Controllare l epilessia nei Paesi in via di sviluppo

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1 Controllare l epilessia nei Paesi in via di sviluppo Polisocial Award Edizione Paolo M. Ossi Dipartimento di Energia

2 Indice: Il contesto di azione Gli obiettivi del progetto Le attività caratterizzanti Risultati attesi e risultati raggiunti Team di lavoro, beneficiari di progetto e stakeholders coinvolti Lezione appresa in termini di ricerca per il sociale Follow up e scenari futuri

3 Il Contesto di Azione Carbamazepina (CBZ) è il farmaco antiepilettico di più largo impiego presso l Hospital Central de Maputo. CBZ contesto rurale Il dosaggio di CBZ consente di distinguere se l insorgere di crisi in pazienti in terapia antiepilettica con CBZ sia dovuto a farmacoresistenza, o a scarsa adesione alle indicazioni terapeutiche. Impatto sul contesto di riferimento: #esami controllo #pazienti Δterapia controllo epilessia marginalizzazione sociale pazienti

4 Gli obiettivi IDEA: una goccia di sangue per il dosaggio farmacologico L epilettologo potrà quindi proporre indicazioni terapeutiche al paziente, dato il breve tempo (minuti) fra il prelievo sanguigno e la disponibilità del dosaggio del farmaco. Il nuovo metodo proposto riduce drasticamente il prelievo di sangue al malato (una goccia). E basato sulla risposta SERS (Surface Enhanced Raman Spectroscopy) di CBZ in siero da cui si deduce il dosaggio del farmaco.

5 intensità fficienza per definire il range a sufficienza dinamico per definire del sensore il range dinamico per tale del sensore farmaco per tale (Figura farmaco 11). (Figura E 11). stato E sta an ostrare l importanza del dimostrare controllo l importanza dei parametri del controllo temporali dei parametri quali temporali (1) tempo quali (1) di tempo contatto di soluzione, (2) intervallo temporale fra l estrazione del campione dalla soluzione e l esecuz zione, (2) intervallo temporale (3) tempo fra di l estrazione acquisizione del del segnale campione (Figura 12). dalla soluzione e l esecuzione tempo Le di attività acquisizione caratterizzanti del segnale Osserviamo (Figura infine che 12). i risultati illustrati nelle Figure 11 e 12 hanno rilevanza intrinseca p un metodo analitico quantitativo nel dosaggio in ambito clinico di APO, finora non pra erviamo infine che i risultati interesse. illustrati A tale nelle proposito Figure è stata 11 avviata e 12 hanno una collaborazione rilevanza con intrinseca l Unità Operativa per l i U Carbamazepina: farmaco utilizzato per il metodo analitico quantitativo Disturbi nel del dosaggio Movimento, Fondazione in ambito Istituto clinico Neurologico di APO, C. Besta finora IRCCS, non Dott. Luigi praticato M. A. Micrografia SEM del sensore SERS. Parallelamente questi risultati ottenuti su APO, trattamento ora in fase dell epilessia. di trasferimento al caso di CBZ resse. La sua nanostruttura A tale proposito controllataè di stata acquisire Substrato avviata la necessaria SERS una attivo sensibilità collaborazione di Au sui parametri Gli effetti con critici terapeutici l Unità che è dipendono necessario Operativa dalla controllare UO pe N turbi l elemento del Movimento, chiave per il Fondazione una misura deposto Istituto affidabile. su vetro Neurologico con tecnica C. Besta concentrazione IRCCS, del Dott. farmaco Luigi nel sangue M. A. Rom allelamente funzionamento. questi risultati ottenuti PLD su APO, ora in fase di trasferimento al caso di CBZ, han * 14 R cquisire la necessaria sensibilità sui parametri critici ** 1 che è necessario controllare 2 =,8372 per l ef 1 misura affidabile. 8 nsity (a.u.) 1 mg/ml Raman Intensity (a.u.) ** 1 mg/ml 1 mg/ml * una luce laser produce effetto 1 mg/ml SERS sul substrato esposto a sangue peak area (1515 cm -1 ) segnale SERS peak area (1515 cm -1 ) R 2 =,8372 peak area (1353 cm -1 ) R y = 2 =, bx concentrazione y = 1+ bx Conc (mg/ml) y = 1+ bx

6 Risultati attesi e Risultati raggiunti Attese Predisporre uno strumento robusto, trasportabile e di facile uso per dosare CBZ in pazienti epilettici in cura presso l Ospedale di Maputo. Risultati a oggi 1. Con SERS abbiamo identificato la presenza di CBZ in plasma umano alle concentrazioni di 5, 3, 1 mg/l (tossiche). Abbiamo identificato diversi segnali di CBZ (718, 122, 135, 1565, 16, 162 cm -1 ) nonostante il segnale di fondo non trascurabile delle molte specie presenti nel plasma umano. 2. Con SERS abbiamo identificato due segnali principali di CBZ (1565 cm -1 e fra cm -1 ) nel siero di un paziente trattato alla concentrazione di CBZ di 11.9 mg/l (terapeutica). 3. Abbiamo avviato una collaborazione con Hamamatsu Photonics (Dr.ssa Confalonieri) per l utilizzo ottimale di un dispositivo Raman/SERS miniaturizzato da loro prodotto e di recentissima commercializzazione

