En un esfuerzo por mejorar la letalidad de los soldados, Los investigadores del Ejército están desarrollando receptores de biorreconocimiento capaces de un rendimiento constante en entornos de múltiples dominios con la capacidad de recopilar evaluaciones en tiempo real de la salud y el rendimiento de los soldados.

"El Ejército tendrá que ser más adaptable, más expedicionario y tienen una demanda logística casi nula mientras optimizan la ejecución individual a escuadrilla en entornos operativos multifacéticos, "dijo el Dr. Matt Coppock, químico y jefe de equipo del Laboratorio de Investigación del Ejército del Comando de Desarrollo de Capacidades de Combate del Ejército de EE. UU., el laboratorio de investigación corporativa del Ejército conocido como ARL. "Se puede imaginar que la supervisión del rendimiento y la salud en tiempo real, así como detectar las amenazas ambientales actuales y emergentes, podría ser un conjunto clave de herramientas para hacer esto posible ".

Científicos de ARL, en colaboración con investigadores del Instituto de Tecnología de California e Indi Molecular, C ª., desarrolló una captura catalizada por proteínas, o PCC, tecnología de agentes que mejora las versiones anteriores de los receptores y podría permitir el monitoreo de datos personales y ambientales de los soldados en el campo. La investigación, financiado por el Instituto de Biotecnologías Colaborativas del Ejército desde 2012, se presenta en un artículo de revisión integral para Reseñas de productos químicos .

"La tecnología PCC ha demostrado mejoras en la estabilidad del receptor, adaptabilidad y capacidad de fabricación sobre los receptores de anticuerpos estándar, y apoya al Equipo Interfuncional de Soldier Lethality como una tecnología potencialmente viable para monitorear el desempeño de Soldier a través de biomarcadores relevantes que se pueden recolectar de sensores portátiles, "Dijo Coppock.

Los receptores biológicos se integran en un biosensor para capturar selectivamente un objetivo de interés de una mezcla compleja como la sangre, sudor, salvia, etc., para producir el efecto medible por el sensor, él dijo.

"Sin el receptor, sería imposible saber que estás detectando lo que quieres detectar, "Dijo Coppock.

Los anticuerpos recolectados de animales inyectados con la diana de interés se utilizan como receptores en sensores biológicos debido a su alta fuerza de unión y selectividad por la diana.

"El trabajo del receptor estándar de oro se basa en anticuerpos, que son fantásticos en la captura y selectividad de objetivos, pero sus capacidades de detección son algo limitadas debido a su inestabilidad, vida útil limitada y variación del rendimiento de un lote a otro, "Dijo Coppock.

El equipo de investigación desarrolló un enfoque diferente y más innovador.

"Como alternativa, los receptores basados ​​en péptidos son más pequeños, más simple de producir, económico y mucho más resistente a las tensiones ambientales, conservando las propiedades de unión deseables de un anticuerpo, "Dijo Coppock.

Los receptores utilizados por el equipo de investigación son capaces de retener casi toda la actividad después de calentarse durante una hora a 90 grados Celsius. mientras que muchos anticuerpos quedan completamente inactivos minutos después de calentarse a más de 70 grados Celsius.

"Utilizamos un enfoque completamente sintético para el desarrollo de receptores, lo que permite un mayor control sobre la incorporación de bloques de construcción únicos para garantizar la estabilidad y permitir modificaciones sencillas para la integración del sensor, "Dijo Coppock.

El equipo construyó una infraestructura completa de capacidades que les permite desarrollar completamente los sistemas sintéticos, receptores basados ​​en péptidos en casa en el laboratorio, bajo demanda y en las cantidades necesarias a través de sintetizadores de péptidos ampliamente disponibles.

"Todos los aspectos de la tecnología han progresado a lo largo de la colaboración que culminó en una metodología de desarrollo de alto rendimiento, ", Dijo Coppock." Estