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Targeted microbubble vibrations to accurately diagnose and treat cardiac device-related bacterial biofilm infections

Descrizione del progetto

Verso una diagnosi e un trattamento accurati delle infezioni batteriche legate a dispositivi cardiaci

A causa dell’invecchiamento della popolazione mondiale, vengono impiantati sempre più dispositivi cardiaci. Tuttavia, su questi dispositivi possono verificarsi infezioni batteriche potenzialmente letali. Attualmente, tali infezioni sono principalmente diagnosticate utilizzando l’ecografia. Sfortunatamente, questo metodo non è abbastanza specifico o sensibile, rendendo difficili diagnosi accurate. Serve anche disperatamente un trattamento mirato, non invasivo, attualmente non disponibile a causa della malattia complessa. Per risolvere queste sfide sono necessarie ecografie e terapie a ultrasuoni avanzate che utilizzino agenti di contrasto mirati a ultrasuoni, le cosiddette microbolle mirate, per individuare e trattare le infezioni batteriche. Sulla base della ricerca precedente sulle microbolle mirate, il progetto BUBBLE CURE, finanziato dall’UE, è inteso a sviluppare metodi di rilevamento, analisi e modellazione innovativi per determinare accuratamente quali vibrazioni tMB siano necessarie per diagnosticare ed eliminare le infezioni da biofilm batterico sui dispositivi cardiaci. I risultati del progetto consentiranno diagnosi e trattamento precisi delle infezioni da biofilm batterico legate al dispositivo.

Obiettivo

Due to an aging population, increasingly more cardiac devices are implanted (pacemaker/ICD/CRT/ prosthetic valve/LVAD; worldwide ~2 million yearly). Life-threatening bacterial infections (1-60% infection and 29-50% mortality rate) associated with these devices are a major healthcare burden and pose scientific challenges. Ultrasound imaging is currently the primary diagnostic modality. However, it lacks specificity and sensitivity because the signal from the bacteria is similar to the signal of healthy tissue or the cardiac device, thus making accurate diagnosis impossible. Recent developments in targeted ultrasound contrast agents (i.e. targeted microbubbles (tMB), 1-8 micron in size) allow ultrasound imaging of a specific tMB vibration signal resulting in exceptional sensitivity and specificity. Advancing tMB imaging to detect bacterial infections is needed to solve the challenges caused by the complex ultrasound field from these devices. I was the first to show that vibrating tMB induce vascular drug uptake, thereby showing the potential of tMB as a theranostic agent by combining imaging with drug delivery. Recently, my team and I were also the first to demonstrate which tMB vibrations kill vessel wall cells in vitro by developing analysis methods that link tMB vibrations to drug uptake patterns on a single cell layer. As this is the first time this technique will be applied to 3D bacterial biofilm infections on cardiac devices, I will go beyond the state-of-the-art in tMB-tissue interaction technology by developing novel detection, analysis, and modeling methods to accurately determine which tMB vibrations eradicate bacterial biofilm infections on devices.
The Bubble Cure project will result in a novel multidisciplinary technology that allows accurate diagnosis and treatment of cardiac device-related bacterial biofilm infections, thereby creating a whole new direction of tMB ultrasound imaging and therapy in the scientific field of cardiology and microbiology.

Meccanismo di finanziamento

ERC-STG - Starting Grant

Istituzione ospitante

ERASMUS UNIVERSITAIR MEDISCH CENTRUM ROTTERDAM
Contribution nette de l'UE
€ 1 878 000,00
Indirizzo
DR MOLEWATERPLEIN 40
3015 GD Rotterdam
Paesi Bassi

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Regione
West-Nederland Zuid-Holland Groot-Rijnmond
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 1 878 000,00

Beneficiari (1)