Un dispositif permet de détecter les superbactéries
Les infections bactériennes sont devenues l’un des plus grands problèmes de santé dans le monde, et une étude récente montre que les patients atteints de COVID-19 ont beaucoup plus de chances de contracter des infections bactériennes secondaires, ce qui augmente considérablement le taux de mortalité.
Un facteur qui ralentit la lutte contre les bactéries résistantes aux antibiotiques est le temps nécessaire pour les dépister. La méthode classique utilise des bactéries extraites d’un patient et compare des échantillons de laboratoire cultivés avec et sans antibiotiques, mais les résultats peuvent prendre un à deux jours, ce qui augmente le taux de mortalité, la durée du séjour à l’hôpital et le coût global des soins.
Tester la sensibilité aux antibiotiques des bactéries
La lutte contre les infections n’est cependant pas une tâche facile. « Il est nécessaire de mettre au point une méthode de test de sensibilité aux antibiotiques et de proposer des lignes directrices efficaces pour traiter ces infections ».
Cette nouvelle recherche, repose sur les mêmes principes que les piles : le transfert d’électrons bactériens, un processus chimique que certains microorganismes utilisent pour la croissance, l’entretien général des cellules et l’échange d’informations avec les microorganismes environnants.
« Nous tirons parti de cet événement biochimique pour mettre au point une nouvelle technique permettant d’évaluer l’efficacité des antibiotiques contre les bactéries sans surveiller l’ensemble de leur croissance », a déclaré M. Choi. « Pour autant que je sache, nous sommes les premiers à démontrer cette technique de manière rapide et à haut débit, en utilisant le papier comme substrat ».
En collaboration avec les doctorants Yang Gao, Jihyun Ryu et Lin Liu, M. Choi a mis au point un dispositif de test qui surveille en permanence le transfert d’électrons extracellulaire des bactéries.
Une équipe médicale extrayait un échantillon d’un patient, inoculait les bactéries avec divers antibiotiques pendant quelques heures et mesurait ensuite le taux de transfert d’électrons. Un taux inférieur signifierait que les antibiotiques sont efficaces.
Des variations dans la production électrique
« L’hypothèse est que l’exposition à l’antiviral pourrait provoquer une inhibition suffisante du transfert d’électrons de la bactérie, de sorte que la lecture de l’appareil serait assez sensible pour montrer de petites variations dans la production électrique, causées par des changements dans l’efficacité des antibiotiques », a déclaré M. Choi.
Cet appareil pourrait fournir des résultats sur la résistance aux antibiotiques en cinq heures seulement, ce qui constituerait un outil de diagnostic important, en particulier dans les régions aux ressources limitées.
Le prototype, comporte huit capteurs imprimés sur sa surface en papier, mais il pourrait être étendu à 64 ou 96 capteurs si les professionnels de la santé voulaient intégrer d’autres tests dans l’appareil.
En s’appuyant sur ces recherches, Choi sait déjà où lui et ses étudiants aimeraient aller ensuite : bien que de nombreuses bactéries soient productrices d’énergie, certains pathogènes n’effectuent pas de transfert extracellulaire d’électrons et ne peuvent donc pas être utilisés directement dans notre plateforme.
Généraliser cette technique à toutes les bactéries
« Par exemple, E. coli ne peut pas transférer d’électrons de l’intérieur de la cellule vers l’extérieur, mais avec l’ajout de certains composés chimiques, ils peuvent produire de l’électricité. Nous travaillons maintenant sur la manière de généraliser cette technique à toutes les cellules bactériennes ».
Cette recherche a été publiée dans Biosensors and Bioelectronics.
Source : Binghamton University
Crédit photo : StockPhotoSecrets