Pajisja e re zbulon bakteret rezistente ndaj antibiotikëve

Infeksionet bakteriale janë bërë një nga problemet më të mëdha shëndetësore në të gjithë botën dhe një studim i fundit tregon se pacientët me COVID-19 kanë një shans shumë më të madh për të marrë infeksione dytësore bakteriale, gjë që rrit ndjeshëm shkallën e vdekshmërisë.

Luftimi i infeksioneve nuk është detyrë e lehtë, sidoqoftë. Kur antibiotikët përshkruhen me kujdes dhe tepër, kjo çon në shfaqjen e shpejtë dhe përhapjen e gjeneve rezistente ndaj antibiotikëve në baktere – duke krijuar një problem edhe më të madh. Sipas Qendrave për Kontrollin dhe Parandalimin e Sëmundjeve, 2.8 milion infeksione rezistente ndaj antibiotikëve ndodhin në SH.B.A çdo vit dhe më shumë se 35,000 njerëz vdesin prej tyre.

Një faktor që ngadalëson luftën kundër baktereve rezistente ndaj antibiotikëve është sasia e kohës që duhet për të provuar. Përdorimet konvencionale Metoda nxjerrë bakteret nga një pacient dhe krahason kulturat laboratorike rritur me dhe pa antibiotikë, por rezultatet mund të marrë një deri në dy ditë, duke rritur shkallën e vdekshmërisë, kohëzgjatja e qëndrimit në spital dhe koston e përgjithshme të kujdesit.

Profesor Seokheun “Sean” Choi – një anëtar i fakultetit në Departamentin e Inxhinierisë Elektrike dhe Kompjuterike në Thomas J. Watson Kolegji i Inxhinierisë dhe Shkencave të Aplikuara të Universitetit Binghamton – është studjuar një mënyrë më të shpejtë të baktereve test për rezistencës ndaj antibiotikëve.

“Në mënyrë efektive për trajtimin e infeksioneve, ne kemi nevojë për të zgjedhur antibiotikët e duhur me dozën e saktë për kohëzgjatjen e duhur,” tha ai. “Ka një nevojë për të zhvilluar një metodë testimi antibiotik-ekspozimin dhe do të ofrojë udhëzime efektive për të trajtuar këto infeksione.”

Në vitet e fundit, Choi ka zhvilluar disa projekte që kryq “papertronics” me biologjinë, të tilla si ai që biobatteries zhvilluar duke përdorur djerse njerëzore.

Ky hulumtim i ri – i titulluar “Një metodë e thjeshtë, e lirë dhe e shpejtë për të vlerësuar efektivitetin e antibiotikëve kundër baktereve ekzoelektrogjene” dhe botuar në numrin e nëntorit të revistës Biosensors and Bioelectronics – mbështetet në të njëjtat parime si bateritë: Transferimi i baktereve të elektronit, një proces kimik se mikroorganizmave të caktuara përdorin për rritjen, mirëmbajtjen e përgjithshme e qelizave dhe shkëmbimin e informacionit me mikroorganizmave përreth.

“Ne përdorim këtë ngjarje biokimike për një teknikë të re për të vlerësuar efektivitetin e antibiotikëve kundër baktereve pa monitoruar të gjithë rritjen e baktereve”, tha Choi. “Me sa di unë, ne jemi të parët që e demonstrojmë këtë teknikë në një mënyrë të shpejtë dhe të xhiros së lartë duke përdorur letrën si një substrat.”

Duke punuar me studentët e doktoratës Yang Gao (i cili fitoi diplomën e tij në maj dhe tani po punon si një studiues postdoktoraturë në Universitetin e Teksasit në Austin), Jihyun Ryu dhe Lin Liu, Choi zhvilloi një pajisje testimi që monitoron vazhdimisht transferimin e elektronit jashtëqelizor të baktereve.

Një ekip mjekësor do të nxjerrë një mostër nga një pacient, shtie bakteret me antibiotikë të ndryshme gjatë disa orë dhe pastaj të matur transferimit norma elektron. Një normë më e ulët do të thoshte që antibiotikët po funksionojnë.

“Hipoteza është se ekspozimi antiviral mund të shkaktojë ndalimin e mjaftueshme për transferimin bakteriale elektronike, kështu që readout nga pajisja do të jetë e mjaftueshme të ndjeshme për të treguar variacione të vogla në prodhim elektrike të shkaktuara nga ndryshimet në efektivitetin antibiotik,” tha Choi.

Pajisja mund të japë rezultate rreth rezistencës ndaj antibiotikëve në vetëm pesë orë, i cili do të shërbejë si një pikë-e-kujdesit mjet i rëndësishëm diagnostikues, sidomos në zonat me burime të kufizuara.

Prototipi – ndërtuar pjesërisht me financim nga Fondacioni Kombëtar i Shkencës dhe Zyra amerikane e Kërkimeve Detare – ka tetë sensorë të shtypura në sipërfaqe të saj letër, por që mund të zgjatet për 64 ose 96 sensorë nëse profesionistët mjekësor të kërkuar për të ndërtuar teste të tjera në pajisje

Duke u bazuar në këtë hulumtim, Choi tashmë e di se ku ai dhe studentët e tij do të donte të shkojnë tjetër: “Edhe pse shumë baktere janë energji-prodhimin, disa patogjene nuk kryejnë transferimin ekstracelular elektron dhe nuk mund të përdoret direkt në platformën tonë. Sidoqoftë, përbërje të ndryshme kimike mund të ndihmojnë në transferimin e elektroneve nga bakteret jo-prodhuese të energjisë elektrike.

“Për shembull, E. coli nuk mund të transferojë elektronet nga brenda qelizës në pjesën e jashtme, por me shtimin e disa komponimeve kimike, ato mund të gjenerojnë energji elektrike. Tani ne jemi duke punuar se si ta bëjmë këtë teknikë të përgjithshme për të gjitha qelizat e baktereve. “