17 de Septiembre de 2021
Microbiología

Un chip permite estudiar infecciones bacterianas crónicas

El dispositivo, fácil de usar y de bajo coste, abre la posibilidad de hallar nuevos fármacos contra los biofilms.

Detalle del sistema BiofilmChip. [Blanco- Cabra et al. /Instituto de Bioingeniería de Cataluña]

Investigadores del Instituto de Bioingeniería de Cataluña han diseñado un nuevo dispositivo para estudiar la formación de biofilms bacterianos y evaluar su susceptibilidad a los antibióticos. «Las infecciones causadas por bacterias que crecen en forma de biofilms resultan mucho más difíciles de erradicar. Los microorganismos proliferan embebidos en una matriz extracelular que los protege ante la acción de los fármacos y el sistema inmunitario», explica a Investigación y Ciencia, Eduard Torrents, líder del estudio, publicado por la revista npj Biofilms and Microbiomes, en el que también han participado científicos de otros centros de investigación españoles. «Por ello, la dosis de antibiótico necesaria para combatir las biopelículas puede llegar a ser 1000 veces superior a la administrada en una infección aguda, ocasionada por bacterias libres», prosigue el investigador.

Hasta la fecha, no existe ningún tratamiento específico contra estos ecosistemas microbianos formados por una o más especies de bacterias. Asimismo, la comunidad científica tampoco dispone de sistemas que reproduzcan de forma fiel la formación de los biofilms y permitan hallar una estrategia terapéutica. «Los modelos actuales son estáticos. Es decir, el aporte de nutrientes al tapete bacteriano es limitado, algo que no ocurre en el organismo humano. Los métodos dinámicos resuelven esta limitación, pero requieren de una gran infraestructura, reactivos y personal cualificado, hecho que dispara su coste y dificulta su uso rutinario en el laboratorio de un hospital», cuenta Torrents. «Sin embargo, nuestro dispositivo, al que hemos llamado BiofilmChip, es barato y fácil de utilizar».

 

Pruebas y más pruebas

Antes de dar con el diseño óptimo y definitivo del BiofilmChip, los investigadores construyeron varios prototipos de distintos tamaños y características. «Estos chips son sistemas microfluídicos, donde las biopelículas crecen en cámaras de tamaño reducido, bañadas por cantidades muy pequeñas de fluidos. Pero, a pesar de requerir poco espacio y reactivos, los dispositivos son muy sensibles a variaciones de flujo», señala Torrents. Tras múltiples pruebas, el equipo concluyó que el chip debía tener una cámara rectangular, de dos milímetros de ancho y diez de largo, con una altura de 150 micrómetros para asegurar la formación correcta y uniforme de los biofilms. «Además, le añadimos una pre-cámara de dos milímetros de diámetro para minimizar las perturbaciones ocasionadas por las manipulaciones manuales, como la inoculación o el análisis de la muestra».

Los investigadores Eduard Torrents y Núria Blanco Cabra, co-autora del trabajo, sostienen el BiofilmChip en el laboratorio. [Instituto de Bioingeniería de Cataluña]

El siguiente paso fue evaluar la utilidad del dispositivo en muestras de pacientes. Para ello, los investigadores recogieron esputos de personas afectadas por fibrosis quística, una enfermedad pulmonar caracterizada por la acumulación de moco en los pulmones y otros tejidos. Dicha acumulación ocasiona infecciones pulmonares crónicas, normalmente en forma de biofilm. «La gran ventaja del chip respecto a los métodos de cultivo en placas de Petri, que se realizan de rutina en los hospitales, es que reproducen el desarrollo de la biopelícula, así como la interacción entre las distintas especies que la conforman. En cambio, durante el crecimiento convencional en placas, algunos de estos microorganismos pueden perderse, por lo que el modelo que obtenemos es incompleto y dificulta investigar nuevos tratamientos», comenta Torrents.

Y es que el objetivo final del equipo es poder usar el dispositivo para estudiar de forma personalizada las infecciones por biofilms y hallar la mejor estrategia terapéutica para cada paciente.

Marta Pulido Salgado

Referencia: «A new BiofilmChip device for testing biofilm formation and antibiotic susceptibility», de N. Blanco-Cabra et al., en npj Biofilms and Microbiomes. 7: 62, publicado el 3 de agosto de 2021.

Los boletines de Investigación y Ciencia

Elige qué contenidos quieres recibir.