In meno di un minuto, un dispositivo in miniatura sviluppato presso l'Università di Montreal può misurare il sangue di un paziente per il metotrexato, un farmaco antitumorale comunemente usato ma potenzialmente tossico. Altrettanto preciso e dieci volte meno costoso delle apparecchiature attualmente utilizzate negli ospedali, questo dispositivo su scala nanometrica ha un sistema ottico in grado di misurare rapidamente la dose ottimale di metotrexato di cui un paziente ha bisogno, riducendo al minimo gli effetti avversi del farmaco. La ricerca è stata guidata da Jean-François Masson e Joelle Pelletier del Dipartimento di Chimica dell'università.

Il metotrexato è stato usato per molti anni per trattare alcuni tipi di cancro, tra le altre malattie, a causa della sua capacità di bloccare l'enzima diidrofolato reduttasi (DHFR). Questo enzima è attivo nella sintesi dei precursori del DNA e quindi favorisce la proliferazione delle cellule cancerose. "Pur essendo efficace, il metotrexato è anche altamente tossico e può danneggiare le cellule sane dei pazienti, da qui l'importanza di monitorare attentamente la concentrazione del farmaco nel siero degli individui trattati per aggiustare il dosaggio, "Masson ha spiegato.

Fino ad ora, il monitoraggio è stato effettuato negli ospedali con un dispositivo che utilizza saggi biologici fluorescenti per misurare la polarizzazione della luce prodotta da un campione di droga. "Il funzionamento del dispositivo attuale si basa su un ingombrante, piattaforma costosa che richiede personale esperto a causa dei numerosi campioni che devono essere manipolati, " ha detto Massone.

Sei anni fa, Joelle Pelletier, uno specialista dell'enzima DHFR, e Jean-François Masson, un esperto nella progettazione di strumenti biomedici, studiato come semplificare la misurazione della concentrazione di metotrexato nei pazienti.

Le nanoparticelle d'oro sulla superficie del ricettacolo cambiano il colore della luce rilevata dallo strumento. Il colore rilevato riflette l'esatta concentrazione del farmaco nel campione di sangue. Nel corso della loro ricerca, hanno sviluppato e prodotto un dispositivo miniaturizzato che funziona tramite risonanza plasmonica di superficie. All'incirca, misura la concentrazione di metotrexato sierico (o sanguigno) attraverso nanoparticelle d'oro sulla superficie di un ricettacolo. In "competizione" con il metotrexato per bloccare l'enzima, le nanoparticelle d'oro cambiano il colore della luce rilevata dallo strumento. E il colore della luce rilevata riflette l'esatta concentrazione del farmaco nel campione di sangue.

L'accuratezza delle misurazioni effettuate dal nuovo dispositivo sono state confrontate con quelle prodotte dalle apparecchiature utilizzate presso l'ospedale Maisonneuve-Rosemont di Montreal. "I test sono stati conclusivi:non solo le misurazioni erano altrettanto accurate, ma il nostro dispositivo ha impiegato meno di 60 secondi per produrre risultati, rispetto ai 30 minuti per i dispositivi attuali, " disse Masson. Inoltre, i test comparativi sono stati eseguiti da tecnici di laboratorio che non avevano esperienza con la risonanza plasmonica di superficie e non hanno incontrato grandi difficoltà nell'utilizzo della nuova apparecchiatura o nell'ottenere gli stessi risultati conclusivi di Masson e del suo gruppo di ricerca.

Oltre a produrre risultati in tempo reale, il dispositivo progettato da Masson è piccolo e portatile e richiede poca manipolazione dei campioni. "Nel futuro prossimo, possiamo prevedere il dispositivo negli studi medici o anche al capezzale, dove i pazienti riceverebbero dosi personalizzate e ottimali riducendo al minimo il rischio di complicanze, " disse Masson. Un altro vantaggio, e considerevole:"Mentre le attrezzature tradizionali richiedono un investimento di circa $ 100, 000, il nuovo dispositivo mobile costerebbe probabilmente dieci volte di meno, circa $ 10, 000."