinación de la captura de microcanales y la exposición a los antibióticos "determina rápidamente la existencia de bacterias, clasifica las principales clases de bacterias, detecta muestras polimicrobianas e identifica la susceptibilidad antimicrobiana directamente de muestras clínicas a nivel de una sola célula".

El sistema es cien por cien sensible a la presencia de bacterias y clasificará a las bacterias aproximadamente el 83% de las veces. También consiguió un acuerdo del cien por cien en la identificación de bacterias que son resistentes a los antibióticos.

El dispositivo de captura de células de microcanal adaptable se fabrica se puede fabricar económicamente a escala de producción, según Wong. Actualmente está trabajando con GE Global Research para desarrollar una versión de sobremesa de todo el sistema para uso potencial en clínicas, farmacias, salas de urgencias y consultorios médicos. El chip microfluídico en el que se realizará el análisis será desechable.

"Es similar a una impresora y cartuchos de impresora -explica Wong-. También estamos explorando la posibilidad de desarrollar una versión portátil del sistema para otras aplicaciones, como pruebas de campo, en hogares de ancianos y clínicas rurales". Los investigadores tienen una patente provisional.