Sensores contra superbacterias
Peligroso aumento de la resistencia a los antimicrobianos: detecte más rápidamente los patógenos resistentes e inicie a tiempo un tratamiento personalizado
Las bacterias resistentes a los antibióticos pueden causar infecciones potencialmente mortales que son casi imposibles de tratar con la medicación existente. Como consecuencia, enfermedades comunes como las infecciones urinarias o las heridas cutáneas se están convirtiendo en un riesgo para la salud. Por ello, los investigadores del Empa trabajan en sensores que identifiquen rápidamente los gérmenes resistentes y recomienden un tratamiento eficaz.
La propagación de superbacterias resistentes a los antibióticos está sumiendo a la sanidad mundial en una crisis. Se calcula que el número de víctimas de bacterias multirresistentes en 2028 será tan elevado como antes del descubrimiento de la penicilina, 100 años antes, y que los costes ascenderán a miles de millones. La Organización Mundial de la Salud (OMS) califica esta "pandemia silenciosa" de una de las mayores amenazas para la salud mundial.
El desarrollo de resistencias se ve alimentado por el uso precipitado de antibióticos sin que se haya identificado previamente el patógeno subyacente. Esto no es del todo incomprensible: Durante el diagnóstico se pierde un tiempo precioso utilizando métodos lentos, de modo que en situaciones de emergencia, por ejemplo, a menudo se decide no esperar a los resultados de laboratorio pertinentes. El posible resultado: El tratamiento sigue siendo ineficaz y aumenta el riesgo de que se desarrollen más resistencias. Por ello, los investigadores de Empa están trabajando con socios clínicos en herramientas de diagnóstico innovadoras, como sensores, capaces de detectar patógenos resistentes con mayor rapidez y permitir un tratamiento personalizado a tiempo.
Un sensor de luz indica neumonía
Las bacterias multirresistentes son especialmente frecuentes en infecciones hospitalarias como la neumonía. Uno de los patógenos que pueden causar este tipo de neumonía es la Klebsiella pneumoniae. La investigadora del Empa Giorgia Giovannini, del laboratorio de Membranas Biomiméticas y Textiles, colabora actualmente con el Hospital Cantonal de St. Gallen en el desarrollo de un sensor de esta superbacteria que emite luz fluorescente cuando hay una infección por Klebsiella.
El sensor reacciona a la enzima ureasa, que produce la bacteria. En el proyecto "Doorstep", los investigadores trabajan con partículas de polímero que rodean un colorante fluorescente. Si la ureasa bacteriana descompone el polímero, el tinte puede desarrollar su luminosidad. El método de diagnóstico debería funcionar con un hisopo de garganta o una muestra de esputo. Esto permitiría identificar los agentes patógenos causantes de la neumonía en unas horas en lugar de varios días.
El yeso advierte de los gérmenes de las heridas
Las heridas infectadas son también un importante campo de aplicación para el diagnóstico rápido y preciso de patógenos resistentes. No sólo causan dolor y daños en los tejidos, sino que también son un caldo de cultivo para las superbacterias resistentes a los antibióticos. Un equipo dirigido por los investigadores del Empa Luciano Boesel y Giorgia Giovannini ha puesto en marcha un proyecto en colaboración con el Hospital Cantonal de San Gall en el que quieren desarrollar un apósito multisensor para heridas. Se basa en nanopartículas de sílice incrustadas en un hidrogel resistente fabricado con polímeros biocompatibles. La tecnología de sensores se integrará directamente en el material del apósito. Las nanopartículas están funcionalizadas con sustancias que pueden indicar específicamente los metabolitos de determinadas bacterias.
Los sensores están diseñados para reaccionar ante patógenos especialmente temibles en las heridas, como el Staphylococcus aureus, e indicar un cambio en el equilibrio ácido-base de la herida. Además, deberían indicar el riesgo de resistencia a los antibióticos. Dado que los gérmenes altamente patógenos de las heridas están dotados de una enzima específica, la betalactamasa, que utilizan para inactivar determinados antibióticos, el sensor contiene colorantes que son descompuestos por esta enzima. Si las bacterias resistentes de la herida producen la enzima, el sensor emite una clara advertencia al brillar bajo la luz ultravioleta. En la práctica clínica diaria, el sensor de heridas permite así un diagnóstico rápido y rentable y un tratamiento personalizado de las heridas. El proyecto pudo ponerse en marcha gracias a las generosas donaciones de la Fundación Philipp y Henny Bender, la Fundación Blumenau-Léonie Hartmann, la Fundación Hans Groeber y la Fundación Räschle.
Fácil detección en muestras de orina
Otro desagradable miembro del reino bacteriano es Pseudomonas aeruginosa. Esta bacteria en forma de bastón puede causar diversas enfermedades, entre ellas infecciones del tracto urinario, por ejemplo a través de sondas urinarias durante una estancia hospitalaria. Y estos patógenos suelen ser resistentes a diversos antibióticos. Por ello, un equipo de investigadores del Empa y la ETH de Zúrich ha desarrollado un método que utiliza nanopartículas magnéticas para detectar las bacterias con rapidez y precisión. Como las partículas magnéticas están acopladas a bloques de proteínas que reaccionan exclusivamente con Pseudomonas aeruginosa, las células bacterianas pueden "pescarse" específicamente en muestras de orina utilizando un campo magnético.
En el siguiente paso, se analiza la sensibilidad de los patógenos a diversos antibióticos mediante un método de quimioluminiscencia. Si hay bacterias resistentes en el tubo de ensayo, la muestra emite luz. Sin embargo, si los gérmenes pueden eliminarse con antibióticos, permanece oscura. "En total, la prueba de resistencia dura unos 30 minutos, frente a los varios días que lleva un cultivo clásico de bacterias", explica Qun Ren, jefe de grupo del laboratorio de Biointerfaces de Empa en St. Esto permite determinar en poco tiempo la terapia antibiótica adecuada y evitar así el desarrollo de nuevas resistencias".
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.
Publicación original
Fei Pan, Stefanie Altenried, Subas Scheibler, Alexandre H.C. Anthis, Qun Ren; "Specific capture of Pseudomonas aeruginosa for rapid detection of antimicrobial resistance in urinary tract infections"; Biosensors and Bioelectronics, Volume 222
Werner C. Albrich, Christian R. Kahlert, Susanne Nigg, Luciano F. Boesel, Giorgia Giovannini; "Fluorescent Probe for the pH-Independent Rapid and Sensitive Direct Detection of Urease-Producing Bacteria"; Analytical Chemistry, Volume 96, 2024-12-16
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