Bakteri yang resistan terhadap antibiotik dapat menyebabkan infeksi yang mengancam jiwa yang hampir tidak mungkin diobati dengan obat yang ada. Akibatnya, penyakit umum seperti infeksi saluran kemih atau luka kulit menjadi risiko kesehatan. Oleh karena itu para peneliti bekerja pada sensor yang dengan cepat mengidentifikasi kuman resisten dan merekomendasikan pengobatan yang efisien.
Penyebaran superbug yang tahan antibiotik menjatuhkan perawatan kesehatan di seluruh dunia menjadi krisis. Diperkirakan bahwa jumlah korban bakteri multi-resistan pada tahun 2028 akan setinggi sebelum penemuan penisilin 100 tahun sebelumnya, dengan biaya mencapai miliaran. Organisasi Kesehatan Dunia (WHO) menyebut “pandemi diam” salah satu ancaman terbesar terhadap kesehatan global.
Pengembangan resistensi didorong oleh penggunaan antibiotik tanpa tergesa -gesa tanpa patogen yang mendasarinya telah diidentifikasi sebelumnya. Ini tidak sepenuhnya tidak dapat dipahami: waktu berharga hilang selama diagnosis menggunakan metode yang memakan waktu, sehingga dalam situasi darurat, misalnya, sering diputuskan untuk tidak menunggu hasil laboratorium yang relevan. Hasil yang mungkin: pengobatan tetap tidak efektif, dan risiko perkembangan resistensi lebih lanjut meningkat. Oleh karena itu, para peneliti bekerja sama dengan mitra klinis pada alat diagnostik inovatif seperti sensor yang dapat mendeteksi patogen resisten lebih cepat dan memungkinkan pengobatan khusus di waktu yang tepat.
Bakteri yang resistan terhadap multi-obat sangat umum pada infeksi yang didapat di rumah sakit seperti pneumonia. Salah satu patogen yang dapat menyebabkan pneumonia seperti itu Klebsiella pneumoniae. Peneliti EMPA Giorgia Giovannini dari membran biomimetik dan laboratorium tekstil saat ini bekerja dengan Rumah Sakit Kantonal St. Gallen untuk mengembangkan sensor untuk superbug ini yang memancarkan cahaya fluoresen ketika a Klebsiella Infeksi hadir.
Plester memperingatkan luka kuman luka yang terinfeksi juga merupakan area penting aplikasi untuk diagnosis patogen resisten yang cepat dan tepat. Mereka tidak hanya menyebabkan rasa sakit dan kerusakan jaringan – mereka juga merupakan tempat berkembang biak untuk superbug yang tahan antibiotik. Sebuah tim yang dipimpin oleh peneliti EMPA Luciano Boesel dan Giorgia Giovannini sekarang meluncurkan proyek bersama dengan Rumah Sakit Kantonal St. Gallen di mana mereka ingin mengembangkan ganti luka multi-sensor. Ini didasarkan pada nanopartikel silika yang tertanam dalam hidrogel tahan yang terbuat dari polimer biokompatibel. Teknologi sensor harus diintegrasikan langsung ke dalam bahan ganti. Nanopartikel difungsikan dengan zat yang secara khusus dapat menunjukkan metabolit bakteri tertentu. Sensor dirancang untuk bereaksi terhadap patogen luka yang sangat mengerikan seperti Staphylococcus aureus dan menunjukkan perubahan keseimbangan asam-basa pada luka. Selain itu, mereka harus menunjukkan risiko resistensi antibiotik. Karena kuman luka yang sangat patogen dilengkapi dengan enzim spesifik, beta-laktamase, yang mereka gunakan untuk menonaktifkan antibiotik tertentu, sensor mengandung pewarna yang dipecah oleh enzim ini. Jika bakteri yang resisten pada luka menghasilkan enzim, sensor memberikan peringatan yang jelas dengan bersinar di bawah cahaya UV. Dalam praktik klinis sehari-hari, sensor luka dengan demikian memungkinkan diagnosis yang cepat dan hemat biaya dan perawatan luka yang dipersonalisasi. Proyek ini dapat diluncurkan berkat sumbangan murah hati dari Philipp dan Henny Bender Foundation, Blumenau-Léonie Hartmann Foundation, Hans Groeber Foundation dan Räschle Foundation.
Sensor bereaksi terhadap enzim urease, yang dihasilkan bakteri. Dalam proyek “Doorstep”, para peneliti sedang mengerjakan partikel polimer yang mengelilingi pewarna neon. Jika urease bakteri menguraikan polimer, pewarna dapat mengembangkan luminositasnya. Metode diagnostik harus bekerja dengan swab tenggorokan atau sampel dahak. Ini akan memungkinkan untuk mengidentifikasi patogen yang menyebabkan pneumonia dalam beberapa jam, bukan beberapa hari.
Jumlah spesies bakteri multi-resistan terus meningkat. Bakteri yang menyebabkan kematian akibat resistensi antibiotik termasuk Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Streptococcus pneumoniae, Acinetobacter baumannii dan Pseudomonas aeruginosa. Penggunaan antibiotik yang salah dan berlebihan mempercepat penyebaran superbug. Pada 2019, patogen semacam itu terkait dengan sekitar lima juta kematian. Oleh karena itu, Organisasi Kesehatan Dunia (WHO) telah menyatakan mereka sebagai prioritas untuk penelitian dan pengembangan. Ilustrasi: EMPA
Anggota jahat lainnya dari kerajaan bakteri adalah Pseudomonas aeruginosa. Bakteri berbentuk batang ini dapat menyebabkan berbagai penyakit, termasuk infeksi saluran kemih, misalnya melalui kateter urin selama masa tinggal di rumah sakit. Dan patogen ini sering resisten terhadap berbagai antibiotik. Oleh karena itu, tim peneliti dari EMPA dan ETH Zurich telah mengembangkan metode menggunakan nanopartikel magnetik yang mendeteksi bakteri dengan cepat dan tepat. Karena partikel magnetik digabungkan dengan blok bangunan protein yang bereaksi secara eksklusif Pseudomonas aeruginosasel -sel bakteri pada akhirnya dapat secara khusus “memancing” dari sampel urin menggunakan medan magnet.
Pada langkah berikutnya, sensitivitas patogen terhadap berbagai antibiotik dianalisis menggunakan metode chemiluminescence. Jika ada bakteri resisten dalam tabung reaksi, sampel memancarkan cahaya. Namun, jika kuman dapat dibunuh dengan antibiotik, tetap gelap. “Secara keseluruhan, uji resistensi membutuhkan waktu sekitar 30 menit – dibandingkan dengan beberapa hari untuk budidaya klasik kultur bakteri,” kata Qun Ren, pemimpin kelompok di Laboratorium Biointerfaces EMPA di St. Gallen. Hal ini memungkinkan untuk menentukan terapi antibiotik yang sesuai dalam waktu singkat – dan dengan demikian mencegah perkembangan resistensi lebih lanjut.
Dana Masa Depan EMPA
Zukunftsfonds dari EMPA sedang mencari sumbangan pribadi untuk proyek penelitian dan bakat yang luar biasa yang belum (belum) didukung di tempat lain.
Jika Anda juga ingin memberikan kontribusi pada proyek, Anda dapat menemukan formulir donasi kami di sini.
