domingo, 16 de abril de 2017

Campo eléctrica oscilante

la representación de un artista del chip eliminación de nanopartículas desarrolladas por investigadores del laboratorio del profesor Michael Heller de la Escuela Jacobs de UC San Diego de Ingeniería. Un campo eléctrico oscilante (arcos púrpura) separa nanopartículas de liberación de fármacos (esferas de color amarillo) de (esferas rojas) de sangre y tira de ellos hacia anillos que rodean los electrodos del chip. La imagen se presenta como la cubierta interior de la edición del 14 de octubre de la revista Small.
Crédito: Stuart Ibsen y Steven Ibsen.
Los ingenieros de la Universidad de California en San Diego han desarrollado una nueva tecnología que utiliza un campo eléctrico oscilante para aislar fácilmente y rápidamente nanopartículas de liberación de fármacos a partir de sangre. La tecnología podría servir como una herramienta general para separar y recuperar nanopartículas de otros fluidos complejos para aplicaciones médicas, medioambientales e industriales.
Las nanopartículas, que generalmente son mil veces más pequeño que el ancho de un cabello humano, son difíciles de separar del plasma, el componente líquido de la sangre, debido a su pequeño tamaño y baja densidad. Los métodos tradicionales para eliminar nanopartículas de muestras de plasma normalmente están diluyendo el plasma, la adición de una solución de azúcar alta concentración para el plasma y hacerlo girar en una centrífuga, o la fijación de un agente de dirección a la superficie de las nanopartículas. Estos métodos o bien alterar el comportamiento normal de las nanopartículas o no se pueden aplicar a algunos de los tipos de nanopartículas más comunes.
"Este es el primer ejemplo de aislamiento de una amplia gama de nanopartículas de plasma con una cantidad mínima de manipulación", dijo Stuart Ibsen, un becario postdoctoral en el Departamento de NanoIngeniería en UC San Diego y primer autor del estudio publicado en octubre en el revista Small . "Hemos diseñado una técnica muy versátil que se puede utilizar para recuperar las nanopartículas en una gran cantidad de diferentes procesos."
Esta nueva tecnología de separación de nanopartículas permitirá a los investigadores - en particular los que diseñan y estudian nanopartículas de liberación de fármacos para terapias de enfermedades - a un mejor seguimiento del destino de las nanopartículas que circulan en el torrente sanguíneo de un paciente. Una de las preguntas que se enfrentan los investigadores es como proteínas de la sangre se unen a las superficies de las nanopartículas de liberación de fármacos y los hacen menos eficaz. Los investigadores también podrían utilizar esta tecnología en la clínica para determinar si la química de la sangre de un paciente en particular es compatible con las superficies de ciertas nanopartículas de liberación de fármacos.
"Estábamos interesados ​​en una forma rápida y fácil de tomar estas nanopartículas de plasma para que pudiéramos averiguar lo que está pasando en sus superficies y rediseño que les permite trabajar con mayor eficacia en la sangre," dijo Michael Heller, profesor de nanoingeniería en la Universidad de California en San Escuela Jacobs de Ingeniería Diego y autor principal del estudio.
El dispositivo usado para aislar las nanopartículas de liberación de fármacos fue un chip eléctrico tamaño de una moneda fabricado por Dinámica biológicos basados ​​en Jolla La, que licencia la tecnología original de UC San Diego. El chip contiene cientos de pequeños electrodos que generan un campo eléctrico oscilante rápidamente que tira selectivamente las nanopartículas de una muestra de plasma. Los investigadores insertan una gota de plasma enriquecida con nanopartículas en el chip eléctrico y demostró la recuperación de nanopartículas dentro de los 7 minutos. La tecnología funcionó en diferentes tipos de nanopartículas de liberación de fármacos que normalmente se estudian en diferentes laboratorios.
El avance en la tecnología se basa en el diseño de un chip que puede trabajar en la alta concentración salina del plasma sanguíneo. La capacidad del chip para tirar de las nanopartículas de plasma se basa en las diferencias en las propiedades del material entre las nanopartículas y componentes del plasma. Cuando los electrodos del chip aplican un campo eléctrico oscilante, las cargas positivas y negativas dentro de las nanopartículas se reorientan a una velocidad diferente a los cargos en el plasma circundante. Este desequilibrio momentáneo en los cargos crea una fuerza de atracción entre las nanopartículas y los electrodos. A medida que el campo eléctrico oscila, las nanopartículas se tira continuamente hacia los electrodos, dejando el resto del plasma atrás. Además, el campo eléctrico está diseñado para oscilar a la frecuencia correcta simplemente: 15.000 veces por segundo.
"Es sorprendente que este método funciona sin ninguna modificación en las muestras de plasma o de las nanopartículas", dijo Ibsen.