Ny nanoenhed til at forbedre overvågning af kræftbehandling

På mindre end et minut, en miniature enhed udviklet ved University of Montreal kan måle en patients blod for methotrexat, et almindeligt brugt, men potentielt giftigt kræftlægemiddel. Lige så præcist og ti gange billigere end udstyr, der i øjeblikket bruges på hospitaler, denne enhed i nanoskala har et optisk system, der hurtigt kan måle den optimale dosis af methotrexat en patient har brug for, samtidig med at lægemidlets negative virkninger minimeres. Forskningen blev ledet af Jean-François Masson og Joelle Pelletier fra universitetets Institut for Kemi.

Methotrexat har været brugt i mange år til behandling af visse kræftformer, blandt andre sygdomme, på grund af dets evne til at blokere enzymet dihydrofolatreduktase (DHFR). Dette enzym er aktivt i syntesen af ​​DNA-prækursorer og fremmer således spredningen af ​​kræftceller. "Selvom det er effektivt, methotrexat er også meget giftigt og kan skade patienters raske celler, derfor vigtigheden af ​​nøje at overvåge lægemidlets koncentration i serum fra behandlede individer for at justere dosis, " forklarede Masson.

Indtil nu, overvågning er blevet udført på hospitaler med en enhed, der bruger fluorescerende bioassays til at måle lyspolarisering produceret af en lægemiddelprøve. "Betjening af den nuværende enhed er baseret på en besværlig, dyr platform, der kræver erfarent personale på grund af de mange prøver, der skal manipuleres, " sagde Masson.

For seks år siden, Joelle Pelletier, en specialist i DHFR-enzymet, og Jean-François Masson, en ekspert i biomedicinsk instrumentdesign, undersøgt, hvordan man forenkler måling af methotrexatkoncentration hos patienter.

Guld nanopartikler på overfladen af ​​beholderen ændrer farven på det lys, der registreres af instrumentet. Den detekterede farve afspejler den nøjagtige koncentration af lægemidlet i blodprøven. I løbet af deres forskning, de udviklede og fremstillede en miniaturiseret enhed, der virker ved overfladeplasmonresonans. Rundt regnet, den måler koncentrationen af ​​serum (eller blod) methotrexat gennem guld nanopartikler på overfladen af ​​en beholder. Ved at "konkurrere" med methotrexat om at blokere enzymet, guld-nanopartiklerne ændrer farven på det lys, som instrumentet registrerer. Og farven på det detekterede lys afspejler den nøjagtige koncentration af lægemidlet i blodprøven.

Nøjagtigheden af ​​målingerne taget af den nye enhed blev sammenlignet med dem, der blev produceret af udstyr, der blev brugt på Maisonneuve-Rosemont Hospital i Montreal. "Test var afgørende:ikke kun var målingerne lige så nøjagtige, men vores enhed tog mindre end 60 sekunder at producere resultater, sammenlignet med 30 minutter for nuværende enheder, " sagde Masson. Desuden, de sammenlignende test blev udført af laboratorieteknikere, som ikke havde erfaring med overfladeplasmonresonans og ikke stødte på større vanskeligheder med at betjene det nye udstyr eller opnå de samme afgørende resultater som Masson og hans forskerhold.

Ud over at producere resultater i realtid, enheden designet af Masson er lille og bærbar og kræver kun lidt manipulation af prøver. "I den nærmeste fremtid, vi kan forudse enheden på lægekontorer eller endda ved sengen, hvor patienter vil modtage individualiserede og optimale doser, samtidig med at risikoen for komplikationer minimeres, " sagde Masson. En anden fordel, og en betydelig en:"Mens traditionelt udstyr kræver en investering på omkring $100, 000, den nye mobilenhed ville sandsynligvis koste ti gange mindre, omkring $10, 000."