Printer Jadul Membantu Para Ilmuwan Menemukan Bakteri dalam Darah


20 Maret 2023 — Saat infeksi bakteri mencapai aliran darah, setiap detik sangatlah penting. Nyawa pasien dipertaruhkan. Namun tes darah untuk mengidentifikasi bakteri membutuhkan waktu berjam-jam hingga berhari-hari. Sambil menunggu, dokter sering meresepkan antibiotik spektrum luas dengan harapan dapat membunuh kuman apa pun yang menjadi penyebabnya.

Suatu hari nanti, waktu tunggu itu dapat menyusut secara signifikan, memungkinkan penyedia layanan kesehatan untuk lebih cepat menemukan antibiotik terbaik untuk setiap infeksi – berkat inovasi dari Stanford University yang mengidentifikasi bakteri dalam hitungan detik.

Metode mutakhir bergantung pada teknologi jadul: printer inkjet, mirip dengan jenis yang mungkin Anda miliki di rumah, kecuali yang ini telah dimodifikasi untuk mencetak darah, bukan tinta.

“Bioprinter” ini mengeluarkan tetesan kecil darah dengan cepat – lebih dari 1.000 per detik. Bersinar laser pada tetesan – menggunakan teknik pencitraan berbasis cahaya yang disebut spektroskopi Raman – dan “sidik jari” seluler bakteri yang unik terungkap.

Ukuran sampel yang sangat kecil – setiap tetes berukuran dua per triliun liter, atau sekitar satu miliar kali lebih kecil dari tetesan air hujan – memudahkan bakteri bercak. Sampel yang lebih kecil berarti lebih sedikit sel, sehingga teknisi lab dapat lebih cepat memisahkan spektrum bakteri dari komponen lain, seperti sel darah merah dan sel darah putih.

Untuk lebih meningkatkan efisiensi, para peneliti menambahkan partikel nano emas, yang menempel pada bakteri, berfungsi seperti antena untuk memfokuskan cahaya. Pembelajaran mesin – sejenis kecerdasan buatan – membantu menafsirkan spektrum cahaya dan mengidentifikasi sidik jari mana yang cocok dengan bakteri mana.

“Akhirnya menjadi periode sejarah yang sangat menarik di mana kami dapat menyatukan potongan-potongan dari berbagai teknologi, termasuk nanofotonik, percetakan, dan kecerdasan buatan, untuk membantu mempercepat identifikasi bakteri dalam sampel kompleks ini,” kata penulis studi Jennifer Dionne, PhD, profesor ilmu dan teknik material di Stanford.

Bandingkan dengan tes kultur darah di rumah sakit, di mana sel bakteri membutuhkan waktu berhari-hari untuk tumbuh dan berkembang biak di dalam mesin besar yang terlihat seperti lemari es. Untuk beberapa bakteri, seperti jenis yang menyebabkan tuberkulosis, pembiakan membutuhkan waktu berminggu-minggu.

Kemudian pengujian lebih lanjut diperlukan untuk mengidentifikasi antibiotik mana yang akan menghentikan infeksi. Teknologi baru dari Stanford juga dapat mempercepat proses ini.

“Janji dari teknik kami adalah Anda tidak perlu memiliki biakan sel untuk meletakkan antibiotik di atasnya,” kata Dionne. “Apa yang kami temukan adalah bahwa dari hamburan Raman, kami dapat menggunakannya untuk mengidentifikasi — bahkan tanpa inkubasi dengan antibiotik — obat mana yang akan ditanggapi oleh bakteri, dan itu sangat menarik.”

Jika pasien dapat menerima antibiotik yang paling cocok untuk infeksi mereka, kemungkinan besar mereka akan mendapatkan hasil yang lebih baik.

“Kultur darah biasanya membutuhkan waktu 48 hingga 72 jam untuk kembali, dan kemudian Anda mendasarkan keputusan klinis Anda dan menyesuaikan antibiotik berdasarkan kultur darah tersebut,” kata Richard Watkins, MD, seorang dokter penyakit menular dan profesor kedokteran di Northeast Ohio Medical. Universitas. (Watkins tidak terlibat dalam penelitian ini.)

“Terkadang, terlepas dari tebakan terbaik Anda, Anda salah,” kata Watkins, “dan jelas, pasien dapat memperoleh hasil yang merugikan. Jadi, jika Anda dapat mendiagnosis patogen lebih cepat, itu ideal. Teknologi apa pun yang memungkinkan dokter untuk melakukan itu pasti merupakan kemajuan dan langkah maju.”

Pada skala global, teknologi ini dapat membantu mengurangi penggunaan berlebihan antibiotik spektrum luas, yang berkontribusi terhadap resistensi antimikroba, ancaman kesehatan yang muncul, kata Dionne.

Tim bekerja untuk mengembangkan teknologi lebih lanjut menjadi instrumen seukuran kotak sepatu dan, dengan pengujian lebih lanjut, mengkomersialkan produk tersebut. Itu bisa memakan waktu beberapa tahun.

Teknologi ini juga memiliki potensi di luar infeksi aliran darah. Ini dapat digunakan untuk mengidentifikasi bakteri dalam cairan lain, seperti air limbah atau makanan yang terkontaminasi.


Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *