En 2008, un contaminante eludió las garantías de calidad en la industria farmacéutica y se infiltró en una gran parte del suministro del popular anticoagulante heparina, enfermando a cientos y matando a unos 100 en los EE. UU.

Se necesitó un equipo de investigadores dirigido por la Administración de Drogas y Alimentos de EE. UU. Para confirmar el contaminante, una toxina estructuralmente similar a la heparina que se rastreó hasta un proveedor chino. Pero la detección de la impureza requirió "un tremendo esfuerzo por parte de los grandes bateadores del mundo de la química, "dijo Jason Dwyer, profesor asociado de química en la Universidad de Rhode Island.

Después de casi ocho años de investigación, Dwyer ha desarrollado un método más simple y rápido para detectar la impureza en la heparina, junto con la creación de un proceso que podría tener beneficios más amplios. Su investigación se dio a conocer hoy en la prestigiosa revista online Comunicaciones de la naturaleza , parte del conjunto de revistas del editor de Nature.

"Hay pruebas que son mucho más sofisticadas y costosas para detectar la impureza, "dijo Dwyer, de la Providencia, R.I. "Lo que pudimos hacer fue, de una manera muy económica y rápida, tomar una huella digital de heparina y saber cuándo hay un contaminante en ella".

La investigación, "Estudio de nanoporos de nitruro de silicio para el control de calidad de glicomicos y heparina, "también podría utilizarse para analizar toda la clase de moléculas a las que pertenece la heparina con un amplio uso en el diagnóstico biomédico, productos farmacéuticos y sensores ambientales. Los estudios más amplios de Dwyer sobre azúcares se vieron reforzados en julio por $ 318, 000 subvención de la National Science Foundation.

Por ejemplo, Dwyer dijo:la nueva técnica de detección podría servir como una herramienta de garantía de calidad en toda la industria farmacéutica, especialmente con un mayor impulso para desarrollar más medicamentos a base de azúcar, como la heparina. "Los azúcares son increíblemente importantes, "dijo Dwyer, cuya investigación en el pasado ha cosechado publicaciones en las revistas de alto perfil Naturaleza y Ciencias . "Son la forma en que las bacterias se comunican entre sí. Son la forma en que vamos a diseñar muchos medicamentos nuevos. Así que necesitamos nuevas herramientas para analizar los azúcares".

Para desarrollar la nueva técnica de detección, Dwyer recurrió a un método de detección probado en la secuenciación de ADN y proteínas. El sensor consta de un agujero, o nanoporo, menos de una milésima parte del grosor de un cabello humano, sentado sobre una membrana que es aún más delgada, y prueba sustancias al nivel más pequeño detectable:una sola molécula.

Mientras que el sensor, un nanoporo de nitruro de silicio de estado sólido, funcionó bien para el ADN, tuvo que ser rediseñado para moléculas de azúcar, que son mucho más complejas, dijo Dwyer, cuyo grupo fue uno de los primeros en centrarse en los azúcares.

A partir de 2010, el proyecto desarrollado junto con otros trabajos del equipo de Dwyer. Se necesitaron años para fabricar y ajustar dispositivos, refina el nanoporo y evita que la abertura se obstruya. "Un buen número de estudiantes ha trabajado en este proyecto a lo largo de los años, "Dwyer dijo." No hemos cedido. Chocamos nuestras cabezas contra la pared durante un período de tiempo y nos dimos cuenta de que necesitábamos hacer una buena cantidad de trabajo fundamental antes de que pudiéramos llegar al punto de detectar ".

Buddini Karawdeniya resolvió un problema inesperado, autora principal del artículo que completó su doctorado en química en la URI en la primavera. Cuando intentó pasar moléculas de azúcar a través del nanoporo, fueron al revés. "En 1996, la gente descubrió cómo se podía detectar el ADN con un nanoporo, "Dijo Dwyer." Hubo algunas rarezas, pero funcionó como se esperaba. Los azúcares desde el principio no actuaron como se esperaba. Entonces Buddini tuvo que mirar lo que se había hecho durante 20 años, pero sepa que tenía que empezar de nuevo en algún nivel ".

Con la crisis de 2008, los investigadores habían logrado identificar y detectar el contaminante sulfato de condroitina sobreulfatado, que era casi idéntica a la heparina. Usando el nanoporo afinado, La investigación de Dwyer analizó ambas muestras, determinó que las señales que generaban eran idénticas en un 99 por ciento, e ideó técnicas de análisis para usar la diferencia del 1 por ciento para detectar de manera confiable la impureza.

"La prueba que se nos ocurrió tarda unos 20 minutos, " él dijo, "y funciona a concentraciones clínicamente relevantes".

El objetivo es hacer que la detección de la impureza sea aún más rápida, hasta minutos y segundos. Al mismo tiempo, el dispositivo tendrá que adaptarse para un usuario comercial que puede carecer de la experiencia de un investigador en un laboratorio de desarrollo tecnológico. También, la herramienta tendría que funcionar con precisión en un entorno menos controlado.

"Aquí es donde la investigación comienza a convertirse en desarrollo, y empezamos a perfeccionar aún más las condiciones y los dispositivos, "Dwyer dijo." A menudo, el descubrimiento es la parte más fácil. Mejorarlo para el usuario final lleva tiempo ".

El nanoporo que surgió de la investigación de la heparina fue diseñado con eso en mente. Utiliza tecnología similar a la que se encuentra en casi todos los productos electrónicos de consumo, dijo Dwyer, por lo que ya existe una industria lista para producir los sensores a gran escala.

"Siempre intentamos pensar en el mercado de consumo, ", dijo." Lo que hacemos en el laboratorio es una cosa, y es algo vital, pero ¿cómo lo traducimos al mundo real? "