L’antibiotico-resistenza (AMR, Antimicrobial Resistance) è ormai una minaccia persistente, quasi “silenziosa”, che miete milioni di vite ogni anno tra infezioni che sfuggono al controllo. In questo contesto, una recente innovazione realizzata dall’Indian Institute of Technology di Madras (IIT Madras) potrebbe segnare un punto di svolta: un dispositivo “lab-on-chip”, economico e rapido, che accorcia drasticamente i tempi per capire se un batterio è resistente o meno a un antibiotico.
Al momento, il metodo standard per verificare la suscettibilità di batteri agli antibiotici — ciò che si chiama Antimicrobial Susceptibility Testing (AST) — richiede procedure che durano 48-72 ore, a seconda del tipo di batterio, della coltura, delle condizioni di laboratorio. Nel frattempo, pazienti con infezioni gravi vengono trattati con antibiotici ad ampio spettro, “per sicurezza”, un approccio che non solo può essere meno efficace ma che alimenta anche il fenomeno della resistenza.
In Paesi o regioni con risorse sanitarie limitate — cliniche rurali, ospedali con laboratori poco attrezzati — queste tempistiche lunghe e la necessità di personale specializzato sono ostacoli enormi, che spesso impediscono test efficaci o ne limitano il numero.
Il dispositivo sviluppato a IIT Madras, chiamato ε-µD, si presenta come una promettente alternativa. Ecco come funziona, quali caratteristiche ha, e perché è interessante:
Le caratteristiche principali sono:
- Prototipo compatto: il formato è di pochi centimetri (circa 1.5 × 4 cm nella descrizione di alcuni fonti), costruito su una lastra di vetro con elettrodi in carbonio stampati e un canale polimerico che gestisce il flusso del campione (come urine o altri fluidi biologici) verso la zona dove si effettua il test.
- Tecnologia usata: Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) — ovvero si misura come cambia l’impedenza elettrica del sistema quando i batteri crescono o vengono inibiti in presenza dell’antibiotico. Un segnale elettrico, che cambia in base alla vitalità batterica, permette di capire velocemente se l’antibiotico funziona o è inutile.
- Soluzione nutritiva speciale: oltre al dispositivo fisico, è stata sviluppata una soluzione di coltura che serve due funzioni: supporta la crescita batterica (necessaria per osservare la risposta) e amplifica la sensibilità del segnale elettrico, cioè fa sì che anche variazioni piccole siano rilevabili.
- Differenziazione chiara dei risultati: i ricercatori hanno sviluppato quella che chiamano Normalized Impedance Signal (NIS), un parametro che consente di distinguere con chiarezza se il batterio è resistente (cresce nonostante l’antibiotico) oppure no (la crescita è inibita) dopo poche ore.
Grazie all’approccio combinato di microfluidica, elettrodi semplici in carbonio e misurazione elettrica, ε-µD può fornire risultati in appena 3 ore, a fronte delle 48-72 ore necessarie nelle pratiche standard.
I test effettuati finora coprono sia batteri Gram-negativi (ad esempio E. coli) sia Gram-positivi (come B. subtilis), e antibiotici di tipi diversi (uno che uccide i batteri, come l’ampicillina, e uno che ne inibisce la crescita, come la tetraciclina) — caratteristiche che suggeriscono una robustezza iniziale buona.
In più, è stato testato su campioni reali/sporcati, come urine “spike-ate” con E. coli, per simulare condizioni cliniche realistiche. Il dispositivo ha dimostrato di poter identificare la resistenza anche in questo tipo di campioni.
Se ε-µD mantiene le promesse, potremmo vedere alcuni scenari interessanti evolversi:
- Dispositivi portatili o facilmente trasportabili, che permettano test rapidi direttamente vicino al paziente (point-of-care).
- Integrazione con sistemi digitali di monitoraggio della salute pubblica: dati aggregati che informano su diffusione della resistenza in aree specifiche, aiutando le autorità sanitarie a intervenire.
- Estensione del device per test multipli (diversi antibiotici contemporaneamente) e diversi tipi di patogeni, anche fungini o virali quando applicabile.
- Adattamenti per usi in condizioni difficili: scarso approvvigionamento elettrico, personale con poca formazione, campioni non “puliti”.