Pachetul portabil cu microace monitorizează în timp real nivelurile de antibiotice
Un dispozitiv purtabil cu microace acoperite cu molecule de ADN monitorizează în timp real nivelurile de antibiotice din organism.
O echipă interdisciplinară de cercetători de la KAUST a dezvoltat un dispozitiv purtabil capabil să monitorizeze continuu nivelurile medicamentului vancomicină în fluidul interstițial de sub piele. Această platformă poate fi adaptată pentru alte medicamente, sprijinind un dozaj mai personalizat.
Metoda tradițională de monitorizare a nivelurilor de medicamente terapeutice implică recoltarea de sânge și așteptarea câtorva ore pentru rezultatele de laborator. „Un dezavantaj major al acestei metode, pe lângă timpul de așteptare, este că oferă doar o imagine de moment a unui sistem extrem de dinamic – fiecare organism reacționează diferit la medicamente”, spune Yurii Tsyban, care a lucrat la proiect sub supravegherea lui Khaled Nabil Salama.
Unele medicamente au o fereastră terapeutică îngustă, ceea ce înseamnă că mici variații în concentrația medicamentului pot avea consecințe clinice semnificative: o dozare care este sigură și eficientă pentru un pacient poate fi toxică sau ineficientă pentru altul.
Fluidul interstițial reprezintă lichidul din spațiile microscopice dintre celule. Fluidul dermal interstițial înconjoară celulele din derm, stratul de sub suprafața pielii. Acesta conține nutrienți și metabolite, iar concentrațiile multor medicamente reflectă îndeaproape cele din circulația sanguină, făcându-l o alternativă promițătoare la recoltările tradiționale de sânge. Monitorizarea de rutină a nivelurilor de glucoză în fluidul interstițial a devenit obișnuită în gestionarea diabetului.
Echipa a creat un plasture purtabil format dintr-un microac cu ace foarte mici care pătrund ușor în piele pentru a monitoriza continuu nivelurile de vancomicină.
„Dispozitivul nostru cu microace este acoperit cu un aptamer de ADN – o fâșie scurtă de ADN concepută pentru a recunoaște și a se lega selectiv de o moleculă țintă, cum ar fi un medicament. Când medicamentul este prezent în fluidul interstițial de sub piele, aptamerul își schimbă forma. Această schimbare conformațională produce un semnal electrochimic care permite cuantificarea continuă a concentrației medicamentului”, afirmă Tsyban.
Acel semnal electric este măsurat de un miniaturizat potentiostat mobil (MSTAT) conceput de echipă. MSTAT procesează datele primite, le convertește într-o concentrație estimată a medicamentului și transmite rezultatele fără fir către o aplicație de smartphone. Aceasta ar putea reduce necesitatea echipamentului de laborator complex și a expertizei specializate, permițând monitorizarea în timp real a medicamentelor terapeutice în spitale, clinici ambulatorii și acasă, îmbunătățind astfel siguranța tratamentului și optimizând dozarea medicamentului.
Studiile inițiale efectuate pe șoareci au arătat că dispozitivul poate urmări evenimentele de dozare repetată pe parcursul a patru ore. Testele de laborator separate utilizând fluid interstițial artificial au demonstrat că sistemul a rămas stabil timp de până la 10 ore.
„Dispozitivul a arătat, de asemenea, diferențe clare în nivelurile de vancomicină de la un animal la altul, ceea ce este exact tipul de informație care lipsește atunci când dozarea se bazează pe teste de sânge ocazionale”, afirmă Salama.
„Deși cuvântul ‘ac’ poate fi inițial intimidant, microacele sunt foarte diferite de acele hipodermice convenționale”, adaugă Tsyban. „Aceste ace mici pătrund doar în straturile exterioare ale pielii și sunt confortabile de purtat. Pe măsură ce tehnologiile purtabile devin mai comune, ne așteptăm ca acceptarea să crească, în special dacă tehnologia reduce necesitatea recoltărilor repetate de sânge și a vizitelor la spital.”
„Există încă lucrări importante înainte ca acest dispozitiv să poată fi utilizat clinic, inclusiv îmbunătățirea stabilității pe termen lung și finalizarea studiilor necesare de biocompatibilitate”, conchide Salama.