7 intensità a sufficienza per definire il range dinamico del sensore per tale farmaco (Figura 11). E stato anche possibile dimostrare l importanza del controllo dei parametri temporali quali (1) tempo di contatto substrato soluzione, (2) intervallo temporale fra l estrazione del campione dalla soluzione e l esecuzione della misura, infine Risultati (3) tempo che i risultati attesi di acquisizione illustrati e Risultati del segnale nelle Figure raggiunti (Figura 12). Osserviamo infine che i risultati illustrati 11 nelle e Figure 12 hanno 11 e 12 hanno rilevanza rilevanza intrinseca per per l introduzione d analitico quantitativo un metodo analitico nel dosaggio quantitativo in nel ambito dosaggio clinico ambito di clinico APO, di APO, finora non praticato, ma ma di forte d interesse. A tale proposito è stata avviata una collaborazione con l Unità Operativa UO Neurologia 1 Attività Disturbi in corso del Movimento, Fondazione Istituto Neurologico C. Besta IRCCS, Dott. Luigi M. A. Romito. Movimento, Fondazione Parallelamente questi Istituto risultati Neurologico ottenuti su APO, C. ora Besta in fase IRCCS, di trasferimento Dott. al Luigi caso di M. CBZ, A. hanno Romito. consentito di acquisire la necessaria sensibilità sui parametri critici che è necessario controllare per l effettuazione d nte questi Determinazione risultati una misura delle ottenuti curve affidabile. di su risposta APO, del ora sensore in fase SERS su di campioni trasferimento di CBZ in al siero caso umano. di CBZ, hanno cons (2) intervallo temporale fra l estrazione del campione dalla soluzione e l esecuzione della m i acquisizione del segnale (Figura 12). A tale proposito è stata avviata una collaborazione con l Unità Operativa UO Neurolog la necessaria sensibilità sui parametri critici che è necessario controllare per l effettuazi * 14 R affidabile. 2 =, Intensity (a.u.) 1 mg/ml Raman Intensity (a.u.) ** 1 mg/ml 1 mg/ml 1 mg/ml * ** segnale SERS peak area (1515 cm -1 ) peak area (1515 cm -1 ) 8 4 peak area (1353 cm -1 ) 1 8 R 2 =, y = 1+ bx 4 y = 2 concentrazione 1+ bx R 2 =,9725 y = 1+ bx Conc (mg/ml) Conc (mg/ml)

8 Team di lavoro, beneficiari di progetto e stakeholders coinvolti PoliMi: P.M. Ossi, C. Zanchi (DENG), M. Tommasini, A. Lucotti (CMIC) Partner 1: U. de Grazia, E. Ciusani Laboratorio di Patologia Clinica e Genetica Medica, Fondazione IRCCS Istituto Neurologico C. Besta, Milano Partner 2: S. Trusso CNR-IPCF Istituto per i Processi Chimico-Fisici, Messina Partner 3: D. Sulemane Hospital Central de Maputo (Mozambique) Beneficiari: pazienti epilettici Stakeholders: aziende ospedaliere, Hamamatsu

9 Lezione appresa in termini di ricerca per il sociale 1. Le oggettive difficoltà economiche dell Ospedale di Maputo e la carenza di personale (1 medico per 3 pazienti epilettici) rendono particolarmente utile lo sforzo tecnologico volto a fornire strumenti diagnostici come questo, a sostegno dell attività clinica. 2. Se però manca il successivo supporto economico volto all implementazione della tecnologia sul campo, gli sforzi di cui sopra risultano inutili.

10 Follow up e scenari futuri 1. La tecnologia sviluppata per CBZ è in corso di studio nel caso dell apomorfina per il trattamento di pazienti parkinsoniani 2. Nuovi progetti proposti: (a) Misura rapida di farmaci antiepilettici con spettroscopia Raman intensificata (PRIN215); (b) Quantification by laser spectroscopy of apomorphine in human plasma/serum for Parkinson s disease treatment (Wellcome-Trust 216) 3. Collaborazione in atto con Hamamatsu Photonics per l accoppiamento sensore SERS-dispositivo di misura 4. Organizzazione di un Workshop conclusivo in collaborazione con Fondazione IRCCS C. Besta per disseminazione e formazione (29 settembre 216) 5. Nuovi materiali/supporti per SERS (es. sistemi misti Au/Ag, Au/Rh; Si/carta)