Biosensore per scoprire livelli di antibiotici tramite respiro sviluppato da scienziati

Abstract grafico (credito: DOI: 10.1002/adma.202104555 | Biosensor‐Enabled Multiplexed On‐Site Therapeutic Drug Monitoring of Antibiotics - Ates - - Advanced Materials - Wiley Online Library)

Un biosensore per rilevare il livello di antibiotici nel corpo umano è stato sviluppato per la prima volta da un team di scienziati dell’Università di Friburgo. Il sensore è stato testato su modelli animali tramite campioni di sangue, di saliva, di urina e finanche del respiro.
Ed è proprio il rilevamento dei livelli di antibiotici tramite il respiro la novità di questo biosensore. È la prima volta che si dimostra che un rilevamento del genere può essere fatto attraverso il respiro nei mammiferi.

Chip multiplex che consente l’analisi di campioni di diversa natura

Si tratta di un chip multiplex che consente l’analisi di campioni di diversa natura. Un biosensore del genere potrebbe essere un contributo importante per quanto riguarda la diffusione dei cosiddetti “superbatteri”, ossia quei batteri sempre più resistenti agli antibiotici.
Testato su sangue, plasma, saliva, urina e respiro di maiale, il biosensore offriva risultati molto accurati, simili ai processi standard che oggi si usano nei laboratori medici per capire i livelli di antibiotici nel corpo.

Possibile determinare livelli anche a concentrazioni molto piccole

Come spiega Can Dincer, ricercatore del FIT Freiburg Center for Interactive Materials and Bioinspired Technologies, uno degli autori principali dello studio, fino ad oggi il massimo che si poteva fare era rilevare tracce piccole di antibiotici nel respiro. Con questo nuovo chip microfluidico, dotato di proteine sintetiche, è possibile invece determinare livelli anche a concentrazioni molto piccole tramite l’analisi del condensato del respiro.

Il funzionamento del biosensore

Le proteine sintetiche servono per riconoscere gli antibiotici beta-lattamici, ad esempio la penicillina. Rilevato l’antibiotico, si genera un piccolo cambiamento di corrente nel sensore e più il livello di antibiotico è alto, meno corrente si genera a causa della creazione del prodotto enzimatico.

Battere i batteri giocando loro stesso gioco

L’intero processo è basato su una particolare proteina recettrice naturale presente all’interno di batteri che questi ultimi usano proprio per rilevare gli antibiotici che per loro sono naturalmente una minaccia. Come spiega Wilfried Weber, un professore di biologia sintetica e un altro membro del team di studio, lui e i suoi colleghi stanno tentando di battere i batteri giocando il loro stesso gioco.

Il problema degli antibiotici

I livelli di antibiotici nel corpo umano devono essere infatti mantenuti ad un certo livello (antibioterapia personalizzata) e ciò vale soprattutto per quei pazienti che hanno delle infezioni gravi, ad esempio sepsi. Troppi antibiotici possono causare l’insorgere della resistenza dei batteri e dunque l’inutilità dei farmaci utilizzati per contrastarli. Monitorare in maniera così precisa i livelli di antibiotici nei pazienti risulterebbe dunque un vantaggio grandissimo.

Note e approfondimenti

  1. Antibiotic levels measurable in breath for first time – Aktuelle Nachrichten von der Technischen Fakultät (IA)
  2. Biosensor‐Enabled Multiplexed On‐Site Therapeutic Drug Monitoring of Antibiotics – Ates – – Advanced Materials – Wiley Online Library (IA) (DOI: 10.1002/adma.202104555)

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