تاریخ انتشار : ۱۴۰۱/۰۵/۳۱ ساعت ۱۷:۱۸
کد مطلب : ۳۵۳۷۵۲
مصرف مقادیر مناسب دارو با استفاده از یک حسگر
گروه علمی: گروهی از محققان به رهبری دکتر سام امامی‌نژاد محقق ایرانی دانشگاه کالیفرنیا موفق به ساخت حسگری شده‌اند که مقادیر لیتیوم را در خون اندازه‌گیری می‌کند.به گزارش ایسنا، لیتیوم می‌تواند علائم اختلال دوقطبی و افسردگی را کاهش دهد اما در صورتی که به مقدار مناسب مصرف شود. مقدار بسیار کم آن نتیجه نمی‌دهد و مقدار زیاد آن می‌تواند عوارض جانبی خطرناکی به همراه داشته باشد. برای نظارت دقیق بر میزان مصرف این دارو در بدن، بیماران باید تحت آزمایش خون که روشی تهاجمی است قرار گیرند. اکنون دانشمندان از اختراع یک حسگر کوچک خبر داده‌اند که سطح لیتیوم را از عرق روی سطح انگشت دست در عرض ۳۰ ثانیه تشخیص می‌دهد و نیاز به مراجعه به مراکز درمانی را از بین می‌برد.
لیتیوم نه تنها باید در دوزهای معینی مصرف شود، بلکه بیماران اغلب برای مصرف آن طبق تجویز دچار مشکل می‌شوند و ممکن است مصرف قرص‌ها را فراموش کنند. بنابراین، زمانی که به نظر می‌رسد دارو اثرگذار نبوده است، ارائه دهندگان مراقبت‌های بهداشتی باید بدانند که بیمار واقعاً چه مقدار دارو مصرف کرده است. گزینه‌های فعلی برای نظارت بر این موضوع دارای اشکالات قابل توجهی است. به عنوان مثال، نمونه‌برداری از خون اگرچه نتایج دقیقی دارد، اما تهاجمی و زمان‌بر است. در همین حال، قرص شمارها، مصرف دارو را مستقیماً اندازه‌گیری نمی‌کنند. برای رفع این محدودیت‌ها، محققان به سراغ مایع دیگری در بدن رفتند.
دکتر شویو لین(Shuyu Lin)، که این تحقیقات را با جیالون ژو(Jialun Zhu) انجام داده است، می‌گوید: بدن انسان دائماً عرق تولید می‌کند گرچه شاید قابل رویت نباشد. اغلب مقادیر آن بسیار کم است. مولکول‌های کوچک مشتق‌شده از دارو، از جمله لیتیوم، در این عرق ظاهر می‌شوند.سام امامی‌نژاد، محقق اصلی این پروژه در دانشگاه کالیفرنیا، لس‌آنجلس(UCLA)، می‌گوید: از طریق تنها تماس پوست، دستگاه جدید ما می‌تواند اطلاعات مفیدی در سطح مولکولی در مورد آنچه در بدن در گردش است به دست آورد. ما در حال حاضر با بسیاری از لوازم‌های الکترونیکی لمسی همچون تلفن‌های هوشمند و صفحه کلیدها تعامل داریم، بنابراین این حسگر می‌تواند به طور یکپارچه در زندگی روزمره ادغام شود. دکتر امامی‌نژاد، تحصیلات خود در مقطع کارشناسی را در دانشگاه واترلو و کارشناسی ارشد و دکترای خود را در دانشگاه استنفورد گذرانده است.
با این حال، ابداع حسگری برای تشخیص لیتیوم، چالش‌های فنی خود را به همراه داشته است. عرق معمولاً فقط در مقادیر اندکی وجود دارد، اما سنجش الکتروشیمیایی مورد نیاز برای شناسایی ذرات باردار لیتیوم به محیطی آبی نیاز دارد. برای تهیه آن، محققان یک ژل مبتنی بر آب حاوی گلیسرول را مهندسی کردند. این ماده اضافی از خشک شدن ژل جلوگیری کرد و یک محیط کنترل شده برای بخش الکترونیکی حسگر ایجاد کرد.
برای به دام انداختن یون‌های لیتیوم پس از عبور آنها از ژل، این تیم از یک الکترود یون انتخابی(ISE) استفاده کردند. یون‌های انباشته شده در مقایسه با الکترودهای مرجع باعث ایجاد تفاوت در پتانسیل الکتریکی می‌شوند. محققان از این تفاوت برای استنباط غلظت لیتیوم موجود در عرق استفاده کردند. این اجزاء که شامل یک حسگر کوچک و مستطیل شکل هستند در کنار یکدیگر حسگری کوچک‌تر از یک بند انگشت را تشکیل می‌دهند و می‌توانند لیتیوم را در عرض حدود ۳۰ ثانیه تشخیص دهند. این حسگر هنوز در مرحله آزمایش اولیه قرار دارد، اما در نهایت، محققان تصور می‌کنند که می‌توان آن را در یک سیستم بزرگتر که هنوز طراحی نشده گنجاند تا بازخوردی بصری به فرد معالج یا بیمار ارائه دهد.
