Celem projektu BacterOMIC realizowanego w konsorcjum pomiędzy Instytutem Chemii Fizycznej i Scope Fluidics Sp. z o.o. jest wprowadzenie nowych jakościowo możliwości w diagnostyce i badaniach oporności na środki przeciwdrobnoustrojowe – jednego z najważniejszych aktualnych zagrożeń dla globalnego systemu opieki zdrowotnej.

Wykorzystując technologie mikroprzepływowe, Scope Fluidics opracuje demonstrację TRL6 zautomatyzowanego systemu diagnostycznego dostarczającego rewolucyjnie bardziej kompleksowe informacje niż są obecnie dostępne: i) prawdziwe minimalne wartości stężenia hamującego (w przeciwieństwie do tylko poziomów granicznych), ii) kompleksowy zestaw dziesiątek antybiotyków (w porównaniu z kilkoma) oraz iii) informacje na temat interakcji między parami antybiotyków (brak odpowiednika w stanie techniki).

Program w Instytucie Chemii Fizycznej zapewni i) otwarte systemy do łatwego generowania dwuwymiarowych macierzy krzyżowych rozcieńczeń do klinicznych badań podatności w szachownicę oraz ii) wysokoprzepustowe badania przesiewowe interakcji między antybiotykami oraz między antybiotykami i adiuwantami działającymi na bakterie, jako platforma do badań nad mechanizmami oporności i poszukiwania skutecznych strategii leczenia

• Tomasz Kamiński
• Ladislav Derzsi
• Marta Zapotoczna
• Yurii Promovych
• Paweł Jankowski

Magdalena Czekalska
Adam Opalski
Łukasz Kozoń
Witold Postek
Michał Horka
Artur Ruszczak

Paweł Garguliński
Aleksandra Borkenhagen
Agnieszka Koszewska
Sara Krześniak

Patryk Adamczuk
Karol Patyrak

1. Tomasz S. Kaminski and Piotr Garstecki (2017), Controlled droplet microfluidic systems for multistep chemical and biological assays, Chemical Society Reviews, 46, 6210 – 6226
2. Adam S. Opalski, Tomasz S. Kaminski, Piotr Garstecki (2018), Droplet Microfluidics as a Tool for the Generation of Granular Matters and Functional Emulsions, KONA Powder and Particle Journal
3. Witold Postek, Paweł Gargulinski, Ott Scheler, Tomasz S. Kaminski and Piotr Garstecki (2018), Microfluidic screening of antibiotic susceptibility at a single-cell level shows inoculum effect of cefotaxime in E. coli, Lab on a Chip
4. Ott Scheler, Witold Postek, Piotr Garstecki (2018), Recent developments of microfluidics as a tool for biotechnology and microbiology, Current Opinion in Biotechnology, 55, 60–67
5. Adam S. Opalski, Karol Makuch, Yu-Kai Lai, Ladislav Derzsi and Piotr Garstecki (2019), Grooved step emulsification systems optimize throughput of passive generation of monodisperse emulsions, Lab on a Chip, 19, 1183 – 1192
6. Piotr Korczyk, Volkert Van Steijn, Slawomir Blonski, Damian Zaremba, David Beattie and Piotr Garstecki (2019), Accounting for corner flow unifies the understanding of droplet formation in microfluidic channels, Nature Communications 10, 2528
7. Natalia Pacocha, Ott Scheler, Mikolaj Marcin Nowak, Ladislav Derzsi, Joanna Cichy and Piotr Garstecki (2019) Direct droplet digital PCR (dddPCR) for species specific, accurate and precise quantification of bacteria in mixed samples, Analytical Methods, 11, 5730–5735
8. Yu-Ting Kao, Tomasz S. Kaminski, Witold Postek, Jan Guzowski, Karol Makuch, Artur Ruszczak, Felix von Stetten, Roland Zengerle and Piotr Garstecki (2020), Gravity-driven microfluidic assay for digital enumeration of bacteria and for antibiotic susceptibility testing , Lab on a Chip, 20, 54-63
9. Adam S. Opalski, Artur Ruszczak, Yurii Promovych, Michał Horka, Ladislav Derzsi and Piotr Garstecki (2020), Combinatorial Antimicrobial Susceptibility Testing Enabled by Non-Contact Printing, Micromachines, 11, 142
10. Ott Scheler, Karol Makuch, Pawel R. Debski, Michal Horka, Artur Ruszczak, Natalia Pacocha, Krzysztof Sozański, Olli-Pekka Smolander, Witold Postek and Piotr Garstecki, (2020), Droplet-based digital antibiotic susceptibility screen reveals single-cell clonal heteroresistance in an isogenic bacterial population, Scientific Reports, 10, 3282
11. Adam S. Opalski, Karol Makuch, Ladislav Derzsi and Piotr Garstecki (2020), Split or slip – passive generation of monodisperse double emulsions with cores of varying viscosity in microfluidic tandem step emulsification system, RSC Advances, 10, 23058-23065
12. Natalia Pacocha, Jakub Bogusławski, Michał Horka, Karol Makuch, Kamil Liżewski, Maciej Wojtkowski and Piotr Garstecki (2021), High-Throughput Monitoring of Bacterial Cell Density in Nanoliter Droplets: Label-Free Detection of Unmodified Gram-Positive and Gram-Negative Bacteria, Analytical Chememistry, 93, 2, 843–850
13. Yu-Kai Lai, Adam S. Opalski, Piotr Garstecki, Ladislav Derzsi and Jan Guzowski (2022), A double-step emulsification device for direct generation of double emulsions, Soft Matter,18, 6157-6166

