Un microchip nuevo, con biosensor que puede tener más de 100.000 nanosensores magnéticamente sensibles que podrían acelerar el desarrollo de medicamentos considerablemente, los investigadores de Stanford dicen, los nanosensores analizan cómo las proteínas de unión, un paso crítico en el desarrollo de fármacos. Los sensores ultrasensibles al mismo tiempo puede controlar miles de veces más proteínas que la tecnología existente, y puede ofrecer resultados más rápidos y evaluar la solidez de los bonos.
Los microchips,de gran sensibilidad con "nanosensores," analizan cómo las proteínas se unen entre sí, un paso crítico para evaluar la eficacia y los posibles efectos secundarios de un medicamento potencial.
Una matriz de un solo centímetro de diámetro, de los nanosensores pueden al mismo tiempo hacer un seguimiento continuo de miles de veces más eventos, de la unión de proteínas, que cualquier otro sensor existente. El nuevo sensor también es capaz de detectar interacciones con mayor sensibilidad y entregar los resultados significativamente más rápido que el actual "patrón oro" método.
"Puede caber miles, incluso decenas de miles, de diferentes proteínas de interés en el mismo chip y realizar los experimentos de unión a proteínas en un solo disparo", dijo Shan Wang, profesor de ciencias de los materiales e ingeniería, y de la ingeniería eléctrica, que encabezó el esfuerzo de investigación.
"En teoría, en una prueba, usted podría mirar a la afinidad de un fármaco para cada proteína en el cuerpo humano", dijo Richard Gaster, MD / doctorado en bioingeniería y la medicina, que es el primer autor de un artículo que describe la investigación que se en el último número de la revista Nature Nanotechnology, disponible en línea ahora.
El poder de la matriz de nanosensores, se encuentra en dos avances. En primer lugar, el uso de nanotags magnéticos unido a la proteína en estudio, como un medicamento, aumenta en gran medida la sensibilidad de la vigilancia.
En segundo lugar, un modelo de análisis los investigadores desarrollaron les permite predecir con exactitud el resultado final, de una interacción basada en sólo unos minutos de datos de vigilancia. Las técnicas actuales suelen controlar no más de cuatro interacciones simultáneas y el proceso puede tardar horas.
"Creo que su tecnología tiene el potencial de revolucionar la forma en que hacemos pruebas biológicas", dijo PJ Utz, profesor asociado de medicina (inmunología y reumatología) en Stanford University Medical Center, que no estuvo involucrado en la investigación.
Un microchip con una ampliación de los nanosensores (cuadrados de color naranja) se muestra con una proteína diferente (varios colores) adjunto a cada sensor. Cuatro proteínas de un medicamento potencial (azul Y-formas), con nanotags magnético adjunto (esferas grises), se han añadido. Una proteína de la medicación se muestra unión con una proteína en un nanosensor
Los miembros del grupo de investigación de Wang desarrolló la tecnología nanosensor magnética hace varios años y ha demostrado su sensibilidad en experimentos en los que demostró que podía detectar una proteína asociada a biomarcador del cáncer en la sangre del ratón en una milésima parte de la concentración que las técnicas disponibles comercialmente pueden detectar. Esa investigación fue descrito en un artículo de 2009 en la revista Nature Medicine.
Los investigadores adaptar el nanotags para unir a la proteína particular, se está estudiando. Cuando una proteína se une nanotag equipadas con otra proteína que se une a un nanosensor, el nanotag magnética altera el campo magnético alrededor del nanosensor de forma pequeña pero clara que es detectada por el detector.
"Digamos que estamos buscando a un medicamento contra el cáncer de mama", dijo Gaster. "El objetivo de la droga es para unirse a la proteína diana en las células del cáncer de pecho con tanta fuerza como sea posible, pero también queremos saber:.? ¿Hasta qué esa droga aberrante se unen a otras proteínas en el cuerpo"
Para determinar los investigadores ponen las proteínas del cáncer de mama en la matriz del nanosensor, junto con las proteínas del hígado, los pulmones, los riñones y cualquier otro tipo de tejido que les preocupa. Luego se sumaría el medicamento con su nanotags magnético adjunto y ver qué proteínas se une con la droga, y con qué fuerza.
"Podemos ver la fuerza con el fármaco, que se une a las células de cáncer de mama y después también la fuerza con que se une a cualquier otra célula en el cuerpo humano, tales como el hígado, los riñones y el cerebro", dijo Gaster. "Así que podemos empezar a predecir los efectos adversos de este medicamento sin ponerlo en un paciente humano."
Es el aumento de la sensibilidad a la detección que viene con el nanotags magnético, que permite Gaster y Wang para determinar no sólo cuando se forma un vínculo, sino también su fuerza.
"La velocidad a la que se une la proteína y de prensa, dice que tan fuerte es el vínculo", dijo Gaster. Eso puede ser un factor importante con numerosos medicamentos.
"Estoy sorprendido por la sensibilidad que lograron", dijo Utz. "Se están detectando en el orden de entre 10 y 1.000 moléculas, y que para mí es bastante sorprendente."
El nanosensor se basa en el mismo tipo de sensor utilizado en discos duros de ordenador, Wang dijo.
"Debido a que nuestro chip, es completamente basado en la tecnología de la microelectrónica y los procedimientos existentes, el número de sensores por zona es altamente escalable con un coste muy bajo", dijo.
Aunque los chips usados en los trabajos descritos en el documento de la revista Nature Nanotechnology había un poco más de 1.000 sensores por centímetro cuadrado, Wang dijo que debería haber ningún problema para poner decenas de miles de sensores en el mismo espacio.
"Se puede escalar a más de 100.000 sensores por centímetro, sin ni siquiera empujar los límites tecnológicos en la industria de la microelectrónica", dijo.
Wang dijo que ve un futuro brillante para las matrices nanosensor cada vez más potentes, como la infraestructura de tecnología para la fabricación de matrices tales nanosensor es hoy en día.
"El próximo paso es casarse con esta tecnología a una droga específica que está en desarrollo", dijo Wang. "Esa será la" killer application "realmente de esta tecnología."
Otros investigadores de Stanford que participaron en la investigación y son co-autores del artículo de Nature Nanotecnología se Liang Xu y Han Shu-Jen, quienes eran estudiantes de postgrado en ciencias de los materiales e ingeniería en el momento de hacer la investigación, Robert Wilson, científico senior en ciencia de los materiales e ingeniería; y el Salón de Drew, estudiante graduado en ingeniería eléctrica. Otros co-autores son los Dres. Sebastián Osterfeld y Yu Heng de MagArray Inc. en Sunnyvale.Osterfeld y Yu son antiguos alumnos del Grupo Wang.
El financiamiento para esta investigación provino del Instituto Nacional del Cáncer, la Fundación Nacional de Ciencias, la Defense Advanced Research Projects Agency, la Fundación Gates y National Semiconductor Corporation.
Para obtener más información, haga clic aquí .
http://www.ems007.com/pages/zone.cgi?artcatid=&a=76398&artid=76398&pg=4
No hay comentarios:
Publicar un comentario