Ekstraksi Cairan Tubuh yang Belum Dijelajahi Bisa Menjadi Sumber Baru Biomarker

Ekstraksi Cairan Tubuh yang Belum Dijelajahi Bisa Menjadi Sumber Baru Biomarker


Newswise – Dengan menggunakan serangkaian jarum kecil yang hampir terlalu kecil untuk dilihat, para peneliti telah mengembangkan teknik invasif minimal untuk mengambil sampel cairan tubuh manusia yang sebagian besar belum dijelajahi yang berpotensi memberikan sumber informasi baru untuk pemantauan klinis rutin dan pengujian diagnostik.

Informasi biokimia tentang tubuh paling sering berasal dari analisis darah – yang hanya mewakili 6% dari cairan tubuh – tetapi informasi berharga juga dapat ditemukan di cairan tubuh lain yang secara tradisional sulit didapat. Para peneliti kini telah mengembangkan cara untuk mengekstrak cairan interstitial dermal (ISF), yang bersirkulasi di antara sel-sel dalam jaringan tubuh, menggunakan teknik melalui kulit sederhana yang dapat memberikan pendekatan baru untuk mempelajari produk metabolisme sel, memperoleh biomarker diagnostik, dan mengidentifikasi racun potensial yang diserap melalui kulit. Karena cairan interstitial dermal tidak menggumpal seperti darah, ekstraksi berbasis mikroneedle dapat menawarkan pendekatan baru untuk pemantauan glukosa dan indikator kesehatan utama lainnya secara terus menerus.

Hasil percobaan manusia pada pengambilan sampel ISF berbasis microneedle dilaporkan 25 November di jurnal Ilmu Kedokteran Terjemahan. Studi yang dilakukan oleh para peneliti dari Institut Teknologi Georgia dan Universitas Emory, sebagian didukung oleh Institut Kesehatan Nasional dan Perawatan Kesehatan Anak Atlanta.

“Cairan interstisial berasal dari darah dan kemudian keluar dari kapiler untuk membawa nutrisi ke sel-sel di jaringan tubuh. Karena cairan interstisial berkomunikasi langsung dengan sel, cairan interstisial seharusnya memiliki informasi tentang jaringan itu sendiri melebihi apa yang dapat diukur dari pengujian darah, “kata Mark Prausnitz, Profesor Bupati dan Ketua J. Erskine Love Jr. di Sekolah Kimia Georgia Tech dan Rekayasa Biomolekuler. “Teknik berbasis mikroneedle ini dapat memberikan cara yang minimal invasif dan sederhana untuk mengakses cairan interstisial ini agar tersedia untuk aplikasi diagnostik dan penelitian medis.”

ISF sulit untuk diambil sampelnya. Instrumen yang menetap untuk memantau glukosa di ISF sudah ada, dan peneliti lain telah menggunakan tubing yang diimplantasikan melalui pembedahan dan lepuh yang dibuat dengan vakum untuk mengekstrak ISF melalui kulit, tetapi teknik ini tidak cocok untuk penggunaan diagnostik klinis rutin.

Para peneliti, yang dipimpin oleh penulis pertama Pradnya Samant, menggunakan tambalan yang berisi lima microneedle baja tahan karat padat yang panjangnya seperseratus inci. Dengan menekan tambalan pada sudut tertentu ke dalam kulit 50 subjek manusia, mereka menciptakan pori mikro dangkal yang hanya mencapai lapisan luar kulit yang mengandung ISF. Para peneliti kemudian melakukan penyedotan pada area kulit yang mengandung pori-pori dan memperoleh ISF yang cukup untuk melakukan tiga jenis analisis. Sebagai perbandingan, mereka juga mengambil sampel darah dan memperoleh ISF menggunakan teknik blister lama.

Untuk secara akurat menentukan biomarker yang tersedia di ISF, para peneliti perlu menghindari tercampurnya darah dengan ISF. Meskipun pembuluh darah utama tidak ada di lapisan luar kulit, pembuluh darah kapiler di sana dapat rusak karena penyisipan microneedles. Dalam studi mereka, para peneliti menemukan bahwa jika mereka perlahan-lahan meningkatkan hisap setelah memasukkan microneedles, mereka bisa mendapatkan cairan darah.

Prosedur ekstraksi keseluruhan memakan waktu sekitar 20 menit untuk setiap subjek tes. Prosedur ini dapat ditoleransi dengan baik oleh para sukarelawan, dan pori-pori mikroskopis sembuh dengan cepat dalam sehari, dengan iritasi minimal.

