Ученые из инженерной школы Самуэли Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и их коллеги из Стэнфордской медицинской школы продемонстрировали, что уровень наркотиков в организме можно отслеживать в режиме реального времени с помощью специальных умных часов, которые анализируют химические вещества, обнаруженные в поте. Эта носимая технология может быть использована в более индивидуальном подходе к медицине, когда идеальное лекарство и дозировка могут быть адаптированы для каждого человека.
Как правило, лекарства назначаются по принципу «один препарат подходит всем» — лекарства разрабатываются и назначаются на основе средних статистических показателей их эффективности. Существуют рекомендации по таким факторам, как вес и возраст пациентов. Но помимо этих основных факторов, химический состав нашего тела постоянно меняется — в зависимости от того, что мы едим и сколько тренировались. И помимо этих динамических факторов, генетический состав каждого человека уникален, и, следовательно, реакция на лекарства может быть разной. Это влияет на то, как быстро лекарства всасываются, действуют и выводятся из организма человека.
По словам исследователей, текущие попытки персонализировать дозировку препарата во многом зависят от повторных заборов крови в больнице. Затем образцы отправляются на анализ в центральные лаборатории. Эти решения неудобны, требуют много времени, инвазивны и дороги. Вот почему они выполняются только у небольшой группы пациентов и в редких случаях.
«Мы хотели создать носимую технологию, которая могла бы отслеживать профиль лекарств в организме непрерывно и неинвазивно», — сказал руководитель исследования Сэм Эмаминеджад, доцент кафедры электротехники и компьютерной инженерии в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе. «Таким образом, мы можем адаптировать оптимальную дозировку и время приема для каждого человека. И, используя этот подход персонализации, мы можем повысить эффективность терапевтического лечения».
Из-за своего небольшого размера молекулы многие виды лекарств попадают в пот, где их концентрация точно соответствует уровню циркулирующих лекарств. Вот почему исследователи создали умные часы, оснащенные датчиком, который анализирует отобранные крошечные капельки пота.
Эксперимент команды отслеживал действие парацетамола, распространенного безрецептурного обезболивающего, на людей в течение нескольких часов. Во-первых, исследователи стимулировали потовые железы на запястье с помощью небольшого электрического тока — тот же метод, который исследовательская группа Эмаминеджада продемонстрировала в предыдущих носимых технологиях.
Это позволило исследователям обнаруживать изменения в химии тела, при этом испытуемым не приходилось потеть физическими упражнениями. Поскольку каждое лекарство имеет свою уникальную электрохимическую сигнатуру, датчик может быть сконструирован таким образом, чтобы определять уровень конкретного лекарства в любой момент времени.
«Эта технология меняет правила игры и является значительным шагом вперед в реализации персонализированной медицины», — сказал соавтор исследования Рональд Дэвис, профессор биохимии и генетики в Стэнфордской медицинской школе. «Новые фармакогеномные решения, которые позволяют нам выбирать лекарства на основе генетического состава людей, уже доказали свою полезность для повышения эффективности лечения. Таким образом, в сочетании с нашим носимым решением, которое помогает нам оптимизировать дозировки лекарств для каждого человек, теперь мы можем по-настоящему индивидуализировать наши подходы к фармакотерапии ».
Что делает это исследование значимым, так это способность точно обнаруживать уникальный электрохимический сигнал лекарства на фоне сигналов от многих других молекул, которые могут циркулировать в организме и в более высоких концентрациях, чем лекарство, — сказал ведущий автор исследования Шую Линь. Докторант Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и член лаборатории взаимосвязанной и интегрированной биоэлектроники Эмаминеджада (I2BL). Эмаминеджад добавил, что эту технологию можно адаптировать для мониторинга приверженности к лечению и злоупотребления наркотиками.
«Это может быть особенно важно для людей с проблемами психического здоровья, когда врачи прописывают им длительное фармакотерапевтическое лечение», — сказал он. «Пациенты могут извлечь выгоду из таких простых в использовании, неинвазивных инструментов мониторинга, в то время как врачи могут видеть, как лекарства действуют на пациента».
