BREISGAU, Alemanya, 10 de novembre de 2021 — Citant l'augment de la resistència als antibiòtics a nivell mundial, els investigadors de l'Institut Fraunhofer de Tècniques de Mesura Física (Fraunhofer IPM), que treballen juntament amb els de la Universitat Ludwig Maximilian de Munic, han desenvolupat un procés per detecció de patògens resistents a múltiples fàrmacs. El mètode és prou sensible com per poder utilitzar una sola molècula d'ADN per a la detecció de patògens.

Trobar l'antibiòtic més eficaç sovint requereix informació sobre el genoma del bacteri, que normalment no està disponible a les pràctiques mèdiques. Normalment es requereixen proves de laboratori, cosa que afegeix temps i complexitat a la cerca. El mètode desenvolupat pels investigadors accelera el procés, utilitzant un xip microfluídic per detectar i analitzar molècules individuals. El projecte SiBoF (amplificadors de senyal per a assajos de fluorescència en diagnòstic molecular) es centra en un mètode de detecció de punt d'atenció fàcil d'utilitzar. Els investigadors preveuen que la plataforma s'utilitzi com a part del diagnòstic del punt d'atenció a les sales d'hospital o en pràctiques mèdiques com a alternativa a les anàlisis de reaccions en cadena de la polimerasa establertes.
El dispositiu compacte per detectar patògens resistents a múltiples fàrmacs realitza totes les etapes de la reacció automàticament i proporciona un resultat en una hora. Fins i tot una sola molècula d'ADN és suficient per a la detecció. Cortesia de Fraunhofer IPM
Un equip d'investigadors a Alemanya ha desenvolupat un procés per detectar ràpidament patògens resistents a múltiples fàrmacs. El procés utilitza un dispositiu compacte que realitza totes les etapes de la reacció automàticament i proporciona un resultat en una hora. Fins i tot una sola molècula d'ADN és suficient per a la detecció. Cortesia de Fraunhofer IPM.
La plataforma de prova portàtil i compacta està equipada amb un sistema fluidic automatitzat, en el qual s'emmagatzemen tots els reactius necessaris. El xip microfluídic modelat per injecció s'incorpora en un calaix del sistema d'assaig, on es subministra amb els reactius necessaris a través del sistema fluídic abans de dur a terme l'anàlisi òptica.

"Detectem part de la cadena d'ADN del patogen. Amb el nostre nou procés, fins i tot una sola molècula d'ADN que s'uneix a un lloc específic del xip microfluídic és suficient per fer-ho. Els canals fluídics s'integren al xip, les superfícies del qual estan preparades amb llocs d'unió per a patògens específics", va explicar Benedikt Hauer, director de projecte i científic investigador de Fraunhofer IPM.

El dispositiu de punt d'atenció inclou un microscopi de fluorescència miniaturitzat d'alta resolució. El programari d'anàlisi d'imatges desenvolupat específicament identifica molècules individuals, cosa que permet comptar les molècules diana capturades per obtenir un resultat quantitatiu. La fluorescència s'estimula mitjançant LED, que es col·loquen sota el cartutx que conté els canals fluídics.

Normalment, les molècules d'ADN diana es detecten mitjançant marcadors de fluorescència específics. El nou mètode utilitza antenes amb perles de mida nanomètrica, que amplifiquen els senyals òptics d'aquests marcadors i eliminen la dependència de l'amplificació química mitjançant PCR.

"Les antenes òptiques consisteixen en partícules metàl·liques de mida nanomètrica que concentren la llum en una petita regió i també ajuden a emetre la llum, com ho fan les antenes macroscòpiques amb les ones de ràdio", va dir Hauer. Les partícules metàl·liques s'uneixen químicament a la superfície del xip.

Una estructura de molècules d'ADN, que els investigadors van classificar com a origami d'ADN, manté les dues nanopartícules d'or al seu lloc. Entre les nanopartícules, l'estructura proporciona un lloc d'unió per a la molècula objectiu respectiva i un marcador de fluorescència. El disseny patentat proporciona la base per a la nova tecnologia d'assaig.