17.01.2019
Spektroskopische Bestimmung der Antibiotikaempfindlichkeit innerhalb von 3,5 Stunden auf einem Mikrofluidik-Chip
Ute Neugebauer , Ulrich-Christian Schröder, Prof. Jürgen Popp , Leibniz-Institut für Photonische Technologien (IPHT)
In Zeiten steigender Antibiotikaresistenzen sind neue und präzise Methoden dringend erforderlich, mit denen die Antibiotikaempfindlichkeit von infektionsauslösenden Krankheitserregern innerhalb weniger Stunden bestimmt werden kann. Etablierte Methoden der mikrobiologischen Praxis sind sehr genau und kostengünstig. Sie basieren jedoch auf der Kultivierung von Bakterien aus der Patientenprobe und benötigen somit mindestens einen Tag, oft sogar bis zu zwei oder drei Tage. Eine Kultivierung ist notwendig, um genügend biologisches Material des bakteriellen Erregers für nachfolgende Tests zu erzeugen.
In diesem Report stellen wir einen integrierten mikrofluidischen Aufbau vor, der Bakterien in verdünnten Suspensionen lokal anreichert, um sie anschließend spektroskopisch zu charakterisieren. Auf diese Weise stehen innerhalb von 3,5 Stunden Informationen über die Antibiotikaresistenz zur Verfügung, die dem behandelnden Arzt helfen können, dem Patienten eine bedarfsgerechte, schmalbandige Antibiotikatherapie zu verschreiben.
Der integrierte mikrofluidische Aufbau ermöglicht, Bakterien direkt aus verdünnten Suspensionen (bspw. Urinproben von Patienten) zu erfassen und den Erreger einschließlich seiner antibiotischen Empfindlichkeit markierungs- und zerstörungsfrei Raman-spektroskopisch zu charakterisieren. Vorteile dieses mikrofluidischen Aufbaus sind die minimale Probenvorbereitung vor dem Aufbringen der Probe auf den Chip und die automatisierte Probenverarbeitung auf dem Chip, was für den Bediener minimale aktive Bearbeitung und minimale Interaktionszeit mit infektiösem Material bedeutet. Gleichzeitig können genaue Ergebnisse aus der spektroskopischen Analyse innerhalb kürzester Zeit gewonnen werden, wodurch die Bestimmung der Antibio-tikaempfindlichkeit beschleunigt wird, um resistente Stämme innerhalb weniger Stunden (< 3,5 Stunden einschließlich aller Präparationsschritte) zu identifizieren.