Enfeksiyon ve kanserle savaşmak için kullanılan bazı güçlü ilaçlar için, iyileştirici bir doz ile tehlikeli yan etkilere neden olacak kadar büyük bir doz arasında sadece küçük bir fark vardır. Ancak bu marjı tahmin etmek sürekli bir zorluktur çünkü farklı insanlar ilaçlara farklı tepkiler verir hatta aynı doza bile.
Şu anda doktorlar, hastanın vücudundaki ilaç miktarını test etmek için kan alarak uyguladıkları ilaç miktarını kısmen kalibre edebiliyor. Ancak bu testlerden elde edilen sonuçların işlenmesi genellikle bir gün sürüyor ve dozajı yalnızca bir veya iki anda ölçüyor, bu nedenle dozaj miktarlarının gerçek zamanlı olarak nasıl ayarlanacağını belirlerken pek yardımcı olmuyorlar.
Şimdi UCLA (Kaliforniya Üniversitesi) liderliğindeki bir araştırma ekibi, derinin bir milimetreden daha az altındaki hücreler arasındaki sıvıyı analiz etmek ve vücuttaki ilaç konsantrasyonlarını sürekli olarak kaydetmek için ucuz mikroiğneler kullanan giyilebilir bir yama geliştirdi. Bu teknoloji, doktorların hassas ilaç dozları uygulama becerilerini geliştirmeye yönelik bir adım olabilir.
Science Advances dergisinde yayınlanan bir çalışmada araştırmacılar sistemi antibiyotik tedavisi gören sıçanlarda test etti. Araştırmacılar, ilaç uygulandıktan sonra yaklaşık 15 dakika içinde cihaz tarafından alınan verileri kullanarak, söz konusu ilacın toplamda ne kadarının hayvanın sistemine etkili bir şekilde verileceğini güvenilir bir şekilde tahmin etti..
İlaç dozajının hassas bir şekilde ölçülebilmesi, doktorların hastalarını tedavi etme seçeneklerini de genişletebilir. Günümüzde doktorlar, uygun dozda oldukça etkili olabilen ancak çok yüksek dozda toksik ve hatta ölümcül olabilen bazı ilaçları reçete etmekten çekinmektedir. Bu ilaçları daha güvenli bir şekilde uygulamalarını sağlamak, tehlikeli bakterilerin antibiyotiklere karşı artan direncini azaltmaya da yardımcı olabilir.
Çalışmanın yazarlarından Stanford Üniversitesi pediatrik göğüs hastalıkları uzmanı Carlos Milla, “Ortaya çıkan mikrobiyal antibiyotik direnci krizi kısmen, kötü ilaç seçimleri de dahil olmak üzere antibiyotiklerin etkisiz kullanımından kaynaklanıyor” dedi. “Çoğu zaman bunun nedeni, ciddi toksisitelerden kaçınmak için en etkili ilaçları yönetmenin zorluklarıdır. Bu sensör, en etkili ilaçları kullanarak büyük bir hassasiyet ve güven sağlama şansını kesinlikle açıyor.” ifadelerini sözlerine ekledi.
Yaklaşık çeyrek inç çapındaki yama, aptamer adı verilen mühendislik ürünü DNA şeritlerini kullanarak ilaçları tespit ediyor. Bir aptamer belirli bir hedef molekülle temas ettiğinde şekil değiştiriyor. Cihazda, aptamerlerin bir ucu mikroiğne üzerinde biriken altın nanopartiküllere tutturulmuştur. Aptamerlerin diğer ucu ise, aptamerler şekil değiştirdiğinde ölçülebilir sinyaller üreten özel moleküllere bağlanır. Klinik sınıf akupunktur iğnelerinin kesilmesiyle elde edilen mikroiğnelerin açıkta kalan kısmı sadece yarım milimetre uzunluğunda.
Araştırmacılar cihazı sıçanlarda üç farklı dozda antibiyotik tobramisin kullanarak değerlendirdiler. Bandın ilaç konsantrasyonu ölçümlerinin geleneksel kan testleriyle elde edilenlerle korele olduğunu buldular. Yamanın vücuttaki en yüksek ilaç konsantrasyonu ölçümü ki bu bir doz uygulandıktan sonraki ilk 12 ila 20 dakika içinde gerçekleşir, bir saat veya daha uzun bir süre boyunca vücuda ne kadar ilacın etkili bir şekilde verildiğini tahmin etmek için kullanılabilir.
Yakın zamanda UCLA’dan doktorasını alan başyazar Shuyu Lin, “Bu deneyler sadece sensör okumalarımızın güvenilir olduğunu göstermekle kalmadı, aynı zamanda minimal invaziv ölçümleri kanda dolaşan ilaç konsantrasyonuyla ilişkilendirmeye yönelik modellerimizi de doğruladı” dedi.
Yazarlar, yamayı üretecek malzemelerin birim başına 2 dolardan daha aza mal olacağını tahmin ediyor ve bu da büyük ölçekte uygun maliyetli bir şekilde üretilebileceğini gösteriyor. Gelecekteki çalışmalar, klinik deneylere geçmeden önce yamanın optimize edilmesine ve güvenliğinin daha fazla analiz edilmesine odaklanacak. Bu araştırma kısmen CNSI’nin Noble Ailesi İnovasyon Fonu’ndan sağlanan bir hibe ile finanse edilecek.
UCLA yüksek lisans öğrencileri Xuanbing Cheng ve Jialun Zhu. UCLA’nın diğer yazarları ise eski doktora sonrası araştırmacılar Bo Wang ve Yichao Zhao; yüksek lisans öğrencileri Tsung-Yu Wu, Jiawei Tan ve Wenzhong Yan; lisans öğrencileri Justin Yeung ve Sarah Forman; araştırma görevlisi David Jelinek; kısa süre önce lisans derecesi alan Abraham Horrillo ve moleküler, hücre ve gelişim biyolojisi ve biyolojik kimya profesörü Hilary Coller. Çalışma Ulusal Bilim Vakfı, Beyin ve Davranış Vakfı, Melanom Araştırma İttifakı ve UCLA İnovasyon Fonu tarafından desteklendi.