1. Piotr GARSTECKI, Paweł DĘBSKI, Jarosław ZIÓŁKOWSKI, Piotr KNAP, „Microfluidic chip”, Bacteromic Sp. z o.o., European Patent Office, Patent number: EP18189586.3
2. Piotr GARSTECKI, Jarosław ZIÓŁKOWSKI, Piotr KNAP, „Incubation segment”, Bacteromic Sp. z o.o., European Patent Office, Patent number: EP18189593.9
3. Paweł DĘBSKI, Piotr GARSTECKI Bacteromic Sp. z o.o., “Method and system for rapidly testing antimicrobial susceptibility”, Bacteromic Sp. z o.o., European Patent Office, Patent number: EP18183741.0

Białaczki są nowotworami układu krwiotwórczego powstającymi w wyniku aberracji genetycznych, które prowadzą do zmian biochemicznych, proteomicznych i metabolomicznych. Podstawę diagnostyki stanowi złożona procedura obejmująca identyfikację zmian genetycznych i fenotypowych komórek białaczkowych.

Projekt RApID (RamanImaging for Diagnostics) ma na celu opracowanie nowoczesnegomikroprzepływowego urządzenia diagnostycznego z technologią detekcji opartą o mikroskopię SRS (StimulatedRamanScattering), a następnie jego kliniczną implementację. Łącząc multidyscyplinarną wiedzę z wielu dziedzin (medycyna, biologia, (bio)chemia, fizyka, inżynieria), partnerzy konsorcjum scharakteryzują widma Ramana komórek białaczkowych i połączą je z kliniczno-biologicznymi cechami choroby. Dane te zostaną następnie wykorzystane do zaprojektowania i zbudowania całkowicie oryginalnego mikroprzepływowego urządzenia diagnostycznego wykorzystującego mikroskopię SRS do szybkiego i bezznacznikowego obrazowania, diagnostyki i sortowania komórek białaczkowych. Opracowane urządzenie będzie pierwszym narzędziem diagnostycznym wykorzystującym tę technologię, dostarczającym danych ilościowych i pomagającym klinicystom we wczesnej diagnostyce i obserwacji pacjentów z białaczką.