Cairan yang diekstraksi dianalisis di Universitas Emory menggunakan teknik spektrometri massa kromatografi cair untuk mengidentifikasi spesies kimia yang dikandungnya. Secara keseluruhan, ada sekitar 10.000 senyawa unik, yang sebagian besar juga ditemukan dalam sampel darah. Namun, sekitar 12% spesies kimia tidak ditemukan di dalam darah, dan lainnya ditemukan di ISF pada tingkat yang lebih tinggi daripada di dalam darah.

“Kulit aktif secara metabolik, dan penuh dengan sel yang mengubah cairan,” kata Prausnitz. “Kami menemukan bahwa beberapa senyawa unik untuk ISF, atau diperkaya di sana, dan itulah yang kami harapkan untuk ditemukan.”

Meskipun tidak semua senyawa unik ISF dapat dianalisis, tim peneliti mengidentifikasi komponen produk yang dioleskan ke kulit – seperti losion tangan – dan pestisida yang dapat masuk ke tubuh melalui kulit. Penemuan ini dapat mengatur panggung untuk penggunaan teknik microneedle untuk studi dermatologi dan toksikologi.

“Jika Anda ingin melihat apa yang terakumulasi di kulit dari waktu ke waktu, ini dapat memberikan cara untuk mendapatkan informasi tentang jenis eksposur tersebut,” kata Prausnitz. Ini adalah bahan yang mungkin terakumulasi di jaringan tubuh kita, tetapi tidak ditemukan di aliran darah.

Para peneliti juga menentukan farmakokinetik kafein dan farmakodinamik glukosa – keduanya molekul kecil – dari ISF, yang menunjukkan bahwa informasi biomarker dinamis dapat diperoleh dari teknik tersebut. Pengukuran tersebut menunjukkan bahwa ISF dapat menyediakan sarana untuk terus memantau senyawa tersebut, memanfaatkan fakta bahwa cairan tidak menggumpal.

“Kami didorong bahwa kami menemukan korelasi yang baik antara darah dan glukosa cairan interstisial, yang menunjukkan bahwa kami mungkin dapat memiliki sistem pemantauan glukosa berkelanjutan berdasarkan teknologi ini,” kata Prausnitz. Sistem berbasis microneedle dapat memberikan alternatif yang tidak terlalu invasif untuk sensor glukosa yang dapat ditanamkan dengan membiarkan komponen penginderaan tetap berada di permukaan kulit.

Dalam penelitian mendatang, Prausnitz ingin mengurangi waktu yang diperlukan untuk mengekstrak ISF dan menyederhanakan prosesnya dengan menghilangkan pompa vakum. Studi tambahan tentang senyawa yang ditemukan dalam cairan juga dapat menunjukkan apakah senyawa tersebut memiliki nilai diagnostik medis.

“Kami ingin membuat teknik berbasis mikroneedle ini tersedia bagi komunitas penelitian agar ISF tersedia secara rutin untuk dipelajari,” katanya. “Cairan interstisial jaringan bisa menjadi sumber biomarker baru yang melengkapi sumber konvensional. Penelitian ini memberikan cara untuk mempelajari ini lebih lanjut. “

Tim peneliti juga termasuk Nicholas Raviele dan Juan Mena-Lapaix dari Georgia Tech; dan Megan M. Niedzwiecki, Douglas I. Walker, Gary W. Miller, Vilinh Tran, Eric I. Felner, dan Dekan P. Jones dari Emory University.

Pekerjaan ini didukung sebagian oleh Institut Kesehatan Nasional AS (U2CES026560, P30ES020953, R01ES023485, P30ES019776, S10OD018006) dan oleh Children’s Healthcare of Atlanta. Setiap pendapat, temuan, dan kesimpulan atau rekomendasi yang diungkapkan dalam materi ini adalah milik penulis dan tidak mencerminkan pandangan dari lembaga donor.

Mark Prausnitz adalah penemu paten yang dilisensikan kepada perusahaan yang mengembangkan produk berbasis microneedle, adalah penasihat berbayar untuk perusahaan yang mengembangkan produk berbasis microneedle, dan merupakan pendiri / pemegang saham perusahaan yang mengembangkan produk berbasis microneedle (Micron Biomedical). Potensi konflik kepentingan ini telah diungkapkan dan dikelola oleh Georgia Tech. Pradnya P. Samant dan Prausnitz adalah penemu pada permohonan paten (WO2019126735A1) yang diajukan oleh Georgia Tech Research Corporation yang mencakup metode pengumpulan ISF yang disajikan dalam penelitian ini.


Diposting Oleh : http://54.248.59.145/

About the author