La promesa de poder detectar de forma rápida y precisa enfermedades o contaminantes químicos en una pequeña gota de sangre ha sido durante mucho tiempo un objetivo difícil de alcanzar. Pero el científico Daojing Wang dice que la tecnología de su empresa está a la altura.

Como investigador del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía (Berkeley Lab), Wang y otros desarrollaron una matriz de emisores de boquillas múltiples (MEA), un chip de silicio que puede acortar drásticamente el tiempo necesario para identificar proteínas, péptidos y otros componentes moleculares dentro de pequeños volúmenes de muestras biológicas. Esta tecnología patentada ahora está siendo comercializada por Newomics Inc., una empresa que Wang lanzó para desarrollar aún más el producto y construir una plataforma para la atención médica personalizada.

"Podemos mejorar la sensibilidad y el rendimiento de la espectrometría de masas para detectar biomarcadores en sangre u otros fluidos biológicos para la medicina de precisión, "dijo Wang, fundador y presidente de la empresa. "Nuestro primer producto, el emisor M3, es hasta 10 veces más sensible que los emisores convencionales, y con algunos analitos, incluso 100 veces más sensible ".

Producto de Newomics, que se basa en la tecnología central desarrollada en Berkeley Lab, está diseñado para trabajar con espectrómetros de masas, una máquina comúnmente utilizada por científicos de investigación, la industria farmacéutica, y cada vez más en laboratorios clínicos, para medir la estructura y concentración de moléculas. Una vez que se aíslan las partes moleculares, los científicos pueden comenzar a comprender cómo funcionan juntos como un sistema, un campo conocido como biología de sistemas que es muy prometedor para mejores medicamentos y diagnósticos, así como una serie de otras aplicaciones.

Cómo funciona

En sus 11 años en Berkeley Lab, Wang se especializó en desarrollar nuevas herramientas y métodos para la biología de sistemas. Sus colaboradores en la tecnología de emisores incluyeron a los científicos de Berkeley Lab, Pan Mao, anteriormente en la División de Ciencias de la Vida del Laboratorio, y Peidong Yang, un científico senior en la División de Ciencias de los Materiales.

Estaba motivado para desarrollar esta tecnología de emisor para acelerar las llamadas "ómicas unicelulares, "un campo emergente en biología donde el ADN, ARN, proteínas, y los metabolitos se investigan a nivel celular individual, aportando nuevos conocimientos sobre las enfermedades y la inmunidad.

El método dominante para analizar moléculas biológicas como péptidos y proteínas en una mezcla compleja es la espectrometría de masas de ionización por electropulverización (ESI-MS), una técnica en la que las muestras moleculares se envían a la máquina como una niebla ionizada, propulsado por una corriente eléctrica. Pero hay un cuello de botella en la parte delantera de ESI-MS, haciéndolo lento y caro. Cada muestra debe cargarse, alineado, y rociado de uno en uno.

En lugar de un solo capilar, El emisor M3 de Newomics tiene ocho o más boquillas que trabajan juntas para dividir un solo flujo grande en flujos más pequeños. Para el MEA, hasta 96 emisores M3 están empaquetados en un solo chip. El desarrollo de estas tecnologías involucró una mezcla de microfluidos, microelectrónico, e innovaciones electroquímicas.

"Imagínese el diseño de un cabezal de ducha. Tiene un gran flujo entrante, y muchos caudales más pequeños saliendo, "Dijo Wang." Usted hace fluir la solución a través del chip, y la solución se pulveriza en gotitas. Luego, el espectrómetro de masas detecta las moléculas de las gotas. La idea es que cuando tienes gotitas más pequeñas, aumenta la eficiencia de ionización y la sensibilidad de la espectrometría de masas ".

Que puede hacer

Eliminando el cuello de botella y aumentando el rendimiento, El emisor de Newomics podría reducir drásticamente el costo de probar cada muestra. Y mejorando la sensibilidad, también será posible detectar concentraciones muy bajas de moléculas. Por ejemplo, demostraron que podían analizar muchas formas modificadas diferentes de proteínas, como la albúmina glucosilada y las apolipoproteínas, además de la glucosa y HbA1c convencionales en el control de la diabetes, usando una sola gota de sangre. Tales pruebas tienen el potencial de permitir un mejor control a largo plazo y el manejo de la enfermedad de la diabetes.

"Podríamos mejorar la sensibilidad y la robustez de la espectrometría de masas, "Dijo Wang." Por ejemplo, si alguien quiere mirar especies poco abundantes, pueden utilizar nuestros dispositivos. Y una mayor robustez significa que los resultados son más reproducibles y fiables ".

Además de producir sus productos emisores, Newomics también está desarrollando servicios para la medicina de precisión, una nueva dirección en la atención de la salud en la que los tratamientos se personalizan para las personas en función de las pruebas de diagnóstico, como genómico, proteómico, o análisis molecular.

"Obtener la licencia de una tecnología de Berkeley Lab como base de su puesta en marcha y luego desarrollar una herramienta de investigación superior fue solo un primer paso para Newomics, "dijo Elsie Quaite-Randall, Director de Transferencia de Tecnología de Berkeley Lab. "Al diversificarse en nuevos productos y categorías de servicios, Newomics demuestra el impacto de gran alcance, tiempo extraordinario, de la investigación básica financiada por el DOE ".

Hasta aquí, la empresa ha desarrollado ensayos en sangre para el diagnóstico y el tratamiento de la diabetes, y para el seguimiento de las toxinas ambientales, específicamente los PFC, o productos químicos perfluorados, Productos químicos artificiales que se utilizan en una gran cantidad de productos de uso diario que se degradan lentamente en el cuerpo y pueden tener efectos adversos en la salud humana.