Image
Fredrik Hansen arbeider med biologiske prøver.

Frederik Hansen demonstrerer utstyret for analyse av biologiske prøvar. Foto: Torstein Helleve/UiO

Problematiske blodprøvar kan bli enklare å analysera

Analysar av biologiske prøvar for å finna vassløyselege substansar, er utfordrande. Om ti år kan det vera betydeleg enklare.

Elektromembrananalyse er ein metode for å analysera innhaldet av legemiddel eller andre substansar i biologiske væsker som til dømes blod, urin og spytt.

Det fyrste kommersielle produktet basert på metoden, som er utvikla ved Farmasøytisk institutt på UiO, kjem på marknaden til neste år. Om nokre år kan den gje pasientar sjansen til sjølve å måla nivået i blodet av legemiddel utan å måtta gå til legen.

– Men foreløpig er det berre feittløyselege substansar som kan analyserast rutinemessig, fortel stipendiat Frederik Hansen. Sjølv siktar han på eit vanskelegare felt: vassløyselege substansar.

Blodet vert stoppa av membranen

– Substansar er enten vassløyselege eller feittløyselege, altså at dei let seg løysa i feitt eller vatn. Overgangen er ikkje sylskarp, men det gjev god meining å snakka om dei som om så var tilfelle, forklarar han.

Elektromembrananalyse (EME) baserer seg på at substansen som skal analyserast, vert dregen gjennom ein oljemembran ved hjelp av straum. Prøven som substansen skal trekkjast ut frå, er gjerne ei vassbasert væske, som blod.

– Det passar heilt utmerkt for analyse av feittløyselege substansar, for olja i membranen er jo sjølv lik eit feittstoff og slepper lett gjennom prøvesubstansen. Det vassbaserte blodet vert derimot stoppa av membranen, seier Hansen.

Arbeider med løysingar

Men sjølv om det vanlegaste er at legemiddel er feittløyselege, finst det òg ei rekkje som er vassløyselege. I tillegg har EME potensial til å analysera prøvar for anna innhald, som metabolittar (stoffskifteprodukt) og peptidar, som protein er bygde opp av.

– Men då må vi altså klara å få vassløyselege substansar gjennom membranen. I ein miks av eit feittløyseleg legemiddel og eit vassløyseleg legemiddel kan vi kanskje få 90–95 prosent av det feittløyselege gjennom ein klassisk oljemembran, men det vassløyselege? Antakeleg 0 prosent, seier Hansen.

Han arbeider derfor med å finna løysingar som gjer det mogleg å bruka EME på vassløyselege substansar òg.

Utstyret er plassert utover ein laboratoriebenk
Utstyr for å analysera mange prøvar samstundes. Den kvite delen inneheld membranane, den blanke er elektrodane, dei mørke delane er høvesvis der prøven vert plassert og det den skal over i etter å ha passert membranen. Foto: Torstein Helleve/UiO

– Ein av moglegheitene vi undersøkjer, er å bruka rå kraft. Ved å auka spenninga, sender vi meir straum gjennom systemet. Men systemet vert dermed meir belasta, slik at det raskt vert brote ned. Det prøver vi å løysa ved å bruka ein såkalla offerelektrode. Han tek støyten, men sjølv korroderer han og må bytast ut etter fire-fem ekstrasjonar.

Klar forbetring

– Ei «smartare», mindre brutal tilnærming er å gjera noko med oljemembrankjemien. Dei biologiske stoffa er ofte basiske, med positiv ladning. Når vi tilset negativt lada olje til membranen, hjelper det prøvestoffet med å trengja gjennom han, seier Hansen.

– Under visse forhold lak denne olja ut i prøven. Fyrst trudde vi det var uheldig, men det viste seg at det faktisk hjelpte på prosessen, slik at vi klarte å trekkja ut sjølv svært vassløyselege substansar med moderat effektivitet.

Og for den som synest moderat effektivitet ikkje høyrest særleg imponerande ut, må det understrekast at utgangspunktet er låg effektivitet, slik at moderat effektivitet er ei klar forbetring. For det er kanskje ikkje sjølvsagd kvifor Hansen brukar tid på noko som verkar så komplisert som å dra vassløyselege stoff gjennom ein oljemembran.

Tre krav

– Årsaka er ganske enkelt at ingen av dei eksisterande metodane heller er utan ulemper. Målet er å utvikla metodar som lett kan takast i bruk i det vi kallar rutinelaboratorium, som til dømes gjer dopingtesting eller kanskje analyserer tusen prøvar om dagen, seier Hansen.

– Dei stiller tre krav til ein analysemetode: Han må vera rimeleg, han må vera påliteleg og han må vera helsemessig sikker. EME kan oppfylla alle tre krava.

Men rett rundt hjørnet er løysinga likevel ikkje, for som han seier:

– Når familie eller andre spør meg kva eg eigentleg driv med, seier eg at det kanskje er slik vi analyserer biologiske prøvar om ti års tid.

Vitskaplege artiklar om denne forskinga:

Hansen m.fl.: Electromembrane Extraction Using Sacrificial Electrodes. Analytical Chemistry, Mar 2020

Hansen m.fl.: Electromembrane extraction of highly polar bases from biological samples – Deeper insight into bis(2-ethylhexyl) phosphate as ionic carrier. Analytica Chimica Acta, Jun 2020

Hansen m.fl.: Impact of ion balance in electromembrane extraction. Analytica Chimica Acta, Aug 2020

Hansen m.fl.: Bioanalysis of pharmaceuticals using liquid-phase microextraction combined with liquid chromatography-mass spectrometry. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, Sep 2020