El 80% de les infeccions cròniques s’associen al creixement de biofilms o biopel·lícules. Es tracta de comunitats bacterianes de diferents espècies que es formen i viuen en superfícies de teixits vius o inerts. Aquest tipus d’infeccions són complexes, difícils de tractar i solen perdurar per un llarg període de temps, ja que els biofilms estan encastats en una matriu que protegeix els bacteris dels tractaments antimicrobians i del sistema immune, convertint-se així molt més resistents als antibiòtics. Malgrat la importància clínica de les infeccions produïdes per biofilms, encara no s’ha descrit un mètode simple i efectiu per a diagnosticar la seva susceptibilitat a antibiòtics i avaluar noves estratègies per al seu control i erradicació.
Ara, investigadors de l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC), liderats per Eduard Torrents, investigador principal del grup “Infeccions bacterianes i teràpies antimicrobianes” i professor de la Universitat de Barcelona (UB), en col·laboració amb Josep Samitier, investigador principal del grup “Nanobioingeniería” de l’IBEC, i Maite Martin, de l’Hospital Universitari Vall d’Hebron a Barcelona, han desenvolupat un nou dispositiu, denominat BiofilmChip, que permet un diagnòstic personalitzat i precís de les infeccions cròniques. Aquest treball ha estat publicat recentment en la revista del grup Nature, Biofilms and Microbiomes, i compta amb el suport de la Fundació “la Caixa” per al seu desenvolupament.
Aquest nou dispositiu permetrà fer créixer biofilms en el laboratori reproduint les condicions que ocorren durant el procés d’infecció. Així, es podrà determinar el seu patró de resistència i sensibilitat a diferents antibiòtics i identificar el tractament més adequat, fins i tot de forma personalitzada a cada pacient.
El BiofilmChip obre les portes a l’estudi i tractament de biofilms, tant en infeccions cròniques com la fibrosi quística i infeccions pulmonars o urinàries, com en àmbits relacionats amb les contaminacions de material hospitalari (catèters, vàlvules cardíaques i pròtesis) o en la indústria alimentària (superfícies i plans de treball).
BiofilmChip: una nova manera de lluitar contra les infeccions produïdes per biofilms
El mal ús dels antibiòtics sumat a les infeccions cròniques produïdes per biofilms, està portant a un augment de les resistències bacterianes. Fins avui no s’ha descrit cap antibiòtic capaç d’erradicar els biofilms, entre altres coses per la falta d’un sistema in vitro realment efectiu que permeti la recerca i el desenvolupament de noves molècules antibiofilm.
El BiofilmChip permet el cultiu del biofilm com a tal, amb tota la comunitat bacteriana que el forma, a diferència dels mètodes clàssics de microbiologia on es cultiven els bacteris per separat en plaques individuals. Aquest punt és crucial, ja que els bacteris presenten susceptibilitats molt diferents al mateix antibiòtic si es troben aïllades o formant part d’un biofilm.
El nostre BiofilmChip permet avaluar l’acció de diferents antibiòtics directament sobre un biofilm, aproximant-se molt més al que passa en infeccions reals.
Núria Blanco-Cabra, coautora principal de l’estudi
En col·laboració amb l’Hospital Vall d’Hebron, els investigadors han fet créixer en el BiofilmChip els bacteris continguts en mostres d’esput de pacients amb fibrosi quística. El BiofilmChip és una plataforma de microfluídica que permet portar al biofilm no sols els nutrients i compostos necessaris per al seu creixement, sinó també els diferents antibiòtics que es vulguin analitzar.
En aquest dispositiu s’ha integrat un elèctrode que permet determinar el creixement bacterià i la resposta del biofilm a un antibiòtic o tractament, mitjançant la detecció de paràmetres elèctrics (impedància). Al mateix temps, el dispositiu permet l’observació del biofilm al microscopi sense prèvia manipulació. La utilització del BiofilmChip és simple i no requereix una infraestructura complexa per al seu funcionament, de manera que es podria emprar de manera rutinària en els laboratoris de microbiologia clínica o en la indústria.
Els resultats que vam obtenir amb el BiofilmChip demostren que és una eina molt útil per a determinar la susceptibilitat de biofilms a antibiòtics i que es podria implementar fàcilment als hospitals.
Maria José López-Martínez, coautora principal de l’estudi
Article de referència: Núria Blanco-Cabra, Maria José López-Martínez, Betsy Verónica Arévalo-Jaimes, María Teresa Martin-Gómez, Josep Samitier, Eduard Torrents. A new BiofilmChip device for testing biofilm formation and antibiotic susceptibility. npj Biofilms and Microbiomes (2021) 7:62.
