A biosensor equipped with a nanochip can detect diarrhoea bacteria in piglets

Biosensor kan reducere antibiotikaforbrug til smågrise

torsdag 20 feb 20

Kontakt

Winnie Edith Svendsen
Professor
DTU Bioengineering
45 25 58 85

Kontakt

Andreas Hougaard Laustsen
Lektor
DTU Bioengineering
29 88 11 34

Kontakt

Charlotte Frydenlund Michelsen
Gæsteforsker
DTU Bioengineering

Fakta om diarré hos smågrise

Hvert år produceres cirka 32 millioner svin i Danmark, som er en af verdens største eksportører af både smågrise og svinekød. En af de helt store udfordringer for svineproduktionen er diarré hos smågrise, såkaldt fravænningsdiarré, som ofte opstår, når de ved fireugersalderen fravænnes brystmælk hos soen. Dette giver store økonomiske tab for svineproducenterne og forringet dyrevelfærd.

På nuværende tidspunkt behandles smågrise med fravænningsdiarré med antibiotika på flokniveau ofte uden at landmændene kender den nøjagtige årsag. Antibiotikabehandlingen af smågrise er ofte baseret på observationer af deres sundhed i stalden, snarere end diagnostik, da det er en kostbar og langsommelig proces at sende prøver til et laboratorium og få dem analyseret. Slutresultatet er, at svineproducenter har et stort og unødvendigt forbrug af antibiotika. Op mod en tredjedel af det danske antibiotikaforbrug anvendes til behandling af smågrise.

Hvert år bruger danske svineproducenter 35 ton antimikrobielle stoffer og 400 ton zinkoxid til behandling af fravænningsdiarré hos smågrise, og  brugen hos de amerikanske svineproducenter er syv gange højere end hos de danske svineproducenter.

Biosensor med nanochip kan afsløre diarrébakterier hos smågrise og nedbringe landbrugets forbrug af antibiotika.

En ny type biosensor baseret på nanoteknologi kan fange partikler fra diarréfremkaldende bakterier, som hvert år koster mere end en million smågrise livet. Forskere på DTU står bag udviklingen af den nye biosensor, som skal videreudvikles i en ny kommende spinout-virksomhed, Enterogate, og i et samarbejde med svineproducenter, dyrlæger, rådgivningsklinikker og virksomheden Bactolife ApS.

”Vi oplever stor interesse fra svineproducenterne, som med den nye biosensorteknologi hurtigt og billigt kan påvise, om årsagen til diarré i smågrise skyldes en infektion med diarrébakterier eller ej. Teknologien kan føre til en markant forbedring af dyrevelfærden og mindske det økonomiske tab hos svineproducenterne. Samtidig kan den hurtige test føre til, at forbruget af antibiotika bliver bragt ned og brugt mere målrettet ude på svinegårdene. Det er vigtigt i kampen mod multiresistente bakterier,” siger Winnie E. Svendsen professor på DTU Bioengineering, som har udviklet den nye biosensor i samarbejde med lektor Andreas Hougaard Laustsen fra DTU Bioengineering.

Nano- og chipteknologi

Den nye biosensor har vist positive resultater med at detektere diarréfremkaldende E. coli-bakterier i laboratorieforsøg på DTU. Sensoren er baseret på en kombination af nano- og chipteknologi, hvor en chip med en guldoverflade behandlet med særligt stabile antistoffer er i stand til at fange og fastholde nogle såkaldte virulensfaktorer fra de E. coli-bakterier, som giver smågrise diarré. 

Markedet for diarrébehandling af smågrise er på omkring 110 mio. kroner om året alene i Danmark, og Winnie E. Svendsen vurderer, at den nye biosensor vil kunne overtage 40 procent af det nuværende danske marked for diagnostik og behandling. Herefter kan teknologien markedsføres globalt og udvikles til diagnostik af en række andre sygdomme hos både dyr og mennesker. 

Udviklingen af biosensoren foregår i øjeblikket i dialog med svineproducenter, som blandt andet skal være med til at afklare, hvor det giver de bedste resultater og den største effekt at bruge den.

”Vi har et meget følsomt signal med nanoteknologien, som gør os i stand til at måle på bakterierne. Men den store udfordring bliver at designe det helt rigtige system til de her prøver. Spørgsmålet er, om vi skal måle på den enkelte gris, eller om vi skal vi måle på en sektion ad gangen. Hvad er mest effektivt for landmanden? Er det at isolere en sektion og sørge for kun at give den sektion antibiotika, eller er det at behandle på enkeltgrisniveau? Og kan man i det hele taget adskille de enkelte prøver fra smågrisene i stalden?” spørger Winnie E. Svendsen.

Hun forventer på længere sigt at kunne supplere biosensoren med kunstig intelligens, som blandt andet kan bruge de mange data til at udarbejde et kort over, hvor i en svinestald, der udbryder flest infektioner.

”Spørgsmålet er, om der er et mønster over, hvor i stalden infektionerne typisk bryder ud. Det vil have stor værdi hos landmændene, hvis de kan få informationer om det, så de kan få færre infektioner og diarréudbrud på længere sigt. Og det kan vi med vores udstyr.” 

Relaterede Videoer  

video thumbnail image

Susanne Brix Pedersen

video thumbnail image

video thumbnail image

Vis flere