20 mars 2023 – Lorsqu’une infection bactérienne atteint la circulation sanguine, chaque seconde compte. La vie du patient est en jeu. Cependant, les tests sanguins pour détecter les bactéries prennent des heures ou des jours. Pendant que vous attendez, les médecins prescrivent souvent des antibiotiques à large spectre dans l’espoir de tuer toute bactérie qui pourrait être le coupable.
Un jour prochain, ce temps d’attente pourrait être considérablement réduit, permettant aux prestataires de soins de santé de se concentrer plus rapidement sur le meilleur antibiotique pour chaque infection, grâce à une innovation de l’Université de Stanford qui identifie les bactéries en quelques secondes.
La principale méthode repose sur la technologie de la vieille école. une imprimante à jet d’encre similaire à celle de la maison, sauf que celle-ci a été modifiée pour imprimer du sang au lieu de l’encre.
Cette “bio-imprimante” crache rapidement de minuscules gouttes de sang en plus de 1 000 secondes. Faites briller un laser sur les gouttelettes à l’aide d’une technique d’imagerie basée sur la lumière appelée spectroscopie Raman, et l’« empreinte » cellulaire unique de la bactérie est révélée.
La très petite taille de l’échantillon – chaque gouttelette mesure deux billionièmes de litre, soit environ un milliard de fois plus petite qu’une goutte de pluie – rend la bactérie facile à détecter. Des échantillons plus petits signifient moins de cellules, de sorte que les technologies de laboratoire peuvent séparer plus rapidement le spectre bactérien des autres composants, tels que les globules rouges et les globules blancs.
Pour augmenter encore l’efficacité, les chercheurs ont ajouté des nanoparticules d’or qui se fixent aux bactéries, servant d’antennes pour focaliser la lumière. L’apprentissage automatique, un type d’intelligence artificielle, aide à interpréter le spectre lumineux et à identifier quelle empreinte digitale est associée à quelle bactérie.
“Cela a fini par être cette période historique vraiment intéressante où nous avons pu rassembler des éléments de différentes technologies, y compris la nanophotonique, l’impression et l’intelligence artificielle, pour aider à accélérer l’identification des bactéries dans ces échantillons complexes”, a déclaré l’auteur de l’étude, Jennifer Dion. PhD, professeur agrégé de science et génie des matériaux à Stanford.
Comparez cela avec les tests d’hémoculture dans les hôpitaux, où les cellules bactériennes mettent plusieurs jours à se développer et à se multiplier à l’intérieur d’une grande machine semblable à un réfrigérateur. Pour certaines bactéries, telles que les espèces qui causent la tuberculose, les cultures prennent des semaines.
Des tests supplémentaires sont alors nécessaires pour déterminer quels antibiotiques sont à l’origine de l’infection. La nouvelle technologie de Stanford pourrait également accélérer ce processus.
“La promesse de notre technique est que vous n’avez pas besoin d’avoir une culture cellulaire pour mettre l’antibiotique sur le dessus”, explique Dion. “Ce que nous découvrons, c’est qu’à partir de la diffusion Raman, nous pouvons l’utiliser pour identifier, même sans incubation avec des antibiotiques, à quel médicament la bactérie répondra, et c’est vraiment excitant.”
Si les patients peuvent obtenir l’antibiotique le mieux adapté à leur infection, ils obtiendront probablement de meilleurs résultats.
“Les hémocultures peuvent généralement prendre 48 à 72 heures pour revenir, puis vous basez vos décisions cliniques et ajustez les antibiotiques en fonction de ces hémocultures”, déclare Richard Watkins, MD, médecin spécialiste des maladies infectieuses et professeur de médecine à la Northeastern Ohio Medical School. .au centre. Université. (Watkins n’a pas participé à l’étude.)
“Parfois, malgré votre meilleure supposition, vous vous trompez”, dit Watkins, “et évidemment, le patient peut avoir une issue défavorable. Donc, si vous pouvez diagnostiquer l’agent pathogène plus tôt, c’est l’idéal. Quelle que soit la technologie que les cliniques permettent de faire, c’est définitivement un pas en avant.
À l’échelle mondiale, cette technologie pourrait aider à réduire la surutilisation d’antibiotiques à large spectre, qui contribue à la résistance aux antimicrobiens, une menace émergente pour la santé, a déclaré Dion.
L’équipe travaille à développer la technologie dans un appareil de la taille d’une boîte à chaussures et, avec des tests supplémentaires, à vendre le produit. Cela peut prendre plusieurs années.
Cette technologie a également un potentiel au-delà des infections du sang. Il peut être utilisé pour détecter les bactéries dans d’autres liquides, tels que les eaux usées ou les aliments contaminés.
