Un biosensor económico suministra un diagnóstico rápido de las infecciones bacterianas

El hecho de no diagnosticar las etapas tempranas y críticas de las infecciones bacterianas puede ser perjudicial para la salud de un paciente y potencialmente mortal. Los métodos existentes para diagnosticar infecciones y realizar pruebas de sensibilidad a los antibióticos (AST, por sus siglas en inglés) sufren de un proceso laborioso y largo, que suele demorar de 2 a 5 días para poder reportar resultados exactos y confiables.

Los bioingenieros canadienses que trabajan con la Universidad de la Columbia Británica Okanagan (Kelowna, BC, Canadá) han desarrollado un biosensor microfluídico de microondas para dispositivos rápidos, sin contacto y no invasivos para el análisis de la concentración y el crecimiento de Escherichia coli (E. coli) en medios líquidos de diferentes pH con el fin de aumentar la eficacia de las prácticas de microbiología clínica. El equipo ensayó su dispositivo a través de la determinación de la cantidad de bacterias presentes en una variedad de muestras en varios escenarios. Los escenarios se parecían a los encontrados en los laboratorios de microbiología clínica.

La interfaz de capa delgada entre el canal microfluídico y el resonador de microondas mejoró significativamente la sensibilidad de detección. El chip microfluídico, fabricado con litografía blanda estándar, se inyectó con muestras bacterianas y se incorporó con un sensor resonador de anillo microtira de microondas con una frecuencia de operación de 2,5 GHz y un factor de calidad inicial de 83 para detectar la concentración y el crecimiento de las bacterias. El resonador tenía un área de separación de acoplamiento de 1,5 × 1,5 mm2 a partir de su región sensible.

La presencia de diferentes concentraciones de bacterias en diferentes soluciones de pH se verificó a través de la detección de los cambios en la amplitud resonante y las respuestas de frecuencia del sistema de microondas. El dispositivo sensor demostró una respuesta casi inmediata a los cambios en la concentración de las bacterias y una sensibilidad máxima de 3,4 MHz en comparación con un valor logarítmico de la concentración de bacterias. La transparencia óptica mínima preparada de las bacterias se analizó a un valor de OD600 de 0.003. Se demostró una respuesta altamente lineal para detectar la concentración de bacterias a diversos valores de pH.

Mohammad Hossein Zarifi, PhD, profesor asistente y coautor del estudio, dijo: “El dispositivo es capaz de detectar bacterias rápidamente y además, protege la interacción de esas bacterias con los antibióticos. Los resultados combinados brindan a los profesionales de la salud más información de la que tienen actualmente disponible, lo que les ayuda a avanzar para determinar tratamientos exactos. Este biosensor representa un paso importante hacia adelante en la mejora del flujo de trabajo complejo de las pruebas de susceptibilidad a los antibióticos y proporciona una detección rápida y automatizada de bacterias, así como también la detección de la proliferación de bacterias en respuesta a los antibióticos”. El estudio fue publicado en octubre 25 de 2018 en la revista Scientific Reports.

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Universidad de la Columbia Británica Okanagan