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电活性药物传感器监测汗液,以追踪药物代谢情况
2020-02-15 10:44:09   来源:麦姆斯咨询   评论:0   点击:

据麦姆斯咨询报道,研究人员提出了创建电活性药物传感器的设计指南,以用于汗液监测,其中包括了如何避免或绕过干扰分子的策略。该指南帮助他们创建了一种有效的传感器来监测双嘧达莫,一种心脏手术后使用的药物。

设计指南包括了在制备伏安型生物传感器时如何处理干扰信号。

大多数口服药物很容易进入汗液,这使汗液传感器可以成为追踪药物代谢的得力助手。但是监测汗液中的药物所存在的一大陷阱是来自氨基酸等电活性分子的干扰,这些分子可以掩盖所需的药物信号。据麦姆斯咨询报道,研究人员提出了创建电活性药物传感器的设计指南,以用于汗液监测,其中包括了如何避免或绕过干扰分子的策略。该指南帮助他们创建了一种有效的传感器来监测双嘧达莫,一种心脏手术后使用的药物。

由于体重、年龄、其他药物、饮食和患者独特的身体新陈代谢都会影响服药后的体内药物浓度,因此某些药物的准确给药剂量可能会变得较为困难(尤其是婴儿和老年人)。病人可以接受定期血液测试以监测药物浓度水平,但是患者和医生都期盼一种更快且无创的方法。来自加州大学洛杉矶分校(University of California, Los Angeles)的Sam Emaminejad表示,如果制作正确,可穿戴汗液传感器可以让患者无痛地知道下一次服药的安全时间。

一些可穿戴汗液传感器的原型通过离子选择电极测量电解质,或借助酶等探针检测葡萄糖、乳酸盐和其他生物标志物。Emaminejad指出,口服药通常没有现成的探针,但具有电活性,也就意味着它们可以通过伏安法直接在汗液中进行测量,且无需探针。伏安传感可以同时检测多种药物。

伏安汗液传感器可以检测汗液中的药物,研究人员提出了如何避免汗液本身所带来的干扰

伏安汗液传感器可以检测汗液中的药物,研究人员提出了如何避免汗液本身所带来的干扰

但是伏安法药物检测必须谨慎进行,Emaminejad提醒道。汗液中的任何电活性分子,尤其是天然存在的四种氨基酸和尿酸,都可以隐藏或覆盖目标药物的峰值。Emaminejad和他的研究团队提出了一个框架,以设计一款经过精心策划的伏安传感器,该传感器在真实汗液中的表现良好。其方法的关键是表征其他分子的干扰。

Emaminejad的研究小组充分表征了汗液中五个关键混杂因素的背景电流和伏安信号。某些药物(如双嘧达莫)的信号落在低电压窗口,这些干扰分子在该窗口没有信号,就会使检测变得容易。但是咖啡因和对乙酰氨基酚等其他成分的信号却落在与汗液成分信号重叠的窗口中。Emaminejad补充道,在上述情况中,研究人员需要做更多的工作来过滤有害的干扰信号,如通过在传感器表面增加滤波器或使用算法来分离信号。这项干扰研究帮助他们创建了一款传感器,可以在天然人体汗液样本中检测到双嘧达莫。

辛辛那提大学(University of Cincinnati)可穿戴技术领域的创业者Jason Heikenfeld 指出,“研究人员经常会忽略传感器工作时的干扰因素”,他表示,将干扰因素考虑在内为制作汗液传感器奠定了基础,这种传感器不仅可用于实验室,还可以用于人体。

Emaminejad表示,在实际使用这款传感器之前,需要进行血液和汗液之间的药物浓度相关联的临床实验。他希望,未来精心设计的汗液传感器将能够实时显示患者的药物代谢,帮助医生精准用药剂量,并建立个性化药物反应档案。

论文链接:https://doi.org/10.1021/acssensors.9b02233

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