Az elmúlt néhány évben sokat haladt előre a bioszenzorok fejlesztése és felhasználása, ami az élelmiszer- és környezetbiztonság mellett főleg a gyógyszerészetben és az orvoslásban érhető tetten.
Már bioszenzornak nevezhető a bányába kalitkában levitt kanári is, melynek pusztulása mérges gáz jelenlétére figyelmezteti a bányászokat – írják az ACS Sensors nevű szaklapban megjelent, a gyógyszerkutatásban használatos legújabb bioszenzorokat ismertető tanulmányukban Yi Tao és munkatársai. A fejlődést egyebek között a protein–protein interakciók megértése, az egyre jobb nanoanyagok és funkcionális nanostruktúrák megjelenése, a szén- és fémalapú nanorészecskék integrációja, valamint az elektromos vezető polimerek beépítése tette lehetővé. A bioszenzorok ma leggyakrabban az antitest–antigén-, enzim–ligand-, nukleinsav–DNS-, celluláris struktúrák–sejtek/biomimetikus anyagok közötti interakciókat használják ki.
123rf.com
Nagyon is szükséges a gyógyszerjelöltek hatékonyságának pontosabb előrejelzését lehetővé tevő szenzorok fejlesztésére, emlékeztetnek a kínai kutatók, hiszen 2008 és 2015 között még a II. és III. fázisban abbahagyott klinikai vizsgálatok esetében is 60 százalékban a molekula hatástalansága volt a kudarc oka. A gyógyszerfejlesztés ezért ma a bioszenzorokkal kapcsolatos innováció legforróbb területe, és a remények szerint ellensúlyozhatja a nagy áteresztőképességű hatóanyagszűrő-rendszerek magas fals pozitivitását.
Gyógyszertúladagolás ellen
A gyógyszergyártásban a minőség és a szállítási lánc ellenőrzését, a hamisítványok elleni védekezést oldják meg bioszenzorok segítségével, és óriási az igény a hordozható, olcsó technológiák iránt a környezet, például a folyóvizek gyógyszerszennyezésének monitorozásában, valamint a gyógyszertúladagolások megelőzésében. A Biosensors and Bioelectronics nevű lap összefoglalója (Lanting Quian és munkatársai) arra hívja fel a figyelmet, hogy míg 2005 és 2019 között 208 százalékkal nőtt a gyógyszergyártók bevétele, évente 6 százalékkal növekedett az antidepresszáns-túladagolás miatti halálozás. Mint a kanadai kutatók megjegyzik, a gyógyszerfogyasztás növekedése a gyulladásgátlók és antidepresszánsok mellett főleg az antibakteriális, antivirális, gombaellenes és rákellenes szerek detektálását és kvantifikálását megkönnyítő bioszenzorok fejlesztését gyorsította fel.
A közelmúlt – és a drót nélküli kommunikációs technológiák – sikertörténete az egészségmegőrzés és az idősmonitorozás területén alkalmazott, hordozható, olcsó bioszenzorok megjelenése. A valós idejű ellenőrzést lehetővé tevő eszközöket tetoválás, kesztyű, ruházat és implantátum formájában alkalmazzák. Ezen a területen az az újdonság, hogy a vérvizsgálat alternatíváját adják: lehetővé teszik a nyál, a könny, az izzadság non-invazív monitorozását (glükóz, húgysav, pH, ionok, hormonok, proteinek, gyógyszermetabolitok, kórokozók).
Személyre szabott orvoslás
Thomas Pollard és munkatársai a precíziós orvoslás elterjedését várják a bioszenzorok további fejlődésétől. Mint a Drug Discovery Today nevű folyóiratban írják, a precíziós orvoslás a terápiás gyógyszermonitorozás (TDM) egyszerűsödését igényli, az ugyanis egyelőre specializált labort és technikusokat igénylő, időrabló és drága folyamat. Az olcsó, hordozható és szenzitív bioszenzorok elterjedése változtathat ezen.
A TDM során alkalmazott gyógyszerspecifikus bioszenzorok egyes nagy kockázatú betegek esetén már ma is lehetővé teszik a dozírozás optimalizálását. Ez különösen szűk terápiás ablakú gyógyszerek esetén fontos, nemcsak a hatékonyság biztosítása, hanem a toxicitás elkerülése érdekében is. A valós idejű monitorozás kifejlesztése azoknál a gyógyszereknél is fontos, amelyek koncentrációja az idő függvényében fluktuál, illetve amelyek gyorsan kiürülnek a szervezetből. A TDM-célú bioszenzor-fejlesztésben potenciális gyógyszerjelöltek az antikonvulzív szerek, a szívglikozidok, a pszichotróp szerek és a hangulatfokozók, az immunszuppresszánsok, a rákellenes szerek és az antibiotikumok.
Tapaszok mikrotűkkel
A bioszenzor által mért gyógyszerkoncentráció azonnali és folyamatos befolyásolására már rendelkezésre állnak zárt láncú eszközök, melyekben a gyógyszeradagolást mikrotűket tartalmazó tapaszokkal oldják meg. Ezek a tűk áthatolnak a bőr epidermis rétegén, de a dermist – és az abban elhelyezkedő fájdalomreceptorokat – nem érik el, így fájdalommentesen alkalmazhatók.
Pollard és munkatársai a közeljövőben olyan multiplex bioszenzorok kifejlesztését és alkalmazását remélik, amelyek szimultán mérik majd a különböző biomarkerek és a beteg által használt gyógyszerek szervezeti koncentrációját, ezáltal lehetővé teszik a folyamatos gyógyszeradagolást és a káros gyógyszerinterakciók elkerülését, valamint a decentralizált, valóban személyre szabott orvoslást.
Dr. Kazai Anita
orvos
Megjelent a Pirulatrend 2022. februári számában.
