Opis projektu

Tytuł projektu

“Opracowanie szybkiej i multipleksowej metody oznaczania lekooporności bakterii za pomocą technologii mikroprzepływów kroplowych“

Opis

Oporność na antybiotyki stanowi jedno z najpilniejszych wyzwań współczesnej medycyny, jednak obecnie stosowane metody diagnostyczne nadal wymagają wielu godzin, a nawet dni, aby określić, czy zakażenie bakteryjne jest wrażliwe na dany antybiotyk. Niniejszy projekt ma na celu przezwyciężenie tego ograniczenia poprzez opracowanie pilotażowej technologii umożliwiającej ocenę lekooporności bakterii w czasie krótszym niż 60 minut, z wykorzystaniem unikalnych zalet mikrofluidyki kroplowej.

Mikrofluidyka umożliwia tworzenie setek tysięcy bioreaktorów o objętości pikolitrów, z których każdy stanowi izolowane mikrośrodowisko, w którym pojedyncza komórka bakteryjna może zostać enkapsulowana, hodowana i monitorowana. Tak daleko posunięta miniaturyzacja znacząco zwiększa przepustowość, jednocześnie skracając czas potrzebny do zaobserwowania wczesnych zdarzeń biologicznych. Kluczowe zalety tego podejścia — wysoka gęstość reakcji, rozdzielczość na poziomie pojedynczej komórki oraz precyzyjna kontrola chemiczna — przedstawiono na rys. 1.

Bazując na wstępnych badaniach wykazujących możliwość detekcji niewielkich populacji bakterii w kroplach o objętości 100 pL, projekt zakłada dalsze zwiększenie czułości, docelowo do poziomu umożliwiającego wykrywanie rozpraszania światła przez pojedyncze komórki. Osiągnięcie takiej czułości pozwoliłoby na obserwację pierwszych podziałów bakterii, co umożliwi szybkie określenie, czy wzrost komórek zachodzi w obecności antybiotyku.

Ogólny schemat postępowania przedstawiono na rys. 2. Bakterie są enkapsulowane w monodyspersyjnych kroplach, poddawane krótkiej inkubacji, a następnie kierowane do mikrofluidycznego układu detekcyjnego, w którym ultraszybkie pomiary optyczne rejestrują sygnał rozpraszania generowany przez komórki. W optymalnym scenariuszu każda komórka generuje wykrywalne zdarzenie rozpraszania, co umożliwia rozróżnienie populacji zahamowanych i rosnących już po jednym lub dwóch podziałach.

Poprzez integrację wysokoprzepustowego generowania kropli, czułej detekcji optycznej oraz zaawansowanej analizy danych, projekt ma na celu stworzenie jednego z najszybszych fenotypowych testów wrażliwości na antybiotyki. Opracowana technologia ma umożliwiać jednoczesne wyznaczanie klinicznie istotnych wartości minimalnego stężenia hamującego (MIC) dla wielu antybiotyków, z szybkością i precyzją wymaganą w rzeczywistych zastosowaniach diagnostycznych.