As infecções bacterianas tem se tornado um dos maiores problemas de saúde em todo o mundo e um estudo recente mostra que os pacientes com COVID-19 tem uma chance muito maior de adquirir infecções bacterianas secunda¡rias, o que aumenta significativamente a taxa de mortalidade.

Combater as infecções não éuma tarefa fa¡cil. Quando os antibia³ticos são prescritos de maneira descuidada e excessiva, isso leva ao rápido surgimento e disseminação de genes resistentes aos antibia³ticos nas bactanãrias - criando um problema ainda maior. De acordo com os Centros de Controle e Prevenção de Doena§as, 2,8 milhões de infecções resistentes a antibia³ticos acontecem nos EUA a cada ano, e mais de 35.000 pessoas morrem delas.

Um fator que retarda a luta contra as bactanãrias resistentes aos antibia³ticos éo tempo necessa¡rio para fazer o teste. O manãtodo convencional usa bactanãrias extraa­das de um paciente e compara culturas de laboratório cultivadas com e sem antibia³ticos, mas os resultados podem levar de um a dois dias, aumentando a taxa de mortalidade, o tempo de internação e o custo geral do tratamento.

O professor associado Seokheun "Sean" Choi - um membro do corpo docente do Departamento de Engenharia Elanãtrica e de Computação da Faculdade Thomas J. Watson de Engenharia e Ciências Aplicadas da Binghamton University - estãopesquisando uma maneira mais rápida de testar bactanãrias quanto a  resistência a antibia³ticos.

"Para tratar as infecções de maneira eficaz, precisamos selecionar os antibia³ticos certos com a dose exata para a duração apropriada", disse ele. “a‰ necessa¡rio desenvolver um manãtodo de teste de sensibilidade aos antibia³ticos e oferecer diretrizes eficazes para tratar essas infecções”.

Nos últimos anos, Choi desenvolveu vários projetos que cruzam a "papertra´nica" com a biologia, como um que desenvolveu biobaterias a partir do suor humano.

Esta nova pesquisa - intitulada "Um manãtodo simples, barato e rápido para avaliar a eficácia dos antibia³ticos contra bactanãrias exoeletrogaªnicas" e publicada na edição de novembro da revista Biosensors and Bioelectronics - baseia-se nos mesmos princa­pios das baterias: transferaªncia bacteriana de elanãtrons, um processo qua­mico que certos microrganismos usam para crescimento, manutenção geral da canãlula e troca de informações com microrganismos circundantes.

"Aproveitamos este evento bioqua­mico para uma nova técnica para avaliar a eficácia do antibia³tico contra bactanãrias sem monitorar todo o crescimento bacteriano", disse Choi. "Pelo que eu sei, somos os primeiros a demonstrar essa técnica de maneira rápida e de alto rendimento usando papel como substrato."

Trabalhando com Ph.D. os alunos Yang Gao (que se formou em maio e agora estãotrabalhando como pesquisador de pa³s-doutorado na Universidade do Texas em Austin), Jihyun Ryu e Lin Liu, Choi desenvolveram um dispositivo de teste que monitora continuamente a transferaªncia de elanãtrons extracelulares das bactanãrias.

Uma equipe médica extraa­a uma amostra de um paciente, inoculava a bactanãria com vários antibia³ticos durante algumas horas e, em seguida, media a taxa de transferaªncia de elanãtrons. Uma taxa mais baixa significaria que os antibia³ticos estãofuncionando.

"A hipa³tese éque a exposição ao antiviral poderia causar inibição suficiente para a transferaªncia de elanãtrons bacterianos, então a leitura pelo dispositivo seriasensívelo suficiente para mostrar pequenas variações na saa­da elanãtrica causadas pormudanças na eficácia do antibia³tico", disse Choi.

O dispositivo poderia fornecer resultados sobre resistência a antibia³ticos em apenas cinco horas, o que serviria como uma importante ferramenta de diagnóstico de ponto de atendimento, especialmente em áreas com recursos limitados.

O prota³tipo - construa­do em parte com financiamento da National Science Foundation e do US Office of Naval Research - tem oito sensores impressos em suasuperfÍcie de papel, mas que poderiam ser estendidos para 64 ou 96 sensores se os profissionais médicos quisessem construir outros testes no dispositivo.

Com base nessa pesquisa, Choi já sabe onde ele e seus alunos gostariam de ir a seguir: "Embora muitas bactanãrias sejam produtoras de energia, alguns patógenos não realizam a transferaªncia de elanãtrons extracelular e podem não ser usados ​​diretamente em nossa plataforma. No entanto, vários produtos químicos compostos podem auxiliar na transferaªncia de elanãtrons de bactanãrias não produtoras de eletricidade.

“Por exemplo, a E. coli não consegue transferir elanãtrons de dentro para fora da canãlula, mas com a adição de alguns compostos qua­micos, eles podem gerar eletricidade. Agora estamos trabalhando para tornar essa técnica geral para todas as células de bactanãrias . "