طراحی حسگر برای تعیین دوز دارو

یکی از مشکلات در مسیر درمان بیماری‌ها این است که برخی از دارو‌ها برای درمان عفونت و سرطان استفاده می‌شود و تفاوت میزان کمی بین دوز درمان کننده و دوزی که عوارض جانبی خطرناک ایجاد می‌کند، وجود دارد. البته افراد مختلف به دارو‌ها واکنش متفاوتی نشان می‌دهند، حتی یک دوز مختلف هم اثرات متفاوتی بر افراد دارند.

در حال حاضر پزشکان می‌توانند مقدار دارویی که تجویز می‌کنند را تا حدودی با نمونه گیری خون در بدن بیمار کالیبره و اندازه گیری کنند.

اما پردازش نتایج حاصل از این آزمایش‌ها اغلب یک روز طول می‌کشد و فقط دوز را در یک یا دو لحظه اندازه‌گیری می‌کند، بنابراین در تعیین نحوه تنظیم مقدار دوز در زمان واقعی کمک چندانی نمی‌کند.

اکنون، یک تیم تحقیقاتی یک حسگر پوشیدنی ساخته اند که از میکروسوزن‌های ارزان قیمت برای تجزیه و تحلیل مایع بین سلول‌های کمتر از یک میلی متر در زیر پوست استفاده می‌کند و به طور مداوم غلظت دارو را در بدن ثبت می‌کند. این فناوری می‌تواند گامی در جهت بهبود توانایی پزشکان در تجویز دوز‌های دقیق دارو باشد.

نتایج مطالعه‌ای در Science Advances منتشر شده است، محققان این سیستم را روی موش‌هایی که تحت درمان با آنتی‌بیوتیک قرار گرفته بودند، آزمایش کردند.

محققان با استفاده از داده‌های گرفته‌شده توسط دستگاه در مدت حدود ۱۵ دقیقه پس از تجویز دارو، به‌طور قابل اعتمادی پیش‌بینی کردند که در مجموع چه مقدار از آن دارو به طور مؤثر به سیستم حیوان منتقل می‌شود.

سام امامی نژاد، نویسنده ارشد و مسئول مقاله که یکی از اعضای موسسه نانوسیستم‌های کالیفرنیا در UCLA است، گفت: این فناوری میکروسوزن حسگر زیستی، بسیاری از جنبه‌های مختلف پزشکی شخصی سازی شده را پیشرفت می‌دهد.

ممکن است این امکان را به ما بدهد که با بهینه‌سازی دوز دارو برای هر فرد، درمان‌ها را بهبود بخشیم. این روش ارزان است، بنابراین همه می‌توانند از این راه‌حل سود ببرند.

این روش ممکن است به ما امکان اندازه‌گیری مولکول‌های طبیعی در بدن را بدهد و هم قابلیت قالب جدیدی را برای نظارت بر سلامتی ارائه می‌کند. امروزه، پزشکان از تجویز برخی دارو‌هایی که می‌توانند در دوز مناسب بسیار مؤثر باشند، اما در دوز‌های بالا سمی یا حتی کشنده باشند، اجتناب می‌کنند.

توانمندسازی پزشکان برای تجویز ایمن‌تر این دارو‌ها ممکن است به کاهش مقاومت فزاینده باکتری‌های خطرناک در برابر آنتی‌بیوتیک‌ها نیز کمک کند.

کارلوس میلا، متخصص ریه اطفال دانشگاه استنفورد گفت: بحران مقاومت میکروب تا حدی ریشه در استفاده ناکارآمد از آنتی بیوتیک‌ها، از جمله انتخاب نامناسب دارو‌ها دارد.

این حسگر دوز دارو با قطر حدود یک چهارم اینچ، دارو‌ها را با استفاده از رشته‌های مهندسی شده DNA به نام آپتامر شناسایی می‌کند. هنگامی که یک آپتامر با یک مولکول هدف خاص در تماس است، شکل آن تغییر می‌کند. در این دستگاه، یک سر آپتامر‌ها به نانوذرات طلا که روی میکروسوزن رسوب کرده اند، متصل می‌شود.

انتهای دیگر آپتامر‌ها به مولکول‌های خاصی متصل است که با تغییر شکل آپتامر‌ها سیگنال‌های قابل اندازه گیری تولید می‌کنند. قسمت آشکار میکرونیدل‌ها که با برش سوزن‌های بالینی طب سوزنی ساخته می‌شوند، تنها حدود نیم میلی متر طول دارند.

محققان این دستگاه را با استفاده از سه دوز مختلف آنتی بیوتیک توبرامایسین در موش‌های صحرایی مورد ارزیابی قرار دادند. آن‌ها دریافتند که اندازه‌گیری‌های حسگر از غلظت دارو با اندازه‌گیری‌های تولید شده توسط آزمایش‌های خون معمولی مرتبط است.

اندازه گیری حسگر از حداکثر غلظت دارو در بدن - که در ۱۲ تا ۲۰ دقیقه اول پس از تجویز دوز رخ می‌دهد - می‌تواند برای پیش بینی اینکه چه مقدار از دارو به طور موثر در طول یک ساعت یا بیشتر به بدن می‌رسد استفاده شود.

نویسندگان تخمین می‌زنند که هزینه مواد برای تولید حسگر دارو کمتر از ۲ دلار در هر واحد خواهد بود، که نشان می‌دهد می‌توان آن را با هزینه مقرون به صرفه در مقیاس بزرگ تولید کرد.

مطالعات آینده بر روی بهینه سازی حسگر و تجزیه و تحلیل بیشتر و ایمنی آن متمرکز خواهد شد.

منبع: سایت مدیکال اکسپرس