La teofillina o THO è un composto organico naturale la cui struttura molecolare è molto simile a quella della caffeina presente nel caffè e nel cacao. Nel corso degli anni, per le sue proprietà terapeutiche, il THO è diventato uno dei derivati ​​del gruppo xantinico più studiati. THO è usato per dilatare le vie respiratorie nelle persone che hanno difficoltà respiratorie e come miorilassante, antiasmatico e diuretico (farmaci usati per aumentare la produzione di urina e ridurre la pressione sanguigna). È anche noto per avere proprietà antinfiammatorie e antitumorali e può anche regolare le nostre risposte immunitarie.

Sebbene la THO sia utile nel trattamento di una serie di condizioni, il farmaco ha una finestra terapeutica molto ristretta. Ciò significa che può creare effetti negativi se somministrato oltre un certo limite (e quel limite può essere raggiunto abbastanza facilmente). Un sovradosaggio accidentale o deliberato può essere altamente tossico e portare a problemi come convulsioni, battito cardiaco accelerato, eccitazione del sistema nervoso o persino la morte. Ciò rende estremamente cruciale un attento monitoraggio dei livelli di THO durante la terapia.

In un recente articolo, pubblicato nel volume 27, numero 8 di Molecules , reso disponibile online l'11 aprile 2022:un team di ricercatori dello Shibaura Institute of Technology (SIT) in Giappone descrive come hanno sviluppato un sensore elettrochimico rapido ea basso costo per il rilevamento della THO. Elaborando la motivazione per lo studio, il Prof. Yasuo Yoshimi (che è l'autore corrispondente dell'articolo) afferma:"Il monitoraggio convenzionale dei farmaci si basa su laboratori esterni all'ospedale per analizzare i livelli molecolari dei farmaci nel sangue. Il nostro strumento di rilevamento senza reagenti può facilmente rileva la THO direttamente dal sangue intero in meno di 3 secondi, proprio come un sensore di glucosio." Questo articolo fa parte del numero speciale della rivista intitolato "Molecularly Imprinted Polymers:Impactful Technology vs. Academic Exercise".

Il monitoraggio terapeutico del farmaco è essenziale per ottimizzare gli effetti di trattamenti come la chemioterapia, che richiedono uno stretto controllo sulla concentrazione del farmaco nel sangue del paziente per prevenire gravi effetti collaterali. Tuttavia, la maggior parte delle tecniche di monitoraggio richiede spesso tempo e procedure complesse che possono essere eseguite solo da un esperto. Lo stesso vale per i metodi di rilevamento THO.

Per alleviare questi problemi, i ricercatori nel corso degli anni hanno sviluppato metodi elettrochimici a basso costo che sono semplici, altamente sensibili e rapidi. Uno di questi, una classe di strumenti elettrochimici che ha recentemente guadagnato slancio, sono i polimeri a impronta molecolare (MIP). Questi strumenti hanno cavità molecolari su misura in grado di riconoscere e legarsi a specifiche molecole bersaglio, proprio come farebbero i recettori nel nostro stesso corpo. La loro capacità di farlo è ampiamente utilizzata in diverse applicazioni, incluso il rilevamento di farmaci.

In questo studio, il team di scienziati ha sviluppato un sensore THO usa e getta a base di carta costituito da un elettrodo in grafite con impronta molecolare. Poiché i MIP sono progettati utilizzando la molecola target come modello, il team ha utilizzato THO come modello durante lo sviluppo della pasta per elettrodi a base di carbonio del sensore. La pasta sintetizzata è stata quindi caricata su un chip sensore stampato e sono state testate le sue capacità di rilevamento THO.

Il sensore è risultato essere altamente sensibile (il che significa che potrebbe rilevare anche piccole quantità di THO) e ha mostrato una grande selettività nei confronti del farmaco. In effetti, il sensore è in grado di identificare la THO anche in campioni con concentrazioni di THO fino a 2,5 µg/mL ( µg=microgrammo, ovvero 1/1000 di milligrammo). E per di più, questo sensore richiede solo 3 secondi per rilevare THO! Potrebbe farlo anche nel sangue bovino intero.

Questo sensore portatile, economico, affidabile e rapido ha stabilità a lungo termine e può essere utilizzato per il rilevamento in tempo reale di farmaci come THO senza di noi, a seconda di apparecchiature sofisticate. Inoltre, la strategia di fabbricazione fornita in questo studio può essere utilizzata per sviluppare sensori elettrochimici efficienti per vari altri interventi clinici. L'assistente del prof. Aaryashree (che è il primo autore dell'articolo) conclude:"I metodi esistenti per l'analisi dei farmaci nel sangue sono costosi e necessitano di attrezzature specializzate. Questo può essere un problema per i paesi in via di sviluppo alle prese con la mancanza di risorse e tecnici . Il sensore cartaceo che abbiamo sviluppato non è solo facile da usare ma anche economico e può ridurre l'onere dell'analisi dei farmaci nei paesi in via di sviluppo. Inoltre, il suo prototipo può essere utilizzato per sviluppare un sistema di monitoraggio dei farmaci terapeutici al letto del paziente, che avviserà noi di qualsiasi sovradosaggio, evitando effetti collaterali nei pazienti che assumono questi farmaci". + Esplora ulteriormente

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