Desarrollan un biosensor que administra la dosis correcta farmacológica

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12 May. 2017
Desarrollan un biosensor que administra la dosis correcta farmacológica

Al igual que con el café o el alcohol, la forma en que cada persona procesa la medicación es única, por lo que la dosis perfecta de una persona puede ser una sobredosis mortal para otra.

Con esta variabilidad, puede ser difícil prescribir exactamente la cantidad correcta de medicamentos críticos, como la quimioterapia o la insulina.

Ahora, un equipo dirigido por el ingeniero eléctrico de Stanford, H. Tom Soh, y el compañero postdoctoral Peter Mage, ha desarrollado una herramienta de dispensación de fármacos que podría facilitar a las personas la dosis correcta de medicamentos para salvar vidas.

En un artículo publicado este miércoles en 'Nature Biomedical Engineering', el grupo demostró que la tecnología podría regular continuamente el nivel de un fármaco de quimioterapia en animales vivos.

"Es la primera vez que alguien ha sido capaz de controlar continuamente los niveles de medicamentos en el cuerpo en tiempo real -dice Soh-. Es un concepto nuevo con grandes implicaciones porque creemos que podemos adaptar nuestra tecnología para controlar los niveles de una amplia gama de medicamentos".

La nueva tecnología tiene tres componentes básicos: un biosensor que monitorea en tiempo real y de manera continua los niveles de fármaco en el torrente sanguíneo, un sistema de control para calcular la dosis correcta y una bomba programable que suministra suficiente fármaco para mantener la dosis deseada.

El sensor contiene moléculas llamadas aptámeros que están especialmente diseñados para unirse a un fármaco de interés. Estos aptámeros son un foco del laboratorio de Soh. Cuando el fármaco está presente en el torrente sanguíneo, el aptámero cambia de forma, lo cual detecta un sensor eléctrico. Cuanto más fármaco hay, más aptámetros cambian de forma.

Esa información, capturada cada pocos segundos, viaja a través de un software que controla la bomba para dispensar medicamentos adicionales según sea necesario. Los investigadores llaman a esto sistema de lazo cerrado, que monitorea y ajusta continuamente.

Dosis constantes y niveles adecuados cuando hay varios fármacos  

El equipo probó la tecnología administrando el fármaco quimioterapéutico doxorrubicina en animales. A pesar de las diferencias fisiológicas y metabólicas entre los animales individuales, fueron capaces de mantener una dosis constante entre todos los animales en el grupo de estudio, algo que no es posible con los actuales métodos de dispensación de fármacos.

Los científicos también probaron las interacciones agudas de fármaco-fármaco, introduciendo deliberadamente un segundo medicamento que se sabe para causa grandes oscilaciones en los niveles del medicamento de quimioterapia. De nuevo, encontraron que su sistema podría estabilizar los niveles farmacológicos para moderar lo que de otro modo podría ser un pico o una caída peligrosos.

Si la tecnología funciona tanto en las personas como en otros estudios con animales, podría tener grandes implicaciones, según Soh. "Por ejemplo, ¿qué pasaría si pudiéramos detectar y controlar los niveles no sólo de glucosa sino también de insulina y glucagón que regulan los niveles de glucosa?", plantea. Esto podría permitir a los investigadores crear un sistema electrónico para replicar la función del páncreas disfuncional en pacientes con diabetes tipo 1. "Es un futuro emocionante", afirma Soh.

Todavía quedan muchos años de pruebas por delante para asegurar que esta tecnología es segura y efectiva para las personas, pero los investigadores creen que puede ser un gran paso hacia la medicina personalizada. Los médicos ya saben que la misma medicación puede tener efectos diferentes en personas con distinta genética y que los pacientes que toman más de un medicamento pueden experimentar interacciones farmacológicas no deseadas, pero carecen de herramientas para lidiar con ello.

"La supervisión y el control de la dosis real que un paciente está recibiendo es una forma práctica de tener en cuenta los factores individuales", dice Soh, añadiendo que la tecnología podría ser especialmente útil para los pacientes de cáncer pediátrico, para quienes es difícil determinar la dosis porque el metabolismo de los niños es generalmente diferente del de los adultos.

El equipo planea miniaturizar el sistema para que pueda ser implantado o usado por el paciente. En la actualidad la tecnología es un aparato externo, como un goteo intravenoso inteligente. El biosensor es un dispositivo del tamaño de un portaobjetos de microscopio. La configuración actual podría ser adecuada para un fármaco de quimioterapia, pero no para uso continuo.

 El equipo también está adaptando este sistema con diferentes aptámeros para que pueda detectar y regular los niveles de otras biomoléculas en el cuerpo.

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