Un chip contra las infecciones bacterianas crónicas

El 80% de las infecciones crónicas se asocian al crecimiento de biofilms o biopelículas. Se trata de comunidades bacterianas de distintas especies que se forman y viven en superficies de tejidos vivos o inertes. Este tipo de infecciones son complejas, difíciles de tratar y suelen perdurar por un largo periodo de tiempo, ya que los biofilms están incorporados en una matriz que protege a las bacterias de los tratamientos antimicrobianos y del sistema inmune, convirtiéndose así mucho más resistentes a los antibióticos.

A pesar de la importancia clínica de las infecciones producidas por biofilms, aún no se ha descrito un método simple y efectivo para diagnosticar su susceptibilidad a antibióticos y evaluar nuevas estrategias para su control y erradicación.

Ahora, unos investigadores del Instituto de Bioingeniería de Catalunya (IBEC), liderados por Eduard Torrents, investigador principal del grupo “Infecciones bacterianas y terapias antimicrobianas” y profesor de la Universidad de Barcelona (UB), en colaboración con Josep Samitier, investigador principal del grupo “Nanobioingeniería” del IBEC, y Maite Martin, del Hospital Universitario Vall d’Hebron en Barcelona, han desarrollado un novedoso dispositivo, denominado BiofilmChip, que permite un diagnóstico personalizado y preciso de las infecciones crónicas.

Este nuevo dispositivo permitirá hacer crecer biofilms en el laboratorio reproduciendo las condiciones que ocurren durante el proceso de infección. Así, se podrá determinar su patrón de resistencia y sensibilidad a diferentes antibióticos e identificar el tratamiento más adecuado, incluso de forma personalizada a cada paciente.

Eduard Torrents (izquierda) y Núria Blanco-Cabra, primera autora del trabajo, sosteniendo el chip. (Foto: IBEC)

El BiofilmChip abre las puertas al estudio y tratamiento de biofilms, tanto en infecciones crónicas como la fibrosis quística e infecciones pulmonares o urinarias, como en ámbitos relacionados con las contaminaciones de material hospitalario (catéteres, válvulas cardíacas y prótesis) o en la industria alimentaria (superficies y planos de trabajo).

El mal uso de los antibióticos sumado a las infecciones crónicas producidas por biofilms, está llevando a un aumento de las resistencias bacterianas. Hasta la fecha no se ha descrito ningún antibiótico capaz de erradicar los biofilms, entre otras cosas por la falta de un sistema in vitro realmente efectivo que permita la investigación y el desarrollo de nuevas moléculas antibiofilm.

El BiofilmChip permite el cultivo del biofilm como tal, con toda la comunidad bacteriana que lo compone, a diferencia de los métodos clásicos de microbiología donde se cultivan las bacterias por separado en placas individuales. Este punto es crucial, ya que las bacterias presentan susceptibilidades muy distintas al mismo antibiótico si se encuentran aisladas o formando parte de un biofilm.

En colaboración con el Hospital Vall d’Hebron, los investigadores han hecho crecer en el BiofilmChip las bacterias contenidas en muestras de esputo de pacientes con fibrosis quística. El BiofilmChip es una plataforma de microfluídica que permite llevar al biofilm no solo los nutrientes y compuestos necesarios para su crecimiento, sino también los diferentes antibióticos que se quieran analizar.

En este dispositivo se ha integrado un electrodo que permite determinar el crecimiento bacteriano y la respuesta del biofilm a un antibiótico o tratamiento, mediante la detección de parámetros eléctricos (impedancia). Al mismo tiempo, el dispositivo permite la observación del biofilm al microscopio sin previa manipulación. La utilización del BiofilmChip es simple y no requiere una infraestructura compleja para su funcionamiento, de modo que se podría emplear de forma rutinaria en los laboratorios de microbiología clínica o en la industria.

El equipo de Torrents expone los detalles técnicos del nuevo dispositivo en la revista académica Biofilms and Microbiomes, bajo el título “A new BiofilmChip device for testing biofilm formation and antibiotic susceptibility”. (Fuente: IBEC)