Khám phá này cho phép các bác sĩ có thể nhanh chóng phát hiện được, loại thuốc kháng sinh nào sẽ hoặc không có tác dụng đối với bệnh nhiễm trùng đe dọa tính mạng của bệnh nhân, vấn đề nan giải mà các bác sĩ phải đối mặt hàng ngày tại các bệnh viện trên khắp thế giới. 

Chi tiết của kỹ thuật sáng tạo này được một nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Bang Washington đăng tải trong một báo cáo khoa học, công bố trên Tạp chí Bios ensors và Bioelectronics.

Tỷ lệ kháng kháng sinh ngày càng gia tăng trên khắp thế giới và đe dọa khả năng điều trị nhiều bệnh truyền nhiễm thông thường. Hàng năm có hàng triệu người Mỹ nhiễm mầm bệnh kháng thuốc, hàng nghìn người chết vì viêm phổi hoặc nhiễm trùng máu không thể điều trị vì kháng kháng sinh.

Để xác định chắc chắn một bệnh nhiễm trùng cụ thể có kháng thuốc kháng sinh hay không, cần phải tách và sau đó nuôi cấy vi khuẩn trong phòng thí nghiệm, theo dõi quần thể phát triển và thực hiện các thử nghiệm, quá trình này có thể mất 2 ngày hoặc hơn. Các bác sĩ thường phải đối mặt với một bệnh nhân trong tình trạng phải kê đơn thuốc kháng sinh ngay lập tức mà không có thông tin đầy đủ về việc thuốc sẽ hoạt động thế nào và phải chờ đợi để có quyết định lâm sàng chính xác.  

Douglas Call, GS Regents tại Trường Paul G. Allen, đồng tác giả nghiên cứu, trả lời phỏng vấn Global Health cho biết, ý tưởng của kỹ thuật mới là cung cấp cho các bác sĩ kết quả nhanh chóng để có thể đưa ra các quyết định lâm sàng đúng trong khung thời gian điều trị. 

Bản chất của kỹ thuật mới là xác minh sự trao đổi chất của vi khuẩn dựa trên cơ sở chuyển động của những electron, diễn ra trong khoảng thời gian ngắn hơn nhiều so với xét nghiệm thông thường.

Trong nghiên cứu, nhóm WSU sử dụng một đầu dò đo trực tiếp tín hiệu điện hóa của vi khuẩn, xác định sự trao đổi chất và hô hấp, cách hoạt động của vi khuẩn trước khi được đưa vào môi trường nuôi cấy. Nghiên cứu 8 chủng vi khuẩn khác nhau, các nhà nghiên cứu có thể sử dụng tín hiệu điện của vi khuẩn để xác định chính xác, loài nào kháng thuốc kháng sinh hoặc nhạy cảm trong vòng chưa đầy 90 phút. 

Các vi khuẩn vẫn đang trao đổi chất và “thở” sau khi điều trị bằng kháng sinh được xác định là kháng thuốc.

 

Abdelrhman Mohamed, nghiên cứu sinh sau TS tại Trường Kỹ thuật Hóa học và Kỹ thuật Sinh học Gene và Linda Voiland, chủ nhiệm công trinh nghiên cứu cho biết, những nỗ lực trước đây để đo hoạt động điện hóa của vi khuẩn bị hạn chế vì hầu hết các loài vi khuẩn không có khả năng truyền electron trực tiếp đến điện cực.

Các nhà nghiên cứu thêm một chất trung gian hóa học vào xét nghiệm, hoạt động như phương tiện vận chuyển con thoi, thu thập electron từ các protein bề mặt của vi khuẩn và chuyển đến điện cực công cụ đo của nhóm nghiên cứu để đo tín hiệu điện. Sáng kiến này hình thành cơ chế chung, có thể kiểm tra tất cả các loại mầm bệnh khác nhau. 

Nhóm nhà khoa học đã thử nghiệm 4 loài vi khuẩn, gây các bệnh nhiễm trùng phải điều trị ở bệnh viện cùng nhiều loại kháng sinh, hoạt động theo các cơ chế khác nhau. Nhóm nghiên cứu cũng phát triển một chỉ số nhạy cảm với kháng sinh để phân loại kết quả, giúp các bác sĩ quyết định sử dụng loại kháng sinh nào dể có hiệu quả cao trong điều trị. 

Nhóm nghiên cứu hiện đang thiết kế đầu dò thuận tiện hơn và chuẩn hóa cho các bác sĩ điều trị sử dụng và hy vọng sẽ thương mại hóa phát minh đồng thời nghiên cứu sâu hơn để nắm rõ hơn về những cơ chế cơ bản của quá trình điện hóa để hoàn thiện quá trình xét nghiệm hơn nữa. 

Haluk Beyenal, GS Trường Voiland nhấn mạnh, thử nghiệm để xác minh vi khuẩn kháng kháng sinh trong thứ nghiệm đòi hỏi gần hai giờ, nhưng nếu hiểu rõ các cơ chế cơ bản của điện hóa, có thể thực hiện điều này trong vài phút. Đại dịch cho thấy, điều này có ý nghĩa quan trọng thế nào trong việc nhanh chóng xác định, vi khuẩn có kháng kháng sinh hay không và với những loại nào.