Điểm tin

Cảm biến nano cơ học phát hiện nồng độ kháng sinh trong máu

SUCKHOE+ | Các nhà khoa học đã phát triển một phương pháp mới đo nhanh nồng độ phân tử thuốc kháng sinh trong huyết thanh máu người, đặt nền móng cho những ứng dụng trong lĩnh vực phát triển các loại thuốc chữa bệnh và y học cá nhân hóa.

11/03/2014 11:47

Công trình nghiên cứu này đã được công bố trên Tạp chí Nature Nanotechnology, mô tả việc sử dụng một cảm biến để đo nồng độ của kháng sinh tác dụng trong máu, tạo ra chỉ dẫn về hiệu quả của thuốc chống lại các vi sinh vật gây bệnh.

Đồng thời công trình nghiên cứu cũng giúp hiểu biết nhiều hơn về hiệu quả của các liều thuốc phù hợp với từng cá nhân, giảm các tác dụng phụ độc hại, cho phép điều trị cá nhân hóa đối với các bệnh nhân và những hiểu biết mới về các chế độ lâm sàng tối ưu, như các phương pháp điều trị kết hợp chẳng hạn.

Thông thương khi hoạt động, các phân tử kháng sinh gây ra ứng suất tế bào áp lên thành tế bào của vi sinh vật gây bệnh, dẫn đến chúng bị tiêu diệt. Tuy nhiên, do các phân tử cạnh tranh nhau trong dung dịch, ví dụ như protein huyết thanh, nên chúng có thể tác động để tạo ra sự liên kết giữa kháng sinh với vi khuẩn, vì vậy làm giảm hiệu quả của thuốc. Ví dụ, protein huyết thanh liên kết với thuốc trong máu sẽ làm giảm lượng thuốc có tác dụng và giảm sự thâm nhập của thuốc vào các mô tế bào.

Do lượng thuốc kháng sinh liên kết với protein huyết thanh khác nhau giữa các cá nhân, nên sẽ là cực kỳ có giá trị nếu như có thể xác định được chính xác lượng thuốc liên kết với protein huyết thanh, và bao nhiêu thuốc vẫn còn ở dạng tự do trong máu. Điều này cho phép tính toán chính xác liều lượng tối ưu.

Các bộ cảm biến sinh học hiện có mặt trên thị trường không đo được ứng suất tế bào, trong khi bộ cảm biến nano cơ học do nhóm các nhà nghiên cứu từ Trung tâm Công nghệ nano London (LCN) thuộc Đại học London (UCL), Trường đại học Cambridge, Đại học Queensland và Trường đại học nông nghiệp và công nghệ Jomo Kenyatta thiết kế và chế tạo lại có thể đo chính xác thông tin quan trọng này, ngay cả khi các phân tử thuốc kháng sinh chỉ hiện diện với nồng độ rất thấp.

Các nhà nghiên cứu đã phủ một lớp màng vi khuẩn mẫu lên bề mặt của mạng nano hình răng lược và sử dụng như một cảm biến ứng suất bề mặt. Cảm biến này rất nhạy cảm với những tín hiệu uốn cong rất nhỏ gây ra do những tương tác của nó với thuốc kháng sinh, trong trường hợp này là vancomycin, đã được Cục quản lý thực phẩm và dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) phê chuẩn, và oritavancin, hiện vẫn chưa được phê duyệt, được sử dụng để đối phó với loại vi khuẩn kháng vancomycin trong huyết thanh.

Nghiên cứu này đã mang lại bằng chứng thực nghiệm đầu tiên về các hỗn hợp thuốc-huyết thanh (thuốc kháng sinh liên kết với các protein huyết thanh cạnh tranh) không gây ứng suất lên vi khuẩn. Vì vậy, có thể thực hiện những xét nghiệm trong ống nghiệm về tính mẫn cảm đối với thuốc và để xác định chính xác liều lượng đủ hiệu quả và ít độc hại cho bệnh nhân.

Trong tương lai, các nhà nghiên cứu tin rằng với một đầu dò bề mặt được thiết kế phù hợp, cảm biến này có thể kết hợp với nạp thuốc tùy biến dùng cho gây mê, điều trị ung thư, HIV và điều trị kháng khuẩn.

Tiến sĩ Joseph W. Ndieyira thuộc LCN, người lãnh đạo công trình nghiên cứu cho biết, phát hiện này là một bước tiến lớn trong sự hiểu biết cơ bản của chúng ta về những quá trình xảy ra giữa các tín hiệu hóa học và cơ học trong một môi trường hỗn hợp, như huyết thanh chẳng hạn, và thông tin này có thể sử dụng để điều chỉnh tác dụng của thuốc và để giảm thiểu các tác dụng phụ độc hại tiềm tàng.