• dr Ladislav Derzsi
• dr Yurii Promovych
• dr Abhay Kotnala
• mgr Shreyas Vasantham
• dr Paweł Jankowski
• dr Karol Makuch

• prof. Piotr Garstecki
• dr Witold Postek
• mgr Łukasz Kozoń
• mgr Agnieszka Koszewska

• Uniwersytet Warszawski
• Centrum Laserowe, Instytut Chemii Fizycznej PAN
• Uniwersytet Jagielloński
• Instytut Hematologii i Transfuzjologii
• Uniwersytet Medyczny w Łodzi

• Kierownik projektu: prof. dr hab. Piotr Garstecki
• Postdoc: dr Ilona Foik, dr Marcin Równicki, dr Shahab Shahryari
• Inni wykonawcy: dr Paweł Jankowski
• Doktoranci: mgr  Shakeel Ahmad, mgr Kinga Głuchowska

25-26.01.2022

Kinga Głuchowska, doktorantka realizująca projekt, zaprezentowała swoje badania, podczas Mikrosympozjum, które odbyło w IChF PAN w dniach 25-26.01.2022. Tytuł posteru: „Quantitative, label-free and real-time monitoring of bacterial growth in nanoliter droplets”.

Artur Ruszczak, Paweł Jankowski, Shreyas Vasantham, Ott Scheler, Piotr Garstecki. Physicochemical properties predict retention of antibiotics in water in oil droplets. Analytical Chemistry.  https://doi.org/10.1021/acs.analchem.2c04644 January 4, 2023

Natalia Pacocha, Jakub Boguslawski, Karol Makuch, Marta Zapotoczna, Piotr Garstecki. You will know by its tail: a method for quantification of heterogeneity of bacterial populations using single-cell MIC profiling. Lab on a Chip, 2022 DOI: 10.1039/D2LC00234E

Witold Postek, Natalia Pacocha, Piotr Garstecki. Microfluidics for antibiotic susceptibility testing. Lab on a Chip 2022, Advance Article, published 07 Sep 2022.

Artur Ruszczak, Simona Bartkova, Marta Zapotoczna, Ott Scheler, Piotr Garstecki. Droplet-based methods for tackling antimicrobial resistance. Current Opinion in Biotechnology, Volume 76, August 2022

Yu-Ting Kao, Silvia Calabrese, Nadine Borst, Michael Lehnert, Yu-Kai Lai, Franziska Schlenker, Peter Juelg, Roland Zengerle, Piotr Garstecki, Felix von Stetten. Microfluidic one-pot digital droplet FISH using LNA/DNA molecular beacons for bacteria detection and absolute quantification. Biosensors 2022, 12(4), 237

Witold Postek, Piotr Garstecki. Droplet microfluidics for high-throughput analysis of antibiotic susceptibility in bacterial cells and populations. Accounts of Chemical Research, 2022, 55, 5, 605–615

Dominika Ogończyk, Paweł Jankowski, Piotr Garstecki A method for simultaneous polishing and hydrophobization of polycarbonate for microfluidic applications. Polymers, 2020, 12(11), 2490

EVOdrops, europejska sieć szkoleniowa, łączy czołowych europejskich naukowców, laboratoria i przemysł, posiadających wyjątkową wiedzę specjalistyczną w zakresie inżynierii białek i mikroprzepływów, oraz 13 początkujących naukowców. Zapewniamy obszerne, interdyscyplinarne szkolenie, które przyczyni się do rozwiązania tych pilnych i niezaspokojonych wyzwań w biotechnologii i biomedycynie. Wykorzystujemy wielodyscyplinarne podejście łączące miękką materię, mikroprzepływy i biologię chemiczną, aby zaprojektować rozwiązania do selekcji nowych enzymów o dużym znaczeniu przemysłowym i terapeutycznym. W przyszłości nasze podejście można zastosować jako odpowiedź na wyzwania związane z wysokoprzepustowymi, zminiaturyzowanymi testami biochemicznymi lub testami opartymi na komórkach.

Strona www projektu:
https://evodropseu.wordpress.com/

09.2020-10.2024

• Name of PD2PI fellow: dr. Ilona Paulina Foik
• Name of mentor: Prof. dr hab. Piotr Garstecki