Nova tecnologia detecta a resistência aos antibióticos em minutos
Investigadores da Fraunhofer desenvolvem diagnósticos inovadores para detetar a resistência aos antibióticos em infecções bacterianas
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O rápido aumento do número de bactérias resistentes aos antibióticos é um dos desafios mais prementes que a saúde mundial enfrenta. Um novo projeto de investigação transatlântico da Fraunhofer visa combater estas ameaças com uma abordagem de diagnóstico inovadora: um sistema de teste rápido microfluídico que utiliza nanotubos de carbono (SWCNT) tornará visível a resistência bacteriana em apenas alguns minutos, significativamente mais rápido do que os métodos convencionais.
Com o novo método de teste rápido de suscetibilidade a antibióticos (AST), o efeito de um antibiótico pode ser determinado em apenas alguns minutos. Em vez de esperar 8 a 18 horas pelo crescimento bacteriano, como acontecia anteriormente, é agora possível observar em tempo real se as bactérias morrem rapidamente sob a influência dos antibióticos e do stress do fluxo, um sinal claro de eficácia.
© Fraunhofer USA CMI
A utilização generalizada e indiscriminada de antibióticos levou à rápida disseminação da resistência microbiana aos antibióticos. Os germes resistentes aos antibióticos causam anualmente cerca de 700 000 mortes em todo o mundo. Em muitos destes casos, os doentes foram tratados com antibióticos ineficazes porque a resistência dos agentes patogénicos foi detectada demasiado tarde.
Um projeto de investigação transatlântico da Fraunhofer está agora a adotar uma nova abordagem para desenvolver uma plataforma de diagnóstico que pode detetar rápida e facilmente se um paciente está infetado com bactérias resistentes. O projeto é liderado pelo Fraunhofer USA Center for Manufacturing Innovation (CMI), com sede em Boston. Juntamente com o Instituto Fraunhofer de Circuitos e Sistemas Microelectrónicos IMS (Duisburg) e o Instituto Fraunhofer de Interfaciais e Bioengenharia IGB (Estugarda), será desenvolvida nos próximos 18 meses uma nova plataforma para testes fenotípicos rápidos de resistência aos antibióticos (AST).
Uma ferramenta AST que pode acompanhar a velocidade da infeção
"A microbiologia clínica necessita urgentemente de ferramentas AST flexíveis e rápidas que possam acompanhar a velocidade da infeção", explica Jan Stegemann, gestor de projeto no Fraunhofer IMS. "O nosso objetivo é desenvolver uma plataforma funcional que possa detetar alterações metabólicas como resposta ao stress celular a um antibiótico muito antes de o agente patogénico morrer, apoiando assim decisões de tratamento precoces e baseadas em provas."
Atualmente, muitos sistemas disponíveis no mercado baseiam-se no crescimento celular em placas de microtitulação e requerem oito a 16 horas para produzir resultados. Espera-se que a nova plataforma µFLOWDx produza resultados utilizáveis em apenas alguns minutos, revolucionando potencialmente a investigação, a prática clínica e os produtos farmacêuticos.
A equipa interdisciplinar do projeto pretende alcançar este objetivo com uma solução inovadora. Para permitir uma deteção rápida, as bactérias provenientes do paciente devem primeiro ser ligadas à célula de medição. Para tal, o sistema microfluídico da plataforma de diagnóstico está equipado com superfícies especiais que apresentam uma elevada adesão aos agentes patogénicos. O sistema contém também sensores ópticos altamente sensíveis baseados em nanotubos de carbono fluorescentes. Se as moléculas que indicam o stress celular, como o ATP ou as espécies reactivas de oxigénio (H₂O₂), forem libertadas em resposta a um antibiótico, os sensores alteram a sua fluorescência. Isto permite investigar a resistência microbiana em tempo real, inundando as bactérias aderentes do doente com antibióticos típicos: se o agente patogénico for resistente ao antibiótico testado, o sinal de fluorescência do sensor não se altera.
Equipa interdisciplinar do projeto
Os parceiros do projeto contribuem com as suas diferentes áreas de especialização para atingir o objetivo desejado: Para conseguir uma elevada adesão bacteriana à superfície dos microfluídicos, o Fraunhofer IGB está a desenvolver modificações de superfície adequadas. Para a deteção de moléculas de "stress" celular, o Fraunhofer IMS contribui com a sua experiência no desenvolvimento de biossensores ópticos sensíveis baseados em nanotubos de carbono. Ambos os componentes serão integrados na plataforma microfluídica pelo Fraunhofer USA CMI.
O projeto visa produzir um protótipo funcional que possa ser validado em condições práticas. Está também planeada a comercialização como ferramenta de diagnóstico. As primeiras análises de mercado revelam um elevado nível de interesse: O segmento da microbiologia clínica está a crescer e é dominado por empresas líderes internacionais, mas não existem soluções que ofereçam uma velocidade e sensibilidade comparáveis.
O projeto é financiado como parte do programa interno PACT da Fraunhofer (número de subsídio 40-11763) para reforçar a investigação transatlântica. O projeto decorrerá de 1 de julho de 2025 a 31 de dezembro de 2026. Para além dos desenvolvimentos tecnológicos desejados, estão também previstas publicações conjuntas, participações em feiras e candidaturas a programas de financiamento internacionais.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
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