Dr. Shalini Prasad (voorzijde), interim afdelingshoofd bio-engineering aan de Erik Jonsson School of Engineering and Computer Science, houdt de THC-biosensor vast die haar team heeft ontwikkeld. Achter, Van links, zijn elektrotechniek Ph.D. student Devangsingh Sankhala, onderzoeksingenieur Paul Rice en biomedische technologie Ph.D. student Vikram Narayanan Dhamu.

Marihuana is de meest gebruikte illegale drug in de VS. Aangezien staten worstelen met de marihuanawetten, openbare veiligheidsinstanties worden geconfronteerd met uitdagingen bij het identificeren van degenen die onder zijn invloed rijden.

Onderzoekers van de Universiteit van Texas in Dallas hebben een sensor gemaakt die speeksel gebruikt om snel - binnen een minuut - het THC-niveau van een proefpersoon te rapporteren, de psychoactieve component in marihuana.

Hun proof-of-concept-onderzoek, gepubliceerd in september in Natuurwetenschappelijke rapporten , zou de weg kunnen vrijmaken voor een nieuwe DUI-beoordeling voor THC langs de weg die op vrijwel dezelfde manier werkt als het testen op alcoholstoornissen.

"Zelfs hier in Texas, waar marihuana nog niet legaal is, het gesprek is al begonnen, " zei Dr. Shalini Prasad, corresponderend auteur van de studie en interim afdelingshoofd bio-engineering aan de Erik Jonsson School of Engineering and Computer Science. "Hebben we technologieën die, als u een snelle screening doet bij een halte langs de weg, THC-niveaus nauwkeurig kunnen bepalen?"

Het actieve bestanddeel van marihuana, tetrahydrocannabinol (THC), kan het geheugen van een gebruiker beïnvloeden, bewegingen, besluitvorming, concentratie, coördinatie, en zintuiglijke en tijdperceptie.

"De effecten van marihuana verschillen zo sterk van persoon tot persoon, " zei Prasad, de Cecil H. en Ida Green Professor in Systems Biology Science. "Er is veel onderzoek gedaan naar hoe het metabolisme werkt, maar bepalen hoe het werkt op de algemene bevolking in verschillende demografische groepen is moeilijk - veel meer dan voor alcohol."

Het team van Prasad ontwikkelde eerder biosensoren die zweet analyseren om niveaus van bepaalde chemicaliën te detecteren, zoals glucose, in het lichaam. Maar de tijdlijn vanaf het moment dat marihuana het lichaam binnenkomt tot het moment dat het via zweet weer vertrekt, is te lang voor openbare veiligheidsdoeleinden. Bloed trekt, hoewel nauwkeurig, zijn ook tijdrovend, invasief en omvatten medische vaardigheden die niet alle wetshandhavers bezitten.

"Voor een beoordeling van de openbare veiligheid, tijd is cruciaal, " zei Prasad. "Na het bekijken van bestaande technologieën, we wilden snellere metingen produceren, om een ​​apparaat te maken dat gebruiksvriendelijk is en om ervoor te zorgen dat de interpretatie van de gegevens extreem robuust is."

Prasad legde uit dat het nut van een snellere test verder zou gaan dan de bezorgdheid over de openbare veiligheid.

"Op plaatsen waar het legaal is, marihuana wordt ook toegediend in een medische ruimte, " zei ze. "Dus ze moeten ook de omvang van de therapeutische impact begrijpen."

Vasthouden aan speeksel

Speeksel biedt een alternatief voor bloed en zweet dat het tijdprobleem oplost met behoud van nauwkeurigheid. Het kan ook gemakkelijk worden verkregen via een uitstrijkje van de wang.

"Er bestaan ​​al thuiskits voor dit doel, maar ze vereisen veel precisie bij het hanteren en nemen nog steeds meer tijd in beslag dan iemand zou hebben bij een stop langs de weg, ' zei Prasad.

De methode van Prasad is gebaseerd op de elektrochemische activiteit van moleculen, of hoe ze reageren op een elektrisch veld. Na het gebruik van marihuana, THC in het lichaam wordt afgebroken tot moleculen die metabolieten worden genoemd. Prasad's apparaat pikt het duidelijke elektrochemische signaal op van één metaboliet, en de sterkte van het signaal geeft de THC-concentratie aan.

Ondanks dat het de beste keuze is, speeksel komt nog steeds met complicaties.

"Er zijn veel meer storende moleculen in speeksel, " zei ze. "Veel van deze andere verbindingen zijn veel meer elektroactief dan de THC-metaboliet, waardoor het moeilijk te detecteren is via de elektrochemie die we in onze glucosesensoren hebben gebruikt. Dat is de technische uitdaging."

Speeksel kan ook nogal zuur zijn, een nieuwe hindernis toevoegen aan het detectieproces.

"Zuren hebben de neiging om andere elektrochemische signalen te camoufleren, "Zei Prasad. "Dus moesten we een manier bedenken om dat geluid eruit te filteren."

Het team van Prasad overwon het signaal-naar-ruisprobleem door een coating voor de sensor te ontwerpen die als smeermiddel fungeert, verspreiden in reactie op de doelmetaboliet om het signaal te versterken.

"We stemmen de wijzerplaat af op een metaforische radio, "zei ze. "We kennen de frequentie van het 'station' dat we willen, dat is, waar de THC-metaboliet zich bindt aan onze coating. Onze wijzerplaat stemt de andere frequenties af, het verhogen van de gevoeligheid van onze sensor."

Prasads team werkte ongeveer drie jaar, uit en aan, over de speekseldetectiemethode. Haar resultaten laten zien dat speeksel kan werken als een alternatief voor het detecteren van marihuana voor bloedonderzoek.

"We hebben met 95% nauwkeurigheid de correlatie aangetoond tussen de speekselconcentratie en de bloedconcentratie van THC, " ze zei.

Met een nauwkeurige prototypetest in de hand, Prasad hoopt samen te werken met onderzoekers die nauw samenwerken met het metabolisme van marihuana.

"Veel onderzoekscentra en overheidslaboratoria doen onderzoek naar het metabolisme van marihuana, en ze hebben gewacht op een hulpmiddel zoals het onze, " ze zei.

Volksgezondheid en veiligheid

Vooruit gaan, Prasad voorziet in het aanpakken van behoeften met betrekking tot zowel de volksgezondheid als de veiligheid.

"Het probleem met het stoornisniveau is een uitdaging omdat er geen bestaande numerieke drempel is voor THC, zoals er is met het alcoholgehalte in het bloed, " zei ze. "Wetgevers en openbare veiligheidsinstanties hebben de context nodig die dergelijke metingen bieden om een ​​standaardconcentratielimiet te bepalen.

"Tegelijkertijd, zoals bij elk ander geneesmiddel, waar marihuana wordt gebruikt voor pijnverlichting, we willen de effectiviteit van de behandeling beter begrijpen. Bijvoorbeeld, hoe lang is de effectieve periode per dosis? Welke dosering is voldoende? Onze sensor moet deze vragen kunnen helpen beantwoorden."