為了實時監測體內藥物劑量，科學家們想到「智能化」｜Nature子刊

不同的人，對酒精、咖啡的耐受程度不同，所以常會出現千杯不醉和滴酒就倒的大反差。對於藥物而言，同樣也存在鮮明的個體差異，甚至於一個人的最佳藥量可能會導致其他人因為過量而致死。所以，如何精準評估個體的最適劑量對於安全治療很關鍵，例如化療、胰島素注射等等。

5月10日，Nature子刊《Nature Biomedical Engineering》在線發表一篇文章，揭示了一種「智能化」藥物監測和輸送系統，它能夠輕鬆化解「控制個體藥量」的難題。研究團隊證實，這一技術能夠持續調節動物體內的化療藥物水平。

這一新型藥物輸送工具由斯坦福大學的電氣工程師H. Tom Soh及博士後Peter Mage帶領團隊完成。「該技術首次實現了實時控制藥物劑量的目標。這是一個新概念，有著廣闊的應用前景。」 H. Tom Soh表示道。

「智能化」藥物監測和輸送系統

這一新型系統由3個部分組成：一個實時的生物感測器，能夠實現對血液中藥物劑量的持續監測；一個軟體系統，能夠計算身體實際所需的藥量；一個可編程泵，用於釋放足夠的藥物。

其中，生物感測器包含有研究團隊專門設計的配體，它們負責與藥物特異性結合。當藥物分子進入血液循環，配體會與之結合并改變自己的構型。藥物分子越多，改變形狀的配體越多。感測器會檢測到這一變化，並將信號實時傳遞給軟體系統，它負責計算藥量並控制葯泵，使其釋放所需的藥物。

研究團隊將這一技術稱為「閉環系統」：實時監測、實時調整藥量。

智能化藥物輸送系統的一部分原型：它負責檢測血液中藥物分子的水平。（圖片來源：H. Tom Soh實驗室）

在動物體內驗證

為了檢測該技術的可行性，研究團隊以動物為模型，以化療藥物阿黴素為監測對象，進行了相關試驗。即便動物個體存在生理、代謝差異，但是這一技術卻能夠將它們體內的化藥劑量控制在穩定水平。這是現有藥物輸送系統不能做到的。

與此同時，研究人員加入第二種藥物，以便檢測藥物與藥物之間互作對新型設備的影響。結果顯示，該設備依然能夠穩定檢測並維持阿黴素處於安全水平。

研究團隊計劃將這一系統「小型化」，以便能夠植入患者體內或者便於其隨身佩戴。目前，該技術還停留在外部設備上，有點類似於一個「智能」的靜脈點滴。生物感測器大小類似於一個顯微鏡玻片大小，且只適用於化療藥物，不能持續使用。

下一步

醫生們已經知道，相同的藥物在不同的患者身上可能會產生不同的效果。同時，服用一種以上藥物可能會面臨意想不到的藥物互作。但是迄今為止，我們並沒有很好的對策。

如果這一技術能夠很好地應用於患者身上，那麼它將產生很大的影響。Soh表示：「舉個例子，如果我們不僅僅能夠檢測、控制血糖水平，還可以控制胰島素、胰高血糖素的水平，那麼對於糖尿病患者而言意味著更安全、有效的治療。」藉助於這一技術，科學家們可以創建一個電子系統，重塑Ⅰ型糖尿病患者缺陷胰腺的功能。

這些美好的暢想需要投入更大規模、更多時間的嘗試，以確保該技術能夠安全、有效的應用於臨床。但是，研究人員相信，它將推進個性化醫療向前邁進一大步！

Soh 強調：「監測、控制患者實際需要的藥物劑量，這對於實現個性化治療很有必要。」他認為，該技術有望幫助兒童癌症患者，因為它們的新陳代謝系統與成年人不同。