Onderzoekers van de King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) hebben een draagbare pleister ontwikkeld die continu de concentratie van geneesmiddelen in het lichaam kan meten. De technologie maakt gebruik van microscopisch kleine naaldjes die onder de huid de hoeveelheid medicatie registreren en de meetgegevens draadloos doorsturen naar een smartphone.
Volgens de onderzoekers kan deze technologie op termijn bijdragen aan nauwkeuriger medicatiegebruik en meer gepersonaliseerde behandelingen. Bij veel geneesmiddelen waarbij een nauwkeurige dosering belangrijk is, wordt de concentratie in het bloed momenteel bepaald via periodieke bloedafnames en laboratoriumonderzoek. Die metingen geven slechts een momentopname en het kost tijd voordat de resultaten beschikbaar zijn. De onderzoekers wilden daarom onderzoeken of continue monitoring een completer beeld kan geven van hoe een geneesmiddel zich gedurende de dag door het lichaam beweegt.
Micronaaldjes
De ontwikkelde pleister bevat een reeks uiterst kleine micronaaldjes die toegang krijgen tot het interstitiële vocht direct onder de huid. In combinatie met miniaturiseerde elektronica, elektrochemische biosensoren en een Bluetooth-verbinding kan het systeem voortdurend de concentratie van een geneesmiddel meten. De gegevens worden vervolgens realtime weergegeven in een smartphone-app.
Volgens hoofdonderzoeker Khaled Nabil Salama, hoogleraar Electrical and Computer Engineering en Bioengineering aan KAUST, laat de studie zien dat draagbare technologie mogelijk verder kan gaan dan het monitoren van vitale functies. "Deze studie onderzoekt of toekomstige wearables ook kunnen helpen om inzicht te krijgen in hoe geneesmiddelen zich in het lichaam gedragen. Hoewel de technologie zich nog in een vroeg stadium bevindt, toont zij een nieuwe benadering waarbij therapieën continu worden gevolgd in plaats van via incidentele metingen."
Test met vancomycine
Als eerste test kozen de onderzoekers voor vancomycine, een antibioticum dat wordt gebruikt bij ernstige bacteriële infecties. De dosering van dit middel luistert nauw: een te lage concentratie vermindert de werkzaamheid, terwijl een te hoge spiegel schadelijke bijwerkingen kan veroorzaken. Daardoor geldt vancomycine als een geschikte kandidaat om nieuwe monitoringsmethoden te evalueren.
De complete wearable weegt slechts 6,7 gram en integreert de micronaaldsensoren, biosensoren, elektronica, draadloze communicatie en smartphonevisualisatie in één compact systeem. Tijdens laboratoriumexperimenten en preklinische studies bleek de pleister veranderingen in de antibioticaconcentratie gedurende meerdere uren betrouwbaar te kunnen volgen.
Minimaal invasieve monitoring
Voordat de technologie in de klinische praktijk kan worden toegepast, zijn verdere ontwikkeling en uitgebreide klinische validatie noodzakelijk. Toch laten de eerste resultaten volgens de onderzoekers zien dat continue medicijnmonitoring met een minimaal invasieve sensor technisch haalbaar is.
Hoewel de huidige studie zich richtte op vancomycine, verwachten de onderzoekers dat hetzelfde platform in de toekomst kan worden aangepast voor andere geneesmiddelen waarbij nauwkeurige spiegelbepaling essentieel is. Daarmee zou de technologie kunnen bijdragen aan meer gepersonaliseerde behandelstrategieën, waarbij doseringen beter worden afgestemd op de individuele patiënt.
De komende jaren richten de onderzoekers zich op het verlengen van de meetduur, het verbeteren van de stabiliteit van de sensoren en het onderzoeken van toepassingen voor een breder scala aan medicijnen. Als die ontwikkelingen succesvol verlopen, zou de pleister op termijn een alternatief kunnen bieden voor herhaalde bloedafnames en zorgverleners continu inzicht geven in het verloop van medicamenteuze behandelingen.
Micronaaldsensor
Eerder dit jaar ontwikkelden Amerikaanse onderzoekers een micronaaldsensor waarmee op een minimaal invasieve wijze moleculen in de huid gemeten kunnen worden. Die betreffende oplossing maakt daarvoor gebruik van specifieke ‘herkenningsmoleculen’ op het oppervlak van de micronaald. Wanneer een doelstof, bijvoorbeeld een medicijn, zich bindt aan deze moleculen, verandert het elektrische signaal van de sensor.
In preklinische experimenten met veelbelovende eerste resultaten gebruikten onderzoekers de sensor om twee soorten geneesmiddelen te volgen: een chemotherapie die door de lever wordt afgebroken en een antibioticum dat via de nieren wordt uitgescheiden. Door continu de concentraties van deze middelen te meten, konden zij afleiden hoe goed deze organen functioneerden.
