Wyniki
Figura 1. Wzrost bakterii wykazujący niejednorodną wrażliwość na antybiotyki
Zróżnicowana wrażliwość na antybiotyki obserwowana w mieszanych społecznościach bakteryjnych (a nawet między komórkami w obrębie populacji gatunków takich jak Escherichia coli czy Pseudomonas aeruginosa) na standardowych płytkach agarowych odzwierciedla heterogeniczne populacje pochodzące z próbek klinicznych. Podkreśla to potrzebę stosowania platform kompartmentalizujących, zdolnych do rozróżniania odpowiedzi wzrostowych w skali pojedynczej komórki oraz pomiaru tempa podziału, co umożliwia szybki i precyzyjny dobór antybiotyków.
Figura 2. Wytwarzanie mikrożeli metodą mikroprzepływową i ich degradacja pod wpływem światła: (a) tworzenie kropel, (b) światło fioletowe, (c) światło zielone (520 nm) oraz (d) inkubacja w ciemności.
Monodyspersyjne, biokompatybilne mikrożele z mostkami disiarczkowymi zostały zaprojektowane z wykorzystaniem mikrofluidyki w celu umożliwienia zewnętrznie kontrolowanej, indukowanej na żądanie degradacji, przy czym eozyna Y pełni funkcję światłoczułego inicjatora. Mikrożele pozostają stabilne przez co najmniej dwa tygodnie w ciemności, natomiast ekspozycja na łagodne światło zielone (520 nm, 30 mW) powoduje ich całkowitą degradację w czasie około 20 minut.
Figura 3. Świecenie fluorescencyjne kropel po 10 minutowej inkubacji w 37 stopniach Celsjusza
Kulki hydrożelu wrażliwe na temperaturę umożliwiają wytworzenie bioreaktorów o pojemności 100 pL w systemie wielokanałowym, w którym krople są indeksowane za pomocą różnych fluoroforów. Ta dwuetapowa procedura pozwala na wytworzenie do 16 emulsji w ciągu 2,5 minuty, a następnie hodowlę bakterii w celu przeprowadzenia testu wrażliwości na antybiotyki (AST).
Figura 4. Układ mikrofluidyczny zintegrowany z laserami, wykorzystywanymi do detekcji.
Analiza rozpraszania światła przez krople o objętości pikolitra umożliwia ilościową ocenę liczby komórek w każdej kropli. Detekcja na chipie została zoptymalizowana w celu skorelowania określonej liczby komórek (np. 0, 25, 50 i 100 komórek) z sygnałami rozpraszania pochodzącymi z poszczególnych kropli przy przepustowości 1,2 kHz.
Obecne prace w dziedzinie mikroprzepływów koncentrują się na badaniach minimalnego stężenia hamującego (MIC) z wykorzystaniem Escherichia coli i różnych antybiotyków, a ich celem jest znaczne skrócenie czasu badania MIC z kilku dni w przypadku protokołów konwencjonalnych do kilku godzin w przypadku testów opartych na kroplach.
Dotychczas na podstawie wyników uzyskanych w trakcie realizacji projektu przygotowano jedno zgłoszenie patentowe oraz jedną publikację naukową. Ponadto obecnie trwają prace nad kolejnymi czterem publikacjami i jednym zgłoszeniem patentowym, które znajdują się na etapie przygotowania i opracowywania wyników.
Publikacja naukowa
• Krzak J., Garguliński P., Pyzik A., Mignon E., Kamiński T.S., Multiplexed Antibiotic Susceptibility Testing using Vortex-Generated Microdroplets and Fluorescence Encoding. Praca została złożona do recenzji w dniu 31 maja 2026 r. w czasopiśmie Sensors and Actuators: Reports.
Zgłoszenie patentowe
• „Sposób wytwarzania mikrokapsułek o strukturze rdzeń–powłoka, mikrokapsułki otrzymane tym sposobem oraz ich zastosowanie”. Zgłoszenie patentowe zostało złożone w Urzędzie Patentowym Rzeczypospolitej Polskiej w dniu 19 maja 2026 r. i uzyskało numer zgłoszenia P.455786. Twórcami wynalazku są: Józef Krzak, Karol Wojciechowski oraz Tomasz Kamiński.
Wyniki uzyskane w ramach projektu były również regularnie prezentowane na wiodących międzynarodowych konferencjach naukowych poświęconych mikroprzepływom, biologii syntetycznej, diagnostyce oraz automatyzacji badań laboratoryjnych. Umożliwiło to upowszechnienie rezultatów projektu w międzynarodowym środowisku naukowym, uzyskanie informacji zwrotnej od ekspertów oraz nawiązanie nowych kontaktów i współprac badawczych.
• µTAS 2025 – The 29th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences, 2–6 listopada 2025, Adelaide (Australia)
Tomasz Kamiński – wystąpienie ustne: Image-based droplet microfluidic platform for high-throughput and label-free functional characterization of microbial communities.
• SLAS 2026 International Conference & Exhibition, 7–11 lutego 2026, Boston (USA)
Maciej Andrzejewski – poster: Ultra-high throughput droplet microfluidic image-based sorting for selection of proteolytic bacteria.
• Microfluidic Horizons 2026, 18–22 maja 2026, Padwa (Włochy)
Luca Potenza – wystąpienie ustne: Droplet microfluidic multistep platform for high-throughput characterization and active selection of microorganisms.
• SLAS Europe 2026 International Conference & Exhibition, 19–21 maja 2026, Wiedeń (Austria)
Józef Krzak – poster: Multiplexed Antibiotic Susceptibility Testing in Vortex-Generated Microdroplets.
• SLAS Europe 2026 International Conference & Exhibition, 19–21 maja 2026, Wiedeń (Austria)
Paweł Garguliński – poster: Rapid antibiotic susceptibility testing using droplet microfluidics and light-scattering.
• SLAS Europe 2026 International Conference & Exhibition, 19–21 maja 2026, Wiedeń (Austria)
Tomasz Kamiński – poster: Ultra-high throughput droplet microfluidic image-based analysis of bacterial microcultures
• 2026 MPS World Summit, 26–29 maja 2026, Waszyngton (USA)
Elise Mignon – poster: Microfluidic detection of bacteria and rapid MIC determination using droplet-based optical scattering.