Nhiều loại thuốc uống rất hữu ích với liều lượng thích hợp, nhưng hoàn toàn có hại khi uống với quá liều và kéo dài.  Miếng dán vi kim thiết kế mới có thể giúp giải quyết vấn đề này nhờ hiển thị chính xác lượng thuốc hiện có trong máu của bệnh nhân.

Trước hết, không phải ngay từ đầu các bác sĩ đã không đảm bảo kê đơn chính xác liều lượng thuốc? Vấn đề là, các loại thuốc khác nhau được hệ thống cơ thể của mỗi người khác nhau hấp thụ với số lượng khác nhau. Nói cách khác, ngay cả khi hai người có cùng cân nặng, giới tính và độ tuổi được kê đơn cùng một liều lượng của một loại dược phẩm nhất định, thì một trong hai người đó sẽ có khả năng hấp thụ thuốc nhiều hơn vào máu so với người còn lại.

Phương pháp kiểm tra nồng độ thuốc trong máu hiện tại liên quan đến lấy máu và phân tích các mẫu máu. Điều này không chỉ gây khó chịu cho bệnh nhân mà việc phân tích có thể mất nhiều ngày để cho kết quả. Thậm chí, nó sẽ chỉ hiển thị mức độ tại thời điểm lấy mẫu. Vì lý do này, miếng dán thử nghiệm mới này ra đời. Với đường kính khoảng 1/4 inch (6 mm), thiết bị có thân bằng polyme dẻo này đang được phát triển tại UCLA bởi một nhóm nghiên cứu do PGS. Giáo sư Sam Emaminejad dẫn dắt.

Khi nó được dán vào một bộ phận cơ thể chẳng hạn như cánh tay, một dãy vi kim thép ở mặt dưới của nó sẽ xuyên qua lớp da bề mặt trên cùng mà hoàn toàn không gây đau đớn. Sau đó, mũi vi kim sẽ tiếp xúc với dịch kẽ ở giữa các tế bào da - nồng độ thuốc trong dịch lọng này sẽ tương ứng với nồng độ trong máu.

Đầu của mỗi chiếc kim chỉ dài khoảng một 1/4 milimét và được phủ bằng các hạt nano vàng và các chuỗi ADN có tên là aptamer. Một đầu kim được ghim chặt vào một trong các hạt nano, trong khi đầu kia của nó được gắn vào một phân tử "báo tín hiệu" xanh methylene.

Khi các aptamer tiếp xúc với một phân tử mục tiêu - chẳng hạn như một loại thuốc cụ thể - chúng sẽ thay đổi hình dạng. Lúc này các phân tử xanh metylen tạo ra tín hiệu điện hóa, có thể đo bên ngoài bằng dòng điện. Cường độ của dòng điện đó sẽ biểu thị lượng thuốc hiện có trong máu.

Trong các thử nghiệm phòng thí nghiệm, miếng dán được thử nghiệm trên những con chuột nhận đã tiêm ba liều thuốc kháng sinh tobramycin khác nhau. Kết quả đọc nồng độ thuốc trong máu của thiết bị này khớp với kết quả thu được thông qua phân tích mẫu máu truyền thống.

Các loại thuốc khác cũng có thể được nhắm mục tiêu và phát hiện bằng việc sử dụng các aptamer và phân tử báo hiệu tín hiệu khác nhau. Ước tính rằng, nếu miếng vá được sản xuất thương mại, chi phí vật liệu cho mỗi chiếc sẽ dưới 2 đô la Mỹ.

Emaminejad cho biết: “Công nghệ vi kim cảm biến sinh học này có thể thúc đẩy nhiều khía cạnh khác nhau của y học cá nhân hóa. Nó có thể cho phép chúng tôi cải thiện phương pháp điều trị bằng cách tối ưu hóa liều lượng thuốc cho từng cá nhân và không tốn kém, vì vậy mọi người đều có thể hưởng lợi từ giải pháp này. Ngoài ra, nó có thể cho phép chúng ta cung cấp thông tin chăm sóc bằng cách đo lường không chỉ các phân tử thuốc mà cả các phân tử xuất hiện tự nhiên trong cơ thể có liên quan đến sức khỏe”.

Nghiên cứu đã được xuất bản trên tạp chí Science Advances gần đây. Tuy nhiên, UCLA không phải là tổ chức duy nhất khám phá việc sử dụng miếng dán microneedle để đo nồng độ thuốc trong máu. Các nhà khoa học tại Đại học Hoàng gia Luân Đôn đã phát triển một loại thiết bị sử dụng các enzym phản ứng với sự thay đổi độ pH trong dịch kẽ, trong khi một nhóm của Đại học British Columbia cũng đã tạo ra một loại sử dụng các sợi quang vi mô.

P.T.T (NASATI), theo https://newatlas.com/medical/microneedle-patch-bloodstream-medication-level/, 12/12/2022