Il sistema messo a punto presso l'Università della California a Santa Barbara per monitorare in tempo reale la concentrazione di farmaci nel sangue (Immagine: Screenshot dal video pubblicato da AAAS Science.org)
Il trattamento di molte malattie richiede che venga mantenuta una dose costante di farmaco nel sangue, necessaria a garantire quella che viene chiamata dose minima efficace: si tratta della concentrazione minima che è necessario raggiungere affinché il farmaco sia efficace. Per esempio, nel caso di antibiotici o di farmaci chemioterapici, è indispensabile mantenere la concentrazione ematica il più costante possibile. Nella pratica clinica di ogni giorno, tuttavia, monitorare le fluttuazioni di concentrazione di un farmaco in un paziente è piuttosto complesso: subito dopo la somministrazione, il farmaco raggiunge la sua dose massima, ma questa tende poi a calare con il passare delle ore a causa della distribuzione e dei processi metabolici cui il farmaco va incontro all’interno del corpo.
Questi fenomeni sono ben noti ai farmacologi, che ne tengono conto per stabilire la dose da somministrare per ottenere un effetto terapeutico. Da un punto di vista pratico, nella maggior parte dei casi, come ad esempio il trattamento di un mal di testa, la fluttuazione di concentrazione non costituisce un problema: l’importante è che il farmaco venga somministrato e raggiunga la sua dose efficace. Esistono però casi in cui la dose efficace deve essere mantenuta a lungo: ne sono un esempio le terapie anti-tumorali, la cui efficacia dipende strettamente dalla capacità di mantenere la dose efficace di farmaco per molti giorni di seguito. In questi casi, le valutazioni empiriche fornite dalla farmacocinetica possono aiutare a stabilire un regime di trattamento il più possibile ottimale: tuttavia, ogni paziente è diverso dall’altro e ciascuno presenterà una diversa capacità di assorbire il farmaco, di distribuirlo e di metabolizzarlo. In altre parole, ogni paziente potrà avere, in un certo momento, concentrazioni del farmaco che sono anche molto diverse tra di loro.
Per far fronte a questo annoso problema, ricercatori dell’Università della California hanno messo a punto un sistema elettronico per monitorare in tempo reale le variazioni di concentrazione di diversi farmaci e molecole nel circolo sanguigno. Si tratta di un dispositivo con microscopiche camerette, all’interno delle quali viene fatto passare il fluido in esame (come, ad esempio, il sangue): qui si trovano allineati elettrodi collegati a migliaia di aptameri. Gli aptameri sono corte molecole di DNA, la cui sequenza permette il riconoscimento e il legame di specifici farmaci, come ad esempio l’antibiotico Kanamicina o il farmaco anti-tumorale Doxorubicina. Quando avviene il riconoscimento, l’aptamero si ripiega attorno alla molecola del farmaco, causando un cambiamento nel potenziale redox sufficiente ad attivare l’elettrodo adiacente. In altre parole, la presenza del farmaco nel sangue si traduce in un aumento del flusso elettrico, indice della presenza del farmaco nel sangue.
Questo congegno (il cui funzionamento è visibile in questo video) può, in linea teorica, essere messo a punto per una grande varietà di farmaci diversi, permettendo una versatilità mai raggiunta fino ad ora nel campo dei biosensori. Per il momento, i nuovi biosensori sono stati testati soltanto nel modello animale: il prossimo passo sarà mettere a punto la loro sensibilità nell’uomo. Se confermata, l’efficacia di questi biosensori potrebbe presto rivoluzionare il trattamento di malattie la cui sopravvivenza dipende dal mantenimento di dosi costanti di farmaci salva-vita.
