Impressora antiga ajuda cientistas a detectar bactérias no sangue
20 de março de 2023 — Quando uma infecção bacteriana atinge a corrente sanguínea, cada segundo é crítico. A vida do paciente está em jogo. No entanto, exames de sangue para identificar bactérias levam horas a dias. Enquanto esperam, os médicos muitas vezes prescrevem antibióticos de amplo espectro na esperança de matar qualquer germe que possa estar com defeito.
Em breve, esse tempo de espera poderá diminuir significativamente, permitindo que os profissionais de saúde se concentrem mais rapidamente no melhor antibiótico para cada infecção – graças a uma inovação da Universidade de Stanford que identifica bactérias em segundos.
O método de ponta baseia-se na tecnologia da velha escola: uma impressora a jato de tinta, semelhante ao tipo que você pode ter em casa, exceto que esta foi modificada para imprimir sangue em vez de tinta.
Esta “bioimpressora” cospe pequenas gotas de sangue rapidamente – mais de 1.000 por segundo. Acenda um laser nas gotas – usando uma técnica de imagem baseada em luz chamada espectroscopia Raman – e a “impressão digital” celular única da bactéria é revelada.
O tamanho muito pequeno da amostra – cada gota tem dois trilionésimos de litro, ou cerca de um bilhão de vezes menor que uma gota de chuva – facilita a detecção de bactérias. Amostras menores significam menos células, então os técnicos de laboratório podem separar mais rapidamente o espectro bacteriano de outros componentes, como glóbulos vermelhos e glóbulos brancos.
Para aumentar ainda mais a eficiência, os pesquisadores adicionaram nanopartículas de ouro, que se ligam às bactérias, servindo como antenas para focar a luz. O aprendizado de máquina – um tipo de inteligência artificial – ajuda a interpretar o espectro da luz e identificar qual impressão digital combina com qual bactéria.
“Acabou sendo um período histórico realmente interessante, onde pudemos juntar as peças de diferentes tecnologias, incluindo nanofotônica, impressão e inteligência artificial, para ajudar a acelerar a identificação de bactérias nessas amostras complexas”, disse a autora do estudo, Jennifer Dionne, PhD, professor associado de ciência e engenharia de materiais em Stanford.
Compare isso com o teste de hemocultura em hospitais, onde leva dias para que as células bacterianas cresçam e se multipliquem dentro de uma grande máquina que se parece com uma geladeira. Para algumas bactérias, como as que causam tuberculose, as culturas levam semanas.
Em seguida, mais testes são necessários para identificar quais antibióticos irão acabar com a infecção. A nova tecnologia de Stanford também pode acelerar esse processo.
“A promessa de nossa técnica é que você não precisa ter uma cultura de células para colocar o antibiótico por cima”, diz Dionne. “O que estamos descobrindo é que, a partir do espalhamento Raman, podemos usá-lo para identificar – mesmo sem incubar com antibióticos – a qual droga a bactéria responderia, e isso é realmente emocionante”.
Se os pacientes puderem receber o antibiótico mais adequado para a infecção, provavelmente terão melhores resultados.
“As hemoculturas normalmente levam de 48 a 72 horas para voltar, e então você baseia suas decisões clínicas e ajusta os antibióticos com base nessas hemoculturas”, diz Richard Watkins, MD, médico de doenças infecciosas e professor de medicina no Nordeste de Ohio Medical Universidade. (Watkins não estava envolvido no estudo.)
“Às vezes, apesar do seu melhor palpite, você está errado”, diz Watkins, “e, obviamente, o paciente pode ter um resultado adverso. Portanto, se você puder diagnosticar o patógeno mais cedo, isso é ideal. Qualquer tecnologia que permita aos médicos fazer isso é definitivamente um progresso e um passo à frente.”
Em escala global, essa tecnologia pode ajudar a reduzir o uso excessivo de antibióticos de amplo espectro, o que contribui para a resistência antimicrobiana, uma ameaça emergente à saúde, diz Dionne.
A equipe está trabalhando para desenvolver ainda mais a tecnologia em um instrumento do tamanho de uma caixa de sapatos e, com mais testes, comercializar o produto. Isso pode levar alguns anos.
Essa tecnologia também tem potencial além das infecções da corrente sanguínea. Pode ser usado para identificar bactérias em outros fluidos, como em águas residuais ou alimentos contaminados.