پس از آزمایش حسگر با استفاده از یک نوک انگشت مصنوعی، محققان افراد واقعی از جمله فردی که لیتیوم مصرف می‌کرد را برای آزمایش به کار گرفتند. آنها سطح لیتیوم این فرد را قبل و بعد از مصرف دارو ثبت کردند و دریافتند که این اندازه‌گیری‌ها نزدیک به اندازه‌گیری‌های حاصل از بزاق است، که تحقیقات قبلی نشان داده سطح لیتیوم را با دقت بالا اندازه‌گیری می‌کند. در آینده، محققان قصد دارند اثرات لوسیون و سایر محصولات پوستی را بر خوانش این حسگر بررسی کنند.
این فناوری همچنین کاربردهایی فراتر از نظارت بر لیتیوم دارد. امامی نژاد در حال توسعه حسگرهای لمسی مشابهی برای نظارت بر الکل و استامینوفن نیز هست. از این سیستم‌ها می‌توان برای مصرف موادی که امکان سوء مصرف آنها نیز وجود دارد استفاده کرد برای مثال می‌توان یک سیستم توزیع داروی رباتیک ایجاد کرد که تنها در صورتی که سطح دارو در خون بیمار پایین باشد، دارو را آزاد می‌کند.
دکتر شویو لین(Shuyu Lin)، که این تحقیقات را با جیالون ژو(Jialun Zhu) انجام داده است، می‌گوید: بدن انسان دائماً عرق تولید می‌کند گرچه شاید قابل رویت نباشد. اغلب مقادیر آن بسیار کم است. مولکول‌های کوچک مشتق‌شده از دارو، از جمله لیتیوم، در این عرق ظاهر می‌شوند.سام امامی‌نژاد، محقق اصلی این پروژه در دانشگاه کالیفرنیا، لس‌آنجلس(UCLA)، می‌گوید: از طریق تنها تماس پوست، دستگاه جدید ما می‌تواند اطلاعات مفیدی در سطح مولکولی در مورد آنچه در بدن در گردش است به دست آورد. ما در حال حاضر با بسیاری از لوازم‌های الکترونیکی لمسی همچون تلفن‌های هوشمند و صفحه کلیدها تعامل داریم، بنابراین این حسگر می‌تواند به طور یکپارچه در زندگی روزمره ادغام شود. دکتر امامی‌نژاد، تحصیلات خود در مقطع کارشناسی را در دانشگاه واترلو و کارشناسی ارشد و دکترای خود را در دانشگاه استنفورد گذرانده است.
با این حال، ابداع حسگری برای تشخیص لیتیوم، چالش‌های فنی خود را به همراه داشته است. عرق معمولاً فقط در مقادیر اندکی وجود دارد، اما سنجش الکتروشیمیایی مورد نیاز برای شناسایی ذرات باردار لیتیوم به محیطی آبی نیاز دارد. برای تهیه آن، محققان یک ژل مبتنی بر آب حاوی گلیسرول را مهندسی کردند. این ماده اضافی از خشک شدن ژل جلوگیری کرد و یک محیط کنترل شده برای بخش الکترونیکی حسگر ایجاد کرد.
برای به دام انداختن یون‌های لیتیوم پس از عبور آنها از ژل، این تیم از یک الکترود یون انتخابی(ISE) استفاده کردند. یون‌های انباشته شده در مقایسه با الکترودهای مرجع باعث ایجاد تفاوت در پتانسیل الکتریکی می‌شوند. محققان از این تفاوت برای استنباط غلظت لیتیوم موجود در عرق استفاده کردند. این اجزاء که شامل یک حسگر کوچک و مستطیل شکل هستند در کنار یکدیگر حسگری کوچک‌تر از یک بند انگشت را تشکیل می‌دهند و می‌توانند لیتیوم را در عرض حدود ۳۰ ثانیه تشخیص دهند. این حسگر هنوز در مرحله آزمایش اولیه قرار دارد، اما در نهایت، محققان تصور می‌کنند که می‌توان آن را در یک سیستم بزرگتر که هنوز طراحی نشده گنجاند تا بازخوردی بصری به فرد معالج یا بیمار ارائه دهد.
پس از آزمایش حسگر با استفاده از یک نوک انگشت مصنوعی، محققان افراد واقعی از جمله فردی که لیتیوم مصرف می‌کرد را برای آزمایش به کار گرفتند. آنها سطح لیتیوم این فرد را قبل و بعد از مصرف دارو ثبت کردند و دریافتند که این اندازه‌گیری‌ها نزدیک به اندازه‌گیری‌های حاصل از بزاق است، که تحقیقات قبلی نشان داده سطح لیتیوم را با دقت بالا اندازه‌گیری می‌کند. در آینده، محققان قصد دارند اثرات لوسیون و سایر محصولات پوستی را بر خوانش این حسگر بررسی کنند.
این فناوری همچنین کاربردهایی فراتر از نظارت بر لیتیوم دارد. امامی نژاد در حال توسعه حسگرهای لمسی مشابهی برای نظارت بر الکل و استامینوفن نیز هست. از این سیستم‌ها می‌توان برای مصرف موادی که امکان سوء مصرف آنها نیز وجود دارد استفاده کرد برای مثال می‌توان یک سیستم توزیع داروی رباتیک ایجاد کرد که تنها در صورتی که سطح دارو در خون بیمار پایین باشد، دارو را آزاد می‌کند.
پربينندهترين مطالب و خبرها
