Co roku w USA epidemia opioidów powoduje śmierć ponad 70 000 osób, dlatego pilnie potrzebne są interwencje ratujące życie. Chociaż nalokson, sprzedawany bez recepty w postaci aerozolu do nosa lub w postaci zastrzyków, ratuje życie, szybko przywracając normalne oddychanie w przypadku przedawkowania, podanie leku wymaga przeszkolonej osoby, co ogranicza jego potencjał ratunkowy.
Zespół z Washington University School of Medicine w St. Louis i Northwestern University w Chicago opracował urządzenie, które może uratować ludzi przed przedawkowaniem bez pomocy osób postronnych. W badaniach na zwierzętach naukowcy odkryli, że wszczepialne urządzenie wykrywa przedawkowanie, szybko dostarcza nalokson, aby zapobiec śmierci i może zaalarmować służby ratunkowe.
Wyniki są dostępne 23 października Postęp nauki.
„Nalokson uratował wiele istnień ludzkich” – powiedział dr Robert W. Gereau, profesor anestezjologii dr Seymour i Rose T. Brown oraz dyrektor WashU Medicine Pain Center. „Ale podczas przedawkowania ludzie często są sami i nie są w stanie zdać sobie sprawy, że przedawkowania. Jeśli w pobliżu znajduje się ktoś inny, potrzebuje dostępu do naloksonu – znanego również jako Narcan – i musi wiedzieć, jak go użyć w ciągu kilku minut. Zidentyfikowaliśmy szansa na uratowanie większej liczby istnień ludzkich dzięki opracowaniu urządzenia, które szybko podaje nalokson osobom z grupy ryzyka bez interwencji człowieka”.
Opioidy na receptę – takie jak oksykodon – pomogły ludziom radzić sobie z fizycznymi i psychicznymi wyzwaniami związanymi z codziennym, wyniszczającym bólem. Jednak uzależniające właściwości środków przeciwbólowych mogą prowadzić do ich niewłaściwego stosowania i nadużywania, co jest jedną z sił napędowych epidemii opioidów. Ponadto tanie i łatwo dostępne narkotyki syntetyczne – na przykład fentanyl – zalały nielegalny rynek. Takie ultrasilne leki przyspieszyły wzrost liczby zgonów spowodowanych przedawkowaniem w USA i były odpowiedzialne za około 70% takich zgonów w 2023 r.
Naukowcy współpracowali z ekspertami w dziedzinie inżynierii i nauk o materiałach pod przewodnictwem dr Johna A. Rogersa, profesora nauk o materiałach i inżynierii, inżynierii biomedycznej i chirurgii neurologicznej na Northwestern University, aby opracować urządzenie – naloksymetr – które wykorzystuje kroplę poziomu tlenu jako sygnał potencjalnego przedawkowania. Przedawkowanie opioidów prowadzi do spowolnienia i płytkiego oddechu. Kilka minut po tym, jak leki zaczynają wpływać na czynność oddechową, oddychanie ustaje. Wszczepiony pod skórę naloksymetr wykrywa tlen w otaczających tkankach i wysyła powiadomienie ostrzegawcze do aplikacji mobilnej, jeśli poziom spadnie poniżej progu. Jeśli użytkownik nie przerwie procesu ratunkowego w ciągu 30 sekund, urządzenie uwolni zmagazynowany nalokson.
Naukowcy wszczepili urządzenie w szyję, klatkę piersiową lub plecy małych i dużych zwierząt. Urządzenie wykryło oznaki przedawkowania w ciągu minuty od spadku poziomu tlenu, a wszystkie zwierzęta całkowicie wyzdrowiały w ciągu pięciu minut od otrzymania naloksonu z urządzeń.
Nalokson wypiera szkodliwe opioidy z receptorów na powierzchni komórek mózgowych, zmieniając aktywność komórek. Ale lek nie pozostaje na stałe; gdy opioidy ponownie zajmą i reaktywują receptory, objawy przedawkowania mogą powrócić. Aby zapewnić dodatkowe wsparcie, urządzenie przekazuje sygnał alarmowy do służb ratowniczych.
„Dodatkową korzyścią wynikającą z wzywania służb ratowniczych jest to, że pomaga to ludziom ponownie nawiązać kontakt z podmiotami świadczącymi opiekę zdrowotną” – powiedział dr Jose Moron-Concepcion, profesor anestezjologii Henry E. Mallinckrodt w WashU Medicine i autor badania. „Chcemy uchronić ludzi przed śmiercią z powodu przedawkowania, a także zmniejszyć szkody spowodowane przez opioidy, pomagając ludziom w dostępie do zasobów i terapii, które zapobiegną przedawkowaniu w przyszłości”.
Badaczom przyznano patent – z pewną pomocą Biura Zarządzania Technologią w WashU – w celu ochrony własności intelektualnej urządzenia. Rozwijają technologię, szukając jednocześnie partnerów branżowych w ramach przygotowań do wdrożenia na większą skalę i testowania urządzenia w badaniach klinicznych z udziałem ludzi.
„Nalokoksymetr to platforma weryfikująca słuszność koncepcji, która nie ogranicza się do kryzysu opioidowego” – powiedziała Joanna Ciatti, absolwentka laboratorium Rogersa. „Technologia ta ma daleko idące implikacje dla osób zagrożonych innymi nagłymi schorzeniami, takimi jak anafilaksja czy padaczka. Nasze badanie kładzie ważne podstawy pod przyszłe zastosowania kliniczne. Mamy nadzieję, że inni specjaliści w tej dziedzinie będą mogli wykorzystać te odkrycia, aby pomóc w tworzeniu autonomicznych urządzeń ratowniczych rzeczywistość.”
Ciatti JL, Vazquez-Guardado A, Brings VE, Park J, Ruyle B, Ober RA, McLuckie AJ, Talcott MR, Carter EA, Burrell AR, Sponenburg RA, Trueb J, Gupta P, Kim J, Avila R, Seong M, Slivicki RA, Kaplan MA, Villalpando-Hernandez B, Massaly N, Montana MC, Pet M, Huang Y, Morón JA, Gereau IV RW, Rogers JA. Autonomiczne wszczepialne urządzenie zapobiegające śmierci w wyniku przedawkowania opioidów. Postęp nauki. 23 października 2024 r.
Prace te były wspierane przez Narodowy Instytut Zdrowia (NIH) w ramach inicjatywy Helping to End Addiction Long-Term (HEAL), granty o numerach UG3DA050303 i UH3DA050303; stypendium badawcze National Science Foundation Graduate Research Fellowship, numer grantu DGE-2234667; North Carolina State University, numer grantu 201473-02139; NIH, numer grantu T32GM108539. Za treść odpowiadają wyłącznie autorzy i niekoniecznie odzwierciedlają poglądy NIH.
Ciatti JL, Vazquez-Guardado A, Brings VE, Ruyle B, Moron JA, Gereau IV RW, Rogers JA otrzymali patent (numer: WO2022261492A1).
