مزایای کاربرد میکرو سیال ها در مدیریت مقاومت آنتی بیوتیکی

مقدمه و هدف: بیماری های عفونی بار جدی بر مراقبت های بهداشتی جهانی است. وجود سطوح مختلف مقاومت آنتی بیوتیکی در یک کلون باکتریایی به عنوان یک عامل مهم منجر به ایجاد ابر میکروب ها و شکست درمان بیماری های عفونی در نظر گرفته می شود. تشخیص فنوتیپی مقاومت ناهمگون باکتریایی در عمل بالینی فعلی یا با ابزارهای تحلیلی موجود در ممکن نیست. شکست در درمان پاتوژن ها با ویژگی های ناهمگن عمدتا به ناتوانی در تشخیص پاتوژن های ناهمگن و ارائه گزارش های آزمایش حساسیت آنتی بیوتیکی (AST) کافی در اکثر آزمایشگاه های میکروبیولوژی بالینی نسبت داده می شود. روش های معمول AST نمی توانند پاتوژن هایی را با ویژگی های ناهمگن (مانند مقاومت آنتی بیوتیکی) تحت شرایط آنتی بیوتیکی مشخص شناسایی کنند. یکی از فناوری های کلیدی برای حل این معضل، فناوری میکروسیال است. یک سیستم میکروسیال شامل میکروکانال ها و اجزای کوچک مانند میکروپمپ، میکرو سوپاپ و میکروهیتر است. از طریق این مسیرها است که مایعات به تراشه میکروسیال تزریق شده و از آن خارج می شوند. سیالات هدایت، مخلوط، جداسازی یا دستکاری می شوند تا به سیستم های مالتی پلکس، اتوماسیون و توان عملیاتی بالا دست یابند. طراحی شبکه میکروکانال ها باید دقیقا برای دستیابی به ویژگی های مورد نظر (آزمایشگاه روی یک تراشه، تشخیص عوامل بیماری زا، الکتروفورز، تجزیه و تحلیل DNA و غیره) دقیق شود. هدف از مرور حاضر بررسی مزایای کاربرد میکرو سیال ها در مدیریت مقاومت آنتی بیوتیکی بود. روش مطالعه: به منظور انجام این مطالعه مروری، جستجو در منابع اطلاعاتی PubMed، sid و Scopus در بازه زمانی ۲۰۱۸ تا ۲۰۲۴ انجام شد. در این بررسی مطالعات انجام شده پس از ارزیابی اولیه غربال شدند و مطالعات مشابه جداشده و مورد بررسی قرار گرفتند. با استفاده از عبارات جستجویی که برای هر پایگاه داده مناسب بود، مورد استفاده قرار گرفت. محققان با استفاده از عملکردهای بولین جستجو در پایگاه های داده را انجام دادند. داده ها از مطالعات واجد شرایط استخراج شدند. فرم استخراج داده ها به طور مستمر مورد بازنگری قرار گرفت. داده های استخراج شده به صورت خلاصه دسته بندی و ارائه شدند.یافته ها: با توجه به مزایای قابل توجه فناوری میکروسیال، دستگاه های میکروسیال عملکرد منحصر به فردی را ارائه می دهند که قبلا با استفاده از تکنیک های سنتی امکان پذیر نبوده است. کاربردهای چنین فناوری بر روی تجزیه و تحلیل شیمیایی متمرکز شده است که چندین ویژگی متمایز از جمله کاهش زمان آنالیز، کاهش مصرف مواد شیمیایی، کنترل عالی بر شرایط واکنش، کاهش هزینه های استفاده و دفع، قابلیت حمل و افزایش عملکرد تحلیلی را ارائه می دهد. دستگاه های میکروسیال توانسته اند هزینه هر سنجش را با کاهش حجم معرف های مورد نیاز کاهش دهند. حجم های زیر میکرولیتری دستگاه های میکروسیال مصرف معرف را کاهش می دهد و تلفات نمونه را کاهش می دهد. به حداقل رساندن سطح رقت، تشخیص مولکول های با فراوانی کم از سلول های منفرد را تسهیل می کند. بنابراین، فرصتی را برای بررسی بیش از ده هدف پروتئینی در مسیرهای سیگنال دهی یا غربالگری فعالیت آنتی بادی های مونوکلونال ترشح شده از سلول های منفرد در میان هزاران سلول آزمایش شده، ارائه می دهند. چنین دستگاه هایی امکان تشخیص تغییرات در متابولیسم، مورفولوژی یا چرخه های تکثیر باکتری در پاسخ به استرس آنتی بیوتیکی را با وضوح تک باکتری فراهم می کنند. علاوه بر این، توانایی پردازش چندین نمونه بیمار به طور همزمان یک ویژگی مهم است. معمولا بین تشخیص با توان بالا و وسعت مالتی پلکسی، تعلرض وجود دارد، که تعداد نمونه های بیمار و/یا عوامل بیماری زا را که می توان به طور همزمان آزمایش کرد، محدود می کند. سیستم های میکروسیال بسیار یکپارچه می توانند با اجرای استراتژی های پروتکل های سنجش موازی بر روی یک تراشه یا کارتریج بر این محدودیت ها غلبه کنند. این پلتفرم ممکن است برای استفاده بالینی امیدوارکننده باشد زیرا زمانی که اکثر آزمایشگاه های میکروبیولوژی بالینی کنونی قادر به تشخیص مقاومت ناهمگون باکتری در عمل معمولی نیستند، می تواند مقاومت ناهمگون باکتری را به سرعت، دقیق و مقرون به صرفه تشخیص دهد. همچنین برای شناسایی ناهمگونی سایر مقاومت های آنتی بیوتیکی در گونه های مختلف باکتری نیز می تواند موثر باشد.نتیجه گیری: در مجموع سیستم میکروسیال ابزار امیدوارکننده ای هستند که استفاده صحیح از آنتی بیوتیک ها را ممکن می کند. این سیستم هاتجزیه و تحلیل سریع تر به دلیل واکنش های کوتاه تر و/یا زمان جداسازی را ممکن می کنند، دستگاه های قابل حمل دارند، مصرف معرف در آن ها کم است، موجب کاهش هزینه در هر تحلیل می شوند، دقت بالا و امکان تکرارپذیری دارند و موجب بهره وری انرژی می شوند. مطالعات غربالگری با استفاده از کارتریج های تست یکبار مصرف ارزان قیمت در دستگاه های قابل حمل در مقیاس بزرگ از نمونه های محیطی برای نظارت در برابر تهدیدات بالقوه سلامت و شیوع بیماری های عفونی بسیار مهم است. ولی موانعی هم بر سر راه کاربرد آن ها وجود دارد. عملکرد موفقیت آمیز آن تا حد زیادی به آرایه الکترود با طراحی دقیق و خوب بستگی دارد، که پرهزینه و از نظر فنی نیازمند دانش بالایی است. مسائل اقتصادی و فنی مانع از کاربرد احتمالی میکروسیال ها بصورت گسترده در پزشکی شده است. جهت کاربرد بیتر این تکنولوژی در تشخیص مقاومت های آنتی بیوبیکی باید تحولات و زیرساخت های لازم در دسترس باشد و مورد نظر محققین قرار گیرد. پلتفرم های تشخیصی نسل بعدی از طرح های میکروسیال بهینه، طرح های تشخیص نوآورانه مانند تقویت همدما یا سنجش های مبتنی بر CRISPR و نانومواد عامل دار بالقوه جدید باید استفاده کنند. همگرایی فناوری های ارتباطی بی سیم با حسگرهای میکروسیال، نظارت لحظه ای را امکان پذیر می کند و دسترسی به اطلاعات تشخیصی را در زمان واقعی افزایش می دهد. تلفن های هوشمند ممکن است برای تشخیص نوری نتایج سنجش در یک مکان از راه دور و انتقال یکپارچه داده ها به مراکز متمرکز استفاده شوند. این ادغام فناوری های میکروسیال و اطلاعات نویدبخش افزایش تطبیق پذیری، قابلیت اطمینان و استفاده گسترده در مناطق مختلف جغرافیایی است. انتظار می رود پیشرفت های اخیر در انفورماتیک پزشکی و پردازش داده ها از کارایی و اثربخشی ابزارهای تشخیصی میکروسیال جدید بیشتر حمایت کند. الگوریتم های هوش مصنوعی تجزیه و تحلیل پیشرفته مجموعه داده های بزرگ را امکان پذیر می سازد که منجر به تشخیص با قابلیت های پیش بینی بهبود یافته می شود. روندهای آینده مطمئنا بر ابتکارات پزشکی شخصی سازی شده، تنظیم سیستم های میکروسیال برای نیازهای فردی بیمار و کمک به رویکردهای پزشکی دقیق تمرکز دارند. علاوه بر این، ایجاد پروتکل های استاندارد و کنترل کیفیت برای تسهیل تایید نظارتی و ترویج اجرای تشخیص های مبتنی بر میکروسیال در تنظیمات بالینی ضروری است. این مراحل برای هدایت توسعه آینده تشخیص بیماری های و تشخیص مقاومت های آنتی بیوتیکی مبتنی بر میکروفلوئیدیک و استفاده از پتانسیل گسترده میکروفلوئیدیک برای رسیدگی به چالش های نوظهور مراقبت های بهداشتی بسیار مهم هستند.

کلیدواژه ها:

میکروسیال ، آنتی بوتیک ، باکتری ، مدیریت ، مقاومت آنتی بیوتیکی