Personalized antibiotherapy ensures that the antibiotic concentration remains in the optimal therapeutic window to maximize efficacy, minimize side effects, and avoid the emergence of drug resistance due to insufficient dosing. However, such individualized schemes need frequent sampling to tailor the blood antibiotic concentrations. To optimally integrate therapeutic drug monitoring (TDM) into the clinical workflow, antibiotic levels can either be measured in blood using point-of-care testing (POCT), or can rely on noninvasive sampling. Here, a versatile biosensor with an antibody-free assay for on-site TDM is presented. The platform is evaluated with an animal study, where antibiotic concentrations are quantified in different matrices including whole blood, plasma, urine, saliva, and exhaled breath condensate (EBC). The clearance and the temporal evaluation of antibiotic levels in EBC and plasma are demonstrated. Influence of matrix effects on measured drug concentrations is determined by comparing the plasma levels with those in noninvasive samples. The system's potential for blood-based POCT is further illustrated by tracking ß‑lactam concentrations in untreated blood samples. Finally, multiplexing capabilities are explored successfully for multianalyte/sample analysis. By enabling a rapid, low-cost, sample-independent, and multiplexed on-site TDM, this system can shift the paradigm of “one‑size-fits-all” strategy.

中文翻译：

---

支持生物传感器的抗生素多重现场治疗药物监测

个性化抗生素治疗确保抗生素浓度保持在最佳治疗窗口内，以最大限度地提高疗效，最大限度地减少副作用，避免因剂量不足而出现耐药性。然而，这种个性化方案需要频繁取样以调整血液抗生素浓度。为了将治疗药物监测 (TDM) 最佳整合到临床工作流程中，可以使用即时检测 (POCT) 测量血液中的抗生素水平，也可以依赖无创采样。本文介绍了一种用于现场 TDM 的具有无抗体测定的多功能生物传感器。该平台通过动物研究进行评估，其中抗生素浓度在不同的基质中进行量化，包括全血、血浆、尿液、唾液和呼出气冷凝液 (EBC)。证明了 EBC 和血浆中抗生素水平的清除和时间评估。通过将血浆水平与非侵入性样品中的水平进行比较来确定基质效应对测量药物浓度的影响。通过跟踪未经处理的血液样本中的 ß-内酰胺浓度，进一步说明了该系统在基于血液的 POCT 方面的潜力。最后，成功探索了多分析物/样品分析的多路复用功能。通过实现快速、低成本、独立于样本和多路复用的现场 TDM，该系统可以改变“一刀切”策略的范式。通过跟踪未经处理的血液样本中的 ß-内酰胺浓度进一步说明了基于血液的 POCT 的潜力。最后，成功探索了多分析物/样品分析的多路复用功能。通过实现快速、低成本、独立于样本和多路复用的现场 TDM，该系统可以改变“一刀切”策略的范式。通过跟踪未经处理的血液样本中的 ß-内酰胺浓度进一步说明了基于血液的 POCT 的潜力。最后，成功探索了多分析物/样品分析的多路复用功能。通过实现快速、低成本、独立于样本和多路复用的现场 TDM，该系统可以改变“一刀切”策略的范式。