La dificultad para detectar pequeñas cantidades de enfermedad que circulan en el torrente sanguíneo ha demostrado ser un obstáculo en la detección y el tratamiento de cánceres que avanzan sigilosamente con pocos síntomas. Con un novedoso dispositivo de biodetección electroquímica que identifica las señales más pequeñas que emiten estos biomarcadores, un parde los inventores de NJIT esperan cerrar esta brecha.
Su trabajo en la detección de enfermedades es una ilustración del poder de la detección eléctrica, y el creciente papel de los ingenieros, en la investigación médica.
"Idealmente, habría una prueba simple y económica, realizada en una visita regular al paciente en ausencia de síntomas específicos, para detectar algunos de los cánceres más silenciosos y mortales", dice Bharath Babu Nunna, un Ph recienteGraduado .D. Que trabajó con Eon Soo Lee, profesor asistente de ingeniería mecánica, para desarrollar un biochip mejorado con nanotecnología para detectar cánceres, malaria y enfermedades virales como la neumonía al principio de su progresión con un análisis de sangre con pinchazo.
Su dispositivo incluye un canal microfluídico a través del cual una pequeña cantidad de sangre extraída pasa por una plataforma de detección cubierta con agentes biológicos que se unen con biomarcadores específicos de enfermedades en fluidos corporales como sangre, lágrimas y orina, lo que desencadena un nanocircuito eléctrico queseñala su presencia.
En una investigación publicada recientemente en Nano Covergence , Nunna y sus coautores demostraron el uso de nanopartículas de oro para mejorar la respuesta de la señal del sensor de su dispositivo en la detección del cáncer, entre otros hallazgos.
Una de las principales innovaciones del dispositivo es la capacidad de separar el plasma sanguíneo de la sangre total en sus canales microfluídicos. El plasma sanguíneo transporta los biomarcadores de la enfermedad y, por lo tanto, es necesario separarlo para mejorar la "relación señal / ruido" para lograrprueba altamente precisa. El dispositivo independiente analiza una muestra de sangre en dos minutos sin necesidad de equipo externo.
"Nuestro enfoque detecta biomoléculas de enfermedades específicas en la concentración de la escala femto, que es más pequeña que la escala nano e incluso pico, y es similar a la búsqueda de un planeta en un cúmulo de galaxias. La tecnología de detección actual se limita a concentraciones mil veces más grandes.El uso de una plataforma a nanoescala nos permite identificar estos niveles más bajos de enfermedad ", dice Nunna, y agrega:" Y al separar el plasma de la sangre, podemos concentrar los biomarcadores de la enfermedad ".
En otro artículo reciente en BioNanoScience , Nunna, Lee y sus coautores detallaron sus hallazgos sobre las variaciones en la sensibilidad basadas en el flujo microfluídico.
Nunna ahora es investigador postdoctoral en la Facultad de Medicina de Harvard, donde está ampliando su experiencia en plataformas microfluídicas, usándolas en la investigación organ-on-the-chip realizada con Su Ryon Shin, investigador principal e instructor en la facultad de medicinaDepartamento de Medicina que desarrolla organoides impresos en 3D órganos artificiales compuestos de células cultivadas dentro de hidrogeles estructurados para experimentación médica.
"Soy el principal responsable del desarrollo de los dispositivos de microfluidos que automatizarán el proceso de bioimpresión de órganos 3D que se incorporarán en un chip para varios propósitos. Por ejemplo, tengo la tarea de desarrollar una plataforma automatizada durante mucho tiempoanálisis de toxicidad y eficacia de drogas a largo plazo para rastrear el cáncer de hígado y los biomarcadores cardíacos. Integraré el biosensor microfluídico con el modelo de cáncer de hígado y corazón en un chip para un monitoreo continuo ", dice."
Al medir las concentraciones de biomarcadores secretados por los órganos bioimpresos en 3D inyectados con drogas, podemos estudiar los efectos de las drogas en varios órganos sin dañar a un paciente vivo. Crear órganos artificiales nos permite experimentar libremente "
En el futuro, agrega, el trabajo en Harvard podría aplicarse potencialmente en medicina regenerativa. "El objetivo es desarrollar organoides bioimpresos en 3D completamente funcionales y tejidos 3D clínicamente relevantes para abordar el problema de la escasez de donantes en el trasplante".
Nunna dice que su investigación en la Facultad de Medicina de Harvard ampliará su conocimiento de microfluídicos programables y técnicas precisas de detección electroquímica, lo que a su vez lo ayudará a avanzar en su tecnología de biochips. El objetivo es un ensayo simple y estándar para el diagnóstico de cáncer que evite los complejos convencionales y complejospasos de diagnóstico.
Lee y Nunna han estado trabajando con oncólogos en Weill Cornell Medicine y Hackensack Medical Center para identificar aplicaciones clínicas. Tal como está diseñado actualmente, el dispositivo proporcionaría resultados tanto cualitativos como cuantitativos de antígenos de cáncer en muestras de sangre, proporcionando información sobre la presencia y elgravedad del cáncer. El siguiente paso, dice, será expandir la plataforma para detectar múltiples enfermedades usando una sola muestra de sangre obtenida con un pinchazo.
"Aunque la tecnología de atención médica se considera una tecnología en rápida evolución, todavía hay muchas necesidades no satisfechas que deben abordarse. Diagnosticar enfermedades potencialmente mortales en las primeras etapas es la clave para salvar vidas y mejorar los resultados del tratamiento del paciente", señaló.dice, y agrega: "Existe una gran necesidad de tecnología para el cuidado de la salud, incluida una plataforma de diagnóstico universal que pueda proporcionar resultados instantáneos en el consultorio del médico y en otros lugares de atención".
Nunna es cofundador y científico investigador jefe de Abonics, Inc., una startup formada por Lee para comercializar su dispositivo. Se le nombra como co-inventor con Lee en tres patentes de biochips publicadas y seis patentes adicionales que ahora sonbajo revisión por la Oficina de Patentes y Marcas de los Estados Unidos. Su tecnología ha obtenido el respaldo financiero del programa I-Corps de la National Science Foundation y la New Jersey Health Foundation NJHF, una corporación sin fines de lucro que apoya la investigación biomédica y la salud más importantes.programas de educación relacionados en Nueva Jersey.
"Como sabemos, la detección temprana puede mejorar significativamente los resultados del tratamiento para los pacientes", explicó George F. Heinrich, MD, vicepresidente y CEO de NJHF, al anunciar el premio. "Actualmente, los médicos confían en dispositivos de diagnóstico que requieren un mínimo decuatro horas de preparación de muestras a través de centros de diagnóstico centralizados en lugar de sus oficinas locales ".
En 2017, Nunna recibió el "Premio al Mejor Diseño en Innovaciones en el Cuidado de la Salud e Innovaciones en el Punto de Atención" en la conferencia sobre Innovación en el Cuidado de la Salud y Tecnologías en el Punto de Atención de la Sociedad de Ingeniería en Medicina y Biología, celebrada en el Instituto Nacional deSede de salud en Bethesda, MD. Ese mismo año, la tecnología recibió el premio nacional de innovación en la Conferencia y Exposición Mundial de Innovación TechConnect, una reunión anual de oficinas de transferencia de tecnología, empresas y empresas de inversión que se reúnen para identificar tecnologías prometedoras de todo el mundo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Nueva Jersey . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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