Il litio può alleviare i sintomi del disturbo bipolare e della depressione, se assunto nella giusta quantità. Troppo poco non funzionerà, mentre troppo può portare a pericolosi effetti collaterali. Per monitorare con precisione la quantità di questo farmaco nel corpo, i pazienti devono sottoporsi a esami del sangue invasivi. Ma oggi, gli scienziati segnalano l’invenzione di un minuscolo sensore che rileva i livelli di litio dal sudore sulla superficie del polpastrello in appena 30 secondi, senza un viaggio in clinica.
I ricercatori presenteranno i loro risultati oggi alla riunione autunnale dell’American Chemical Society (ACS). ACS Fall 2022 è una riunione ibrida che si terrà virtualmente e di persona dal 21 al 25 agosto, con accesso su richiesta disponibile dal 26 agosto al 26 settembre. 9. L’incontro prevede quasi 11.000 presentazioni su un’ampia gamma di argomenti scientifici.
Non solo il litio deve essere assunto a un certo dosaggio, ma i pazienti spesso faticano a prenderlo come prescritto e possono perdere le pillole. Quindi, quando il farmaco sembra non funzionare, gli operatori sanitari devono sapere quanti farmaci il paziente sta effettivamente deglutendo. Ma le attuali opzioni di monitoraggio presentano notevoli svantaggi. Ad esempio, i prelievi di sangue producono risultati accurati, ma sono invasivi e richiedono tempo. I contapillole, nel frattempo, non misurano direttamente l’assunzione del farmaco. Per affrontare queste limitazioni, il team si è rivolto a un altro fluido corporeo.
“Anche se potrebbe non essere visibile, il corpo umano produce costantemente sudore, spesso solo in quantità molto piccole”, afferma Shuyu Lin, Ph.D., uno studente ricercatore post-laurea che sta co-presentando il lavoro con lo studente laureato Jialun Zhu al incontro. “Piccole molecole derivate da farmaci, incluso il litio, si manifestano in quel sudore. Abbiamo riconosciuto questa come un’opportunità per sviluppare un nuovo tipo di sensore in grado di rilevare queste molecole”.
“Attraverso un solo tocco, il nostro nuovo dispositivo può ottenere informazioni a livello molecolare clinicamente utili su ciò che circola nel corpo”, afferma Sam Emaminejad, Ph.D., ricercatore principale del progetto, che è all’Università della California, Los Angeles (UCLA). “Interagiamo già con molti dispositivi elettronici touch, come smartphone e tastiere, quindi questo sensore potrebbe integrarsi perfettamente nella vita quotidiana”.
Tuttavia, l’ideazione di un sensore per rilevare il litio ha presentato alcune sfide tecniche. Il sudore è generalmente presente solo in quantità minime, ma il rilevamento elettrochimico necessario per rilevare le particelle cariche di litio richiedeva un ambiente acquoso o acquoso. Per fornirlo, il team ha progettato un gel a base d’acqua contenente glicerolo. Questo ingrediente aggiuntivo ha impedito al gel di seccarsi e ha creato un ambiente controllato per la parte elettronica del sensore.
Per intrappolare gli ioni di litio dopo che hanno attraversato il gel, il team ha utilizzato un elettrodo ionoselettivo. Gli ioni accumulati generano una differenza di potenziale elettrico rispetto a un elettrodo di riferimento. I ricercatori hanno utilizzato questa differenza per dedurre la concentrazione di litio presente nel sudore. Insieme, questi componenti comprendono un minuscolo sensore rettangolare più piccolo della punta di una puntina da disegno e in grado di rilevare il litio in circa 30 secondi. Il sensore è ancora nella fase di test preliminare, ma alla fine i ricercatori prevedono di incorporarlo in un sistema più ampio, ancora da progettare, che fornisce feedback visivo al fornitore o al paziente.
Dopo aver caratterizzato il sensore utilizzando un polpastrello artificiale, il team ha reclutato persone reali per testarlo, inclusa una persona in regime di trattamento con litio. I ricercatori hanno registrato i livelli di litio di questa persona prima e dopo l’assunzione del farmaco. Hanno scoperto che queste misurazioni erano vicine a quelle derivate dalla saliva, che ricerche precedenti hanno dimostrato di misurare accuratamente i livelli di litio. In futuro, i ricercatori hanno in programma di studiare gli effetti della lozione e di altri prodotti per la pelle sulle letture del sensore.
Questa tecnologia ha anche applicazioni oltre al litio. Emaminejad sta sviluppando sensori tattili simili per monitorare l’alcol e il paracetamolo, un antidolorifico noto anche come Tylenol ® , esplorando anche la possibilità di rilevare altre sostanze. I sistemi di rilevamento completi potrebbero includere funzionalità aggiuntive, come la crittografia protetta da un’impronta digitale o, per sostanze soggette ad abuso, un sistema di erogazione robotica che rilascia farmaci solo se il paziente ha un basso livello nel flusso sanguigno.
I ricercatori riconoscono il sostegno e il finanziamento della National Science Foundation, della Brain and Behavior Foundation, delle Precise Advanced Technologies and Health Systems for Underserved Populations e della Henry Samueli School of Engineering and Applied Sciences dell’UCLA.
CREDITO: Jialun Zhu e Shuyu Lin