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2021-10-07Nuevo ‘biofilmchip’ contra las infecciones bacterianas crónicas

SINC |Investigadores del Instituto de Bioingeniería de Cataluña han desarrollado un chip que, a partir de muestras de pacientes, permite crecer biopelículas bacterianas y analizar su susceptibilidad frente a diferentes antibióticos. Este dispositivo de diagnóstico sencillo y barato puede ayudar a encontrar tratamientos efectivos y personalizados contra infecciones de larga duración.

El 80 % de las infecciones crónicas se asocian al crecimiento de biofilms o biopelículas, comunidades bacterianas que viven en superficies de tejidos vivos o inertes. Este tipo de infecciones son complejas, difíciles de tratar y suelen perdurar por un largo periodo de tiempo, ya que estas biopelículas están embebidas en una matriz que protege a las bacterias de los tratamientos antimicrobianos y del sistema inmune, convirtiéndose así mucho más resistentes a los antibióticos. 

A pesar de su importancia clínica, aún no se ha descrito un método simple y efectivo para diagnosticar la susceptibilidad de este tipo de infecciones a los antibióticos y evaluar nuevas estrategias para su control y erradicación.

Este dispositivo permite crecer biofilms bacterianos a partir de muestras de pacientes y analizar su susceptibilidad frente a diferentes antibióticos  

Ahora, investigadores del Instituto de Bioingeniería de Catalunya (IBEC) han desarrollado un novedoso dispositivo, denominado BiofilmChip, que permite un diagnóstico personalizado y preciso de las infecciones crónicas. 

El sistema permite hacer crecer biofilms en el laboratorio reproduciendo las condiciones que ocurren durante el proceso de infección. Así, se podrá determinar su patrón de resistencia y sensibilidad a diferentes antibióticos e identificar el tratamiento más adecuado, incluso de forma personalizada a cada paciente.

Según sus creadores, el BiofilmChip abre las puertas al estudio y tratamiento de biopelículas, tanto en infecciones crónicas como la fibrosis quística e infecciones pulmonares o urinarias, como en ámbitos relacionados con las contaminaciones de material hospitalario (catéteres, válvulas cardíacas y prótesis) o en la industria alimentaria (superficies y planos de trabajo). 

“Nuestro BiofilmChip permite evaluar la acción de diferentes antibióticos directamente sobre una biopelícula, aproximándose mucho más a lo que ocurre en infecciones reales”, apunta Núria Blanco-Cabra, coautora principal del estudio junta a María José López-Martínez, que añade: “Los resultados demuestran que es una herramienta muy útil para determinar la susceptibilidad de biofilms a antibióticos y que se podría implementar fácilmente en los hospitales”.

Este trabajo, publicado en la revista Biofilms and Microbiomes con el apoyo de la Fundación “la Caixa”, está liderado por el investigador Eduard Torrents del IBEC y la Universidad de Barcelona, en colaboración con Josep Samitier, también del IBEC, y Maite Martin, del Hospital Universitario Vall d´Hebron en Barcelona.

El BiofilmChip abre las puertas al estudio y tratamiento de biopelículas en infecciones como la fibrosis quística, las pulmonares o urinarias, y relacionados con contaminaciones de material hospitalario (catéteres, válvulas cardíacas y prótesis) o de la industria alimentaria 

Hasta la fecha no se ha descrito ningún antibiótico capaz de erradicar las biopelículas, entre otras cosas por la falta de un sistema in vitro realmente efectivo que permita la investigación y el desarrollo de nuevas moléculas antibiofilm. De hecho, el mal uso de los antibióticos sumado a las infecciones crónicas producidas por biopelículas, está llevando a un aumento de las resistencias bacterianas. 

El BiofilmChip permite el cultivo del biofilm como tal, con toda la comunidad bacteriana que lo compone, a diferencia de los métodos clásicos de microbiología donde se cultivan las bacterias por separado en placas individuales. Este punto es crucial, ya que las bacterias presentan susceptibilidades muy distintas al mismo antibiótico si se encuentran aisladas o formando parte de una biopelícula. 

Investigación con bacterias de pacientes con fibrosis quística 

En colaboración con el Hospital Vall d´Hebron, los investigadores han hecho crecer en el BiofilmChip las bacterias contenidas en muestras de esputo de pacientes con fibrosis quística. Es una plataforma de microfluídica que permite llevar al biofilm no solo los nutrientes y compuestos necesarios para su crecimiento, sino también los diferentes antibióticos que se quieran analizar. 

Se ha integrado un electrodo para determinar el crecimiento bacteriano y la respuesta del biofilm a un antibiótico o tratamiento mediante la detección de parámetros eléctricos  

En este dispositivo se ha integrado un electrodo para determinar el crecimiento bacteriano y la respuesta del biofilm a un antibiótico o tratamiento mediante la detección de parámetros eléctricos (impedancia).

Al mismo tiempo, el dispositivo permite la observación de la biopelícula al microscopio sin previa manipulación. La utilización del BiofilmChip es simple y no requiere una infraestructura compleja para su funcionamiento, de modo que se podría emplear de forma rutinaria en los laboratorios de microbiología clínica o en la industria.


Referencia:

Núria Blanco-Cabra, Maria José López-Martínez et al. “A new BiofilmChip device for testing biofilm formation and antibiotic susceptibility”. Biofilms and Microbiomes, 2021

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