Una nueva tecnología detecta la resistencia a los antibióticos en cuestión de minutos
Investigadores de Fraunhofer desarrollan diagnósticos innovadores para detectar la resistencia a los antibióticos en infecciones bacterianas
El rápido aumento de bacterias resistentes a los antibióticos es uno de los retos más acuciantes a los que se enfrenta la salud mundial. Un nuevo proyecto transatlántico de investigación de Fraunhofer pretende contrarrestar estas amenazas con un innovador método de diagnóstico: un sistema microfluídico de pruebas rápidas con Nanotubos de carbono (SWCNT) hará visible la resistencia bacteriana en sólo unos minutos, mucho más rápido que los métodos convencionales.
Con el nuevo método de pruebas rápidas de susceptibilidad a los antibióticos (AST), el efecto de un antibiótico puede determinarse en sólo unos minutos. En lugar de esperar de 8 a 18 horas para el crecimiento bacteriano, como ocurría antes, ahora es posible observar en tiempo real si las bacterias mueren rápidamente bajo la influencia de los antibióticos y el estrés de flujo, un claro signo de eficacia.
© Fraunhofer USA CMI
El uso generalizado e indiscriminado de antibióticos ha provocado la rápida propagación de la resistencia microbiana a los antibióticos. Los gérmenes resistentes a los antibióticos causan unas 700.000 muertes al año en todo el mundo. En muchos de estos casos, los pacientes fueron tratados con antibióticos ineficaces porque la resistencia de los patógenos se detectó demasiado tarde.
Un proyecto de investigación transatlántico de Fraunhofer adopta ahora un nuevo enfoque para desarrollar una plataforma de diagnóstico que permita detectar rápida y fácilmente si un paciente está infectado por bacterias resistentes. El proyecto está dirigido por el Centro Fraunhofer de Innovación en la Fabricación (CMI) de Estados Unidos, con sede en Boston. Junto con el Instituto Fraunhofer de Circuitos y Sistemas Microelectrónicos IMS (Duisburgo) y el Instituto Fraunhofer de Bioingeniería e Interfacial IGB (Stuttgart), se desarrollará en los próximos 18 meses una novedosa plataforma para pruebas fenotípicas rápidas de resistencia a los antibióticos (AST).
Una herramienta AST que puede seguir el ritmo de la velocidad de la infección
"La microbiología clínica necesita urgentemente herramientas AST flexibles y rápidas que puedan seguir el ritmo de la velocidad de la infección", explica Jan Stegemann, director del proyecto en Fraunhofer IMS. "Nuestro objetivo es desarrollar una plataforma funcional que pueda detectar cambios metabólicos como respuesta de estrés celular a un antibiótico mucho antes de que el patógeno muera, apoyando así decisiones de tratamiento tempranas y basadas en la evidencia."
En la actualidad, muchos de los sistemas disponibles en el mercado se basan en el crecimiento celular en placas de microtitulación y requieren entre ocho y 16 horas para producir resultados. Se espera que la nueva plataforma µFLOWDx proporcione resultados utilizables en tan sólo unos minutos, lo que podría revolucionar la investigación, la práctica clínica y los productos farmacéuticos.
El equipo interdisciplinar del proyecto pretende conseguirlo con una solución innovadora. Para permitir una detección rápida, las bacterias procedentes del paciente deben unirse primero a la célula de medición. Para ello, el sistema microfluídico de la plataforma de diagnóstico está equipado con superficies especiales que presentan una gran adherencia a los patógenos. El sistema también contiene sensores ópticos de alta sensibilidad basados en nanotubos de carbono fluorescentes. Si se liberan moléculas que indican estrés celular, como ATP o especies reactivas del oxígeno (H₂O₂), en respuesta a un antibiótico, los sensores cambian su fluorescencia. Esto permite investigar la resistencia microbiana en tiempo real inundando las bacterias adheridas del paciente con antibióticos típicos: si el patógeno es resistente al antibiótico analizado, la señal de fluorescencia del sensor no cambia.
Equipo interdisciplinar del proyecto
Los socios del proyecto aportan sus diferentes áreas de especialización para alcanzar el objetivo deseado: para lograr una alta adhesión bacteriana a la superficie de los microfluidos, Fraunhofer IGB está desarrollando modificaciones adecuadas de la superficie. Para la detección de moléculas de "estrés" celular, Fraunhofer IMS aporta su experiencia en el desarrollo de biosensores ópticos sensibles basados en nanotubos de carbono. Fraunhofer USA CMI integrará ambos componentes en la plataforma microfluídica.
El objetivo del proyecto es producir un prototipo funcional que pueda validarse en condiciones prácticas. También está prevista su comercialización como herramienta de diagnóstico. Los primeros análisis de mercado muestran un gran interés: El segmento de la microbiología clínica está creciendo y está dominado por empresas internacionales líderes, pero no existen soluciones que ofrezcan una velocidad y sensibilidad comparables.
El proyecto se financia como parte del programa interno PACT de Fraunhofer (subvención número 40-11763) para reforzar la investigación transatlántica. Se desarrollará entre el 1 de julio de 2025 y el 31 de diciembre de 2026. Además de los desarrollos tecnológicos deseados, también figuran en la agenda publicaciones conjuntas, apariciones en ferias comerciales y solicitudes de seguimiento para programas de financiación internacionales.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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