Theofylline of THO is een natuurlijke organische verbinding waarvan de moleculaire structuur sterk lijkt op die van cafeïne in koffie en cacao. Door zijn therapeutische eigenschappen is THO in de loop der jaren een van de meest bestudeerde derivaten van de xanthinegroep geworden. THO wordt gebruikt om de luchtwegen te verwijden bij mensen die moeite hebben met ademhalen, en als spierverslapper, anti-astmatisch en diureticum (geneesmiddelen die worden gebruikt om de urineproductie te verhogen en de bloeddruk te verlagen). Het is ook bekend dat het ontstekingsremmende en antitumorale eigenschappen heeft en ook onze immuunrespons kan reguleren.

Hoewel THO gunstig is bij de behandeling van een aantal aandoeningen, heeft het medicijn een zeer smal therapeutisch venster. Dit betekent dat het bijwerkingen kan veroorzaken als het boven een bepaalde limiet wordt toegediend (en die limiet kan vrij gemakkelijk worden bereikt). Een accidentele of opzettelijke overdosis kan zeer giftig zijn en leiden tot problemen zoals toevallen, snelle hartslagen, opwinding van het zenuwstelsel of zelfs de dood. Dit maakt nauwkeurige monitoring van THO-niveaus tijdens de therapie uiterst cruciaal.

In een recent artikel – dat werd gepubliceerd in Volume 27, Issue 8 van Molecules , online beschikbaar gesteld op 11 april 2022 - beschrijft een team van onderzoekers van het Shibaura Institute of Technology (SIT) in Japan hoe ze een goedkope en snelle elektrochemische sensor voor THO-detectie hebben ontwikkeld. Uitgaande van hun motivatie voor het onderzoek zegt prof. Yasuo Yoshimi (die de corresponderende auteur van het artikel is):"Conventionele controle van geneesmiddelen is afhankelijk van laboratoria buiten het ziekenhuis om de moleculaire niveaus van geneesmiddelen in het bloed te analyseren. detecteer THO rechtstreeks uit volbloed in minder dan 3 seconden, net als een glucosesensor." Dit artikel maakt deel uit van de speciale uitgave van het tijdschrift getiteld "Molecularly Imprinted Polymers:Impactful Technology vs. Academic Exercise."

Therapeutische controle van geneesmiddelen is essentieel voor het optimaliseren van de effecten van behandelingen zoals chemotherapie, waarbij strikte controle over de concentratie van het geneesmiddel in het bloed van de patiënt vereist is om ernstige bijwerkingen te voorkomen. De meeste monitoringtechnieken zijn echter vaak tijdrovend en vereisen complexe procedures die alleen door een deskundige kunnen worden uitgevoerd. Hetzelfde geldt voor THO-detectiemethoden.

Om deze problemen te verlichten, hebben onderzoekers in de loop der jaren goedkope elektrochemische methoden ontwikkeld die eenvoudig, zeer gevoelig en snel zijn. Een daarvan, een klasse van elektrochemische instrumenten die recentelijk in een stroomversnelling is geraakt, zijn moleculaire imprinted polymeren (MIP's). Deze tools hebben op maat gemaakte moleculaire holtes die specifieke doelmoleculen kunnen herkennen en eraan kunnen binden, net zoals receptoren in ons eigen lichaam dat zouden doen. Hun vermogen om dit te doen wordt op grote schaal gebruikt in verschillende toepassingen, waaronder medicijndetectie.

In deze studie ontwikkelde het team van wetenschappers een wegwerpbare, op papier gebaseerde THO-sensor die bestaat uit een elektrode gemaakt van moleculair bedrukt grafiet. Omdat MIP's zijn ontworpen met het doelmolecuul als sjabloon, gebruikte het team THO als sjabloon bij het ontwikkelen van de op koolstof gebaseerde elektrodepasta van de sensor. De gesynthetiseerde pasta werd vervolgens op een geprinte sensorchip geladen en de THO-detectiecapaciteiten werden getest.

De sensor bleek zeer gevoelig te zijn (wat betekent dat hij zelfs kleine hoeveelheden THO kon detecteren) en toonde een grote selectiviteit ten opzichte van het medicijn. De sensor zou zelfs THO kunnen identificeren, zelfs in monsters met een THO-concentratie van slechts 2,5 µg/ml (µg=microgram, d.w.z. 1/1000 van een milligram). En wat meer is, deze sensor heeft slechts 3 seconden nodig om THO te detecteren! Het zou dit zelfs kunnen doen in volbloed van runderen.

Deze draagbare, goedkope, betrouwbare en snelle sensor heeft een langdurige stabiliteit en kan worden gebruikt voor de realtime detectie van medicijnen zoals THO zonder dat we afhankelijk zijn van geavanceerde apparatuur. Bovendien kan de fabricagestrategie die in deze studie wordt gegeven, worden gebruikt om efficiënte elektrochemische sensoren te ontwikkelen voor verschillende andere klinische interventies. Assistent Prof. Aaryashree (de eerste auteur van het artikel) concludeert:"Bestaande methoden voor de analyse van de medicijnen in bloed zijn duur en vereisen gespecialiseerde apparatuur. Dit kan een probleem zijn voor ontwikkelingslanden die te maken hebben met een gebrek aan middelen en technici De op papier gebaseerde sensor die we hebben ontwikkeld, is niet alleen gebruiksvriendelijk, maar ook economisch en kan de last van medicijnanalyse in ontwikkelingslanden verminderen. Verder kan het prototype worden gebruikt om een ​​therapeutisch medicijnbewakingssysteem aan het bed te ontwikkelen, dat zal waarschuwen ons van een overdosis, het vermijden van bijwerkingen bij patiënten die deze medicijnen gebruiken." + Verder verkennen

Russische wetenschappers ontwikkelden een sensor voor het detecteren van giftige stoffen in waterlichamen