Impresora de la vieja escuela ayuda a los científicos a detectar bacterias en la sangre

20 de marzo de 2023: cuando una infección bacteriana llega al torrente sanguíneo, cada segundo cuenta. La vida del paciente está en juego. Sin embargo, los análisis de sangre para identificar la bacteria tardan de horas a días. Mientras esperan, los médicos a menudo prescriben antibióticos de amplio espectro con la esperanza de matar cualquier germen que pueda ser responsable.

Algún día, ese tiempo de espera podría reducirse drásticamente, lo que permitiría a los proveedores de atención médica concentrarse más rápidamente en el mejor antibiótico para cada infección, gracias a una innovación de la Universidad de Stanford que identifica bacterias en segundos.

El método sofisticado se basa en la tecnología de la vieja escuela: una impresora de inyección de tinta, similar a las que podría tener en casa, excepto que esta impresora ha sido modificada para imprimir sangre en lugar de tinta.

Esta «bioimpresora» escupe pequeñas gotas de sangre rápidamente, más de 1000 por segundo. Haga brillar un láser en las gotas, utilizando una técnica de imagen basada en la luz llamada espectroscopia Raman, y descubra la «huella digital» celular única de la bacteria.

El tamaño de muestra muy pequeño (cada gota es 2 billonésimas de litro, o alrededor de mil millones de veces más pequeña que una gota de lluvia) hace que las bacterias sean más fáciles de detectar. Las muestras más pequeñas significan menos células, por lo que las técnicas de laboratorio pueden separar los espectros bacterianos de otros componentes más rápidamente, como los glóbulos rojos y los glóbulos blancos.

Para aumentar aún más la eficiencia, los investigadores agregaron nanopartículas de oro, que se adhieren a las bacterias y actúan como antenas para enfocar la luz. El aprendizaje automático, un tipo de inteligencia artificial, ayuda a interpretar el espectro de luz y determinar qué huella dactilar coincide con qué bacteria.

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«Terminamos teniendo este período histórico realmente interesante en el que pudimos juntar piezas de diferentes tecnologías, incluida la nanotecnología, la impresión y la inteligencia artificial, para ayudar a acelerar la identificación de bacterias en estas muestras complejas», dice la autora del estudio, Jennifer Dune. Ph.D., Profesor Asociado de Ciencia e Ingeniería de Materiales en la Universidad de Stanford.

Compare eso con las pruebas de cultivos de sangre en los hospitales, donde las células bacterianas tardan días en crecer y multiplicarse dentro de una gran máquina similar a un refrigerador. Para algunas bacterias, como las especies que causan la tuberculosis, los cultivos tardan semanas.

Entonces se necesitan más pruebas para determinar qué antibiótico calmará la infección. La nueva tecnología de Stanford también puede acelerar este proceso.

«La promesa de nuestro método es que no es necesario trasplantar células para poner el antibiótico encima», dice Dionne. «Lo que encontramos es que a partir de la dispersión Raman, podemos usar eso para determinar, incluso sin una incubadora de antibióticos, a qué medicamento responderá la bacteria, y eso es realmente emocionante».

Si los pacientes pueden recibir el antibiótico más apropiado para su infección, es probable que tengan un mejor resultado.

dice Richard Watkins, MD, médico especialista en enfermedades infecciosas y profesor de medicina en la Universidad Médica del Noreste de Ohio. (Watkins no participó en el estudio).

«A veces, a pesar de su mejor suposición, se equivoca y, obviamente, un paciente puede tener un resultado adverso”, dice Watkins. «Entonces, si puede diagnosticar el patógeno antes, eso es ideal. Cualquier tecnología que permita a los médicos hacerlo es definitivamente un paso adelante.»

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A nivel mundial, esta tecnología podría ayudar a reducir el uso excesivo generalizado de antibióticos, lo que contribuye a la resistencia a los antimicrobianos, una amenaza emergente para la salud, dice Dion.

El equipo está trabajando para desarrollar aún más la tecnología hasta convertirla en una herramienta del tamaño de una caja de zapatos y, con más pruebas, el producto se comercializa. Esto puede tomar algunos años.

Esta tecnología también tiene potencial más allá de las infecciones del torrente sanguíneo. Se puede utilizar para identificar bacterias en otros líquidos, como aguas residuales o alimentos contaminados.

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