پزشکی بازساختی و سلول‌های بنیادی

باکتری های مقاوم به آنتی بیوتیک با سویه های جدیدی که قادر به فرار از داروهای خط مقدم هستند، در سرتاسر جهان در حال ظهور هستند. در حالی که محققان در تلاش اند تا دسته‌های جدیدی از داروها را برای پر کردن این شکاف شناسایی کنند، تنگناها در این فرآیند باعث شده است تا از درمان عقب مانده‌ و به دورانی نزدیک می‌شویم که حتی یک عفونت ساده بار دیگر می‌تواند مرگ را بکشد.

محققان دانشگاه فرایبورگ به سرپرستی دکتر کان دینسر و پروفسور ویلفرد وبر فکر می‌کنند که یکی از راهبردهای کاهش این کاهش، بهینه‌سازی غلظت آنتی‌بیوتیک‌ها است که همچنان باید از بروز مقاومت دارویی به دلیل دوز ناکافی جلوگیری کنیم.

دینسر در ایمیلی به Advanced Science News توضیح داد: «این مشکل نیاز به ارزیابی مجدد استراتژی نبرد ما در مورد نحوه استفاده از آنتی‌بیوتیک‌های موجود دارد». "داده های بالینی اخیر نشان می دهد که توسعه مقاومت ضد میکروبی را می توان با بهینه سازی رژیم دوز آنتی بیوتیک کاهش داد."

در حال حاضر، پزشکان توانایی نظارت موثر بر غلظت آنتی‌بیوتیک‌ها در بیماران را ندارند، که این امر مستلزم آزمایش‌های مکرر خون و نظارت است. این می تواند مشکل ساز باشد زیرا موفقیت یک درمان بستگی به غلظت آنتی بیوتیک باقی مانده در یک پنجره درمانی خاص دارد و بسته به اینکه بدن بیمار چگونه واکنش نشان می دهد و دارو را تجزیه می کند منحصر به فرد است. راهکارهای عملیاتی بر اساس داده‌های جمع‌آوری‌شده از مدل‌های حیوانی و داوطلبان سالم تعیین شده‌اند، که در عوض به محدوده‌ای از غلظت‌های قابل قبول از نظر آماری منجر می‌شود: زیر معیار درمانی، درمانی یا سمی.

اچ. سرن آتس، محقق در فرایبورگ و نویسنده اول این مطالعه، گفت: «بیشتر اوقات، بیماران نمی توانند دوزهای بهینه را برای شرایط فعلی خود دریافت کنند. با در نظر گرفتن شعار «هیچ کس متوسط ​​نیست»، مایلیم به این نیاز پاسخ دهیم.»

دینسر و آتس فکر می کنند که می توان با تجویز دوز صحیح در زمان مناسب از طریق درمان های مناسب به این امر دست یافت. در حال حاضر، اگر دوره ای از آنتی بیوتیک ها نتواند عفونت را به طور کامل ریشه کن کند، از درمان های اضافی استفاده می شود یا به دوره درمان اضافه می شود. به جای رویکرد "یک اندازه مناسب برای همه"، تیم به دنبال ایجاد یک ابزار آسان و مقرون به صرفه برای نظارت بر سطوح آنتی بیوتیک برای نیازهای فردی بیمار بود.

دینسر می‌گوید: «ما باید دریابیم که چگونه یک دارو در بدن متابولیزه می‌شود، با در نظر گرفتن چندین پارامتر مانند فارماکوکینتیک فردی، سن، یا بیماری‌های همراه. با این حال، [این] طرح شخصی نیاز به نمونه گیری و تجزیه و تحلیل مکرر دارد. در حالی که این امر به مهار استفاده ناکارآمد آنتی بیوتیک ها کمک می کند، این گردش کار برای اکثر ارائه دهندگان مراقبت های بهداشتی برای مدیریت برای هر بیمار امکان پذیر نیست.

دینسر و تیمش برای غلبه بر این مانع، یک بیوسنسور میکروسیال بدون آنتی‌بادی یک بار مصرف ساخته‌اند که قادر است تا چهار دارو را (با امکان افزایش آن به هشت دارو) در بدن در همان تراشه به سرعت و با دقت کنترل کند. این سیستم بیومولکول‌های بی‌حرکت را روی سطحی درون دستگاه ترکیب می‌کند که در تماس با مولکول‌های خاص، مانند مولکول دارویی تعیین‌شده، باعث ایجاد تغییر در سیگنال الکتروشیمیایی می‌شود.

آتس گفت: «یکی از ویژگی‌های منحصربه‌فرد فناوری حسگر ما، که با بسیاری از همتایان خود متفاوت است، این است که بخش تثبیت بیومولکول از ناحیه تشخیص الکتروشیمیایی جدا شده است. با چنین پیکربندی، ما ذاتاً مسئله آلودگی الکترود را دور می‌زنیم و می‌توانیم سیالات زیستی پیچیده‌ای مانند خون کامل درمان‌نشده را بدون کاهش حساسیت کار کنیم.»

حساسیت بالای این دستگاه به تیم این امکان را داد تا حتی مقادیر کمی از سطوح دارو را در نفس بازدم شناسایی کنند. آتس گفت: «ما توانستیم برای اولین بار ارتباطی بین اندازه گیری شده تراکم نفس بازدمی و سطح خون پیدا کنیم.

این دستگاه به عنوان سیستمی بدون حضور آنتی بادی شناخته می شود، که یک استراتژی رایج تشخیص مبتنی بر پروتئین است. دینسر می گوید که این دو مزیت اصلی دارد. اولین مورد افزایش پایداری حسگر است، زیرا آنتی بادی ها به دما حساس هستند و نحوه نگهداری و مدت زمان نگهداری آنها را محدود می کند. دوم، و شاید مهمترین مزیت، آنتی بادی ها این دستگاه را بسیار گران می کند. آتس می‌گوید: «استفاده از آنتی‌بادی‌ها هزینه تولید یک تراشه منفرد را حداقل 10 برابر افزایش می‌دهد، که در تضاد با اولین هدف ما برای توسعه فناوری کم‌هزینه و با کاربرد آسان برای اندازه‌گیری مکرر سطوح آنتی‌بیوتیک برای مدیریت بهتر دارو است».

دینسر افزود: «ما امیدواریم سیستم خود را در سناریوی نظارت بر داروهای درمانی واقعی در زندگی ادغام کنیم، جایی که مایلیم تأثیر توصیه‌های تنظیم دوز مبتنی بر حسگر زیستی را بر پاسخ بالینی مشاهده کنیم.» پس از این مطالعه، ما معتقدیم که سیستم ما برای استفاده در کلینیک به عنوان یک ابزار تکمیلی آماده خواهد بود.

Ref:https://www.advancedsciencenews.com/breath-based-biosensor-monitors-antibiotic-concentrations-in-the-body/