I ricercatori compiono un passo fondamentale verso il miglioramento della vita delle persone affette da epilessia

I ricercatori dell’Oregon State University College of Engineering hanno compiuto un passo fondamentale verso il miglioramento della vita dei pazienti affetti da epilessia sviluppando un sistema di sensori per testare rapidamente la loro saliva per vedere se hanno il livello corretto di medicinale antiepilettico nel loro sistema.

Lo studio, finanziato dal National Institutes of Health e pubblicato sul Journal of Applied Biochemistry , è importante perché circa 3,5 milioni di persone negli Stati Uniti soffrono di epilessia, tra cui quasi mezzo milione di bambini, notano gli autori.

"Con un ulteriore sviluppo, il nostro sistema potrebbe essere utilizzato per potenziare i pazienti con epilessia consentendo loro di monitorare i livelli di farmaci antiepilettici da casa", ha affermato Lael Wentland, ricercatore post-dottorato presso l'OSU. "Dai dati che il nostro sensore può generare, è possibile determinare un dosaggio personalizzato del farmaco, riducendo le possibilità di effetti collaterali tossici da dosi troppo elevate e convulsioni da dosi basse inefficaci."

L'epilessia è un disturbo neurologico caratterizzato da spasmi muscolari, convulsioni e perdita di coscienza oltre alle convulsioni, e i suoi impatti negativi sulla salute fisica e mentale sono numerosi, compreso un rischio di suicidio molto maggiore di quello della popolazione generale.

"È entusiasmante fare progressi verso uno strumento medico che le persone affette da epilessia possono utilizzare per migliorare la terapia e la qualità della vita", ha affermato Elaine Fu, professore associato di bioingegneria che ha co-diretto la ricerca con Wentland.

Fu, Wentland e i colleghi ricercatori dell'Oregon State Stephen Ramsey, Matthew Johnston, Jacob Cook e Jade Minzlaff hanno costruito e dimostrato un sistema portatile basato sulla microfluidica in grado di rilevare un farmaco che previene le convulsioni dalla saliva senza che la saliva venga prima sottoposta ad un lungo periodo di analisi. processo di pretrattamento.

La microfluidica si riferisce al modo in cui i fluidi si comportano mentre attraversano o sono confinati in dispositivi microminiaturizzati dotati di canali e camere.

I farmaci antiepilettici, o AED, sono disponibili da più di un secolo, ma la dose ottimale – abbastanza alta da controllare le convulsioni e abbastanza bassa da non creare altri problemi – varia ampiamente da paziente a paziente, ha detto Wentland.

"Ad esempio, il farmaco spesso prescritto carbamazepina, o CBZ, interagisce fortemente con altri farmaci antiepilettici e anche con gli antibiotici", ha detto Wentland. "Inoltre, il modo in cui si muove attraverso il corpo varia molto da persona a persona, e al di sopra di un intervallo terapeutico molto ristretto è tossico al punto da causare scarso controllo muscolare, disorientamento, allucinazioni e persino coma."

Il modo standard per misurare la quantità di farmaco presente nel sistema di un paziente è mediante un esame del sangue condotto in laboratorio, ma il lungo lasso di tempo può richiedere diversi giorni dal momento del prelievo del sangue fino alla pubblicazione dei risultati. - limita notevolmente l'utilità del test per le persone che assumono farmaci antiepilettici, sottolineano i ricercatori.

Con l'obiettivo di ridurre drasticamente i tempi di consegna, i ricercatori hanno invece guardato alla saliva.

"La saliva, a cui si accede facilmente e in modo non invasivo, ha un potenziale eccezionale per il monitoraggio della salute, ed è già stato dimostrato che la concentrazione di CBZ nella saliva è correlata alla concentrazione del farmaco nel flusso sanguigno", ha detto Fu. "Ma la saliva rappresenta anche una sfida per il rilevamento elettrochimico del farmaco perché la saliva ha una composizione complessa che può provocare interferenze nel segnale."

Wentland e Fu hanno guidato lo sviluppo di una cella di flusso elettrochimica monouso che consente il rilevamento di livelli terapeutici di CBZ da una piccola quantità di saliva.

Ramsey, professore associato di informatica e scienze biomediche, ha guidato la creazione di un nuovo algoritmo di elaborazione del segnale per la quantificazione del segnale elettrochimico. Johnston, professore associato di ingegneria elettrica e informatica, ha guidato lo sviluppo del potenziostato in miniatura del sistema.

Un potenziostato è uno strumento analitico che controlla il potenziale dell'elettrodo di lavoro in una cella elettrochimica dotata di più elettrodi.