Une nouvelle technologie permet de détecter la résistance aux antibiotiques en quelques minutes
Des chercheurs du Fraunhofer mettent au point des diagnostics innovants pour détecter la résistance aux antibiotiques dans les infections bactériennes
L'augmentation rapide du nombre de bactéries résistantes aux antibiotiques est l'un des défis les plus urgents auxquels est confrontée la santé mondiale. Un nouveau projet de recherche transatlantique du Fraunhofer vise à contrer ces menaces par une approche diagnostique innovante : un système de test rapide microfluidique utilisant des Nanotubes de carbone (SWCNT) rendra la résistance bactérienne visible en quelques minutes seulement, soit beaucoup plus rapidement que les méthodes conventionnelles.
La nouvelle méthode d'antibiogramme rapide (AST) permet de déterminer l'effet d'un antibiotique en quelques minutes seulement. Au lieu d'attendre 8 à 18 heures pour la croissance bactérienne, comme c'était le cas auparavant, il est maintenant possible d'observer en temps réel si les bactéries meurent rapidement sous l'influence des antibiotiques et du stress de flux, ce qui est un signe clair d'efficacité.
© Fraunhofer USA CMI
L'utilisation généralisée et indiscriminée des antibiotiques a entraîné une propagation rapide de la résistance microbienne aux antibiotiques. Les germes résistants aux antibiotiques sont à l'origine d'environ 700 000 décès dans le monde chaque année. Dans de nombreux cas, les patients ont été traités avec des antibiotiques inefficaces parce que la résistance des agents pathogènes a été détectée trop tard.
Un projet de recherche transatlantique du Fraunhofer adopte désormais une nouvelle approche pour mettre au point une plateforme de diagnostic capable de détecter rapidement et facilement si un patient est infecté par des bactéries résistantes. Le projet est dirigé par le Fraunhofer USA Center for Manufacturing Innovation (CMI), basé à Boston. En collaboration avec l'Institut Fraunhofer pour les circuits et systèmes microélectroniques IMS (Duisbourg) et l'Institut Fraunhofer pour l'ingénierie interfaciale et biologique IGB (Stuttgart), une nouvelle plateforme pour les tests phénotypiques rapides de résistance aux antibiotiques (AST) sera mise au point au cours des 18 prochains mois.
Un outil de test de résistance aux antibiotiques capable de suivre la vitesse de l'infection
"La microbiologie clinique a un besoin urgent d'outils AST flexibles et rapides, capables de suivre le rythme de l'infection", explique Jan Stegemann, chef de projet au Fraunhofer IMS. "Notre objectif est de développer une plateforme fonctionnelle capable de détecter les changements métaboliques en tant que réponse cellulaire au stress provoqué par un antibiotique bien avant la mort de l'agent pathogène, ce qui permettrait de prendre des décisions thérapeutiques précoces et fondées sur des données probantes.
Actuellement, de nombreux systèmes disponibles dans le commerce sont basés sur la croissance cellulaire dans des plaques de microtitration et nécessitent huit à seize heures pour produire des résultats. La nouvelle plateforme µFLOWDx devrait permettre d'obtenir des résultats exploitables en quelques minutes seulement, ce qui pourrait révolutionner la recherche, la pratique clinique et les produits pharmaceutiques.
L'équipe de projet interdisciplinaire vise à atteindre cet objectif grâce à une solution innovante. Pour permettre une détection rapide, les bactéries provenant du patient doivent d'abord être liées à la cellule de mesure. À cette fin, le système microfluidique de la plateforme de diagnostic est équipé de surfaces spéciales qui présentent une forte adhérence aux agents pathogènes. Le système contient également des capteurs optiques très sensibles basés sur des nanotubes de carbone fluorescents. Si des molécules indiquant un stress cellulaire, telles que l'ATP ou les espèces réactives de l'oxygène (H₂O₂), sont libérées en réponse à un antibiotique, les capteurs changent de fluorescence. Cela permet d'étudier la résistance microbienne en temps réel en inondant les bactéries adhérentes du patient avec des antibiotiques typiques : si l'agent pathogène est résistant à l'antibiotique testé, le signal de fluorescence du capteur ne change pas.
Équipe de projet interdisciplinaire
Les partenaires du projet mettent à profit leurs différents domaines d'expertise pour atteindre l'objectif visé : pour obtenir une forte adhésion bactérienne à la surface de la microfluidique, le Fraunhofer IGB met au point des modifications de surface appropriées. Pour la détection des molécules de "stress" cellulaire, le Fraunhofer IMS apporte son expertise dans le développement de biocapteurs optiques sensibles basés sur des nanotubes de carbone. Les deux composants seront intégrés dans la plateforme microfluidique par Fraunhofer USA CMI.
Le projet vise à produire un prototype fonctionnel qui pourra être validé dans des conditions pratiques. La commercialisation en tant qu'outil de diagnostic est également prévue. Les premières analyses de marché montrent un niveau d'intérêt élevé : Le segment de la microbiologie clinique est en pleine croissance et dominé par des entreprises internationales de premier plan, mais il n'existe pas de solutions offrant une vitesse et une sensibilité comparables.
Le projet est financé dans le cadre du programme interne PACT de Fraunhofer (numéro de subvention 40-11763) visant à renforcer la recherche transatlantique. Il se déroulera du 1er juillet 2025 au 31 décembre 2026. Outre les développements technologiques souhaités, des publications conjointes, des participations à des foires commerciales et des demandes de suivi pour des programmes de financement internationaux sont également à l'ordre du jour.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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