Bakterielle Infektionen sind immer schwieriger zu behandeln, da sie immer resistenter gegen Antibiotika werden. Es wird sogar vorhergesagt, dass die antimikrobielle Resistenz bis 2050 eine größere Krise für die Menschheit darstellen wird als Krebs. Hätten die Ärzte eine Möglichkeit, die Bakterien schneller zu identifizieren, könnten sie ein gezieltes Antibiotikum statt eines Breitspektrum-Medikaments verschreiben und so die Ausbreitung dieser Epidemie verlangsamen.
Das derzeitige Verfahren zur Bestimmung der Antibiotika-Empfindlichkeit ist für die Patienten nachteilig. Je nach Situation muss ein Patient behandelt werden, bevor er die tatsächlichen Ergebnisse eines Infektionstests erhält, und es müssen Breitbandantibiotika verschrieben werden, die oft die spezifischen Bakterien oder Viren nicht abtöten. Wenn dieser Prozess verkürzt werden kann, sind die Ärzte in der Lage, den Patienten mit gezielten Antibiotika für seine spezifische Infektion zu behandeln und so die Genesung zu beschleunigen und gleichzeitig das Risiko von Resistenzen durch Fortschritte in der Biotechnologie zu verringern.
Das Israelische Institut für Technologie [Technion] hat erkannt, wie wichtig es ist, die Erkennung der Anfälligkeit für Antibiotika zu beschleunigen.Das israelische Institut für Technologie [Technion] hat erkannt, wie wichtig es ist, die Erkennung von Antibiotika-Empfindlichkeiten zu beschleunigen, und entwickelt ein Lab-on-a-Chip, das innerhalb von 2 Stunden Ergebnisse liefern kann. Dies wird durch optische Sensoren erreicht, die Bakterien viel schneller identifizieren und überwachen können als die derzeitige Technologie, die Flüssigkeiten verwendet.
Heidi Leonard, Doktorandin unter der Leitung von Prof. Ester Segal am Technion Israel Institute of Technology (Ester Segal Lab), wandte sich an Potomac Photonics, ein Mikrofertigungsunternehmen in den Vereinigten Staaten, um beim Bau dieser Geräte zu helfen. Die Herausforderung bestand darin, die Forschungsarbeiten ihrer Gruppe aus dem Labor zu übertragen und ein tatsächliches mikrofluidisches Gerät als Prototyp für das Endprodukt zu bauen. Außerdem sollten die Geräte ergonomischer und wirtschaftlicher werden. Mit einer Grundfläche von nur 25 mm x 75 mm erfordern die Lab-on-a-Chip-Geräte des Technion sehr kleine Löcher, Kanäle und die Integration von Sensoren, die sehr genau bearbeitet, ausgerichtet und zusammengesetzt werden müssen.
Die Mikrofertigungstechnologien von Potomac Photonics waren perfekt geeignet, um dieses Gerät präzise, schnell und kostengünstig herzustellen. Durch den Einsatz von Lasern, Mikro-CNC-Maschinen und kundenspezifischen Ausrichtungsvorrichtungen wurden Geräte, deren Herstellung normalerweise Wochen oder sogar Monate dauern kann, in weniger als einer Woche fertiggestellt. Frau Leonard kommentierte nach der Übergabe der Geräte: "Es gibt viele Technologien, die auf dem Papier gut klingen, aber wenn man erfährt, wie sie wirklich ausgeführt werden, sind sie ziemlich umständlich. Diese Geräte bringen uns dem Einsatz unserer Technologie im Krankenhaus einen sehr großen Schritt näher."
Zusammen mit dem Ingenieurteam von Potomac Photonics war ich stolz darauf, an diesem Projekt mitzuarbeiten. Die Anfälligkeit und Resistenz gegen Antibiotika hat meine Familie persönlich betroffen, da meine Mutter dreimal Krebs überlebt hat und aufgrund ihres geschwächten Immunsystems häufig krank wird. Oft musste sie Wochen im Krankenhaus verbringen, um sich von verschiedenen bakteriellen Infektionen zu erholen. Wenn die Ärzte in der Lage sind, die Bakterien schneller zu identifizieren, wird ihre Genesung schneller und weniger schmerzhaft verlaufen.
Potomac plant, auch in Zukunft Innovationen in diesem Bereich zu fördern. Technion wird die Chips testen, die wir für sie hergestellt haben, und uns Feedback geben, damit wir diese Geräte schließlich in großen Stückzahlen herstellen können.
Jacob Adelstein ist ein Schüler der Beth Tfiloh High School in Baltimore. Er hat im Labor von Potomac Photonics an diesem Projekt gearbeitet und den Forscher am Technion zu dieser Anwendung befragt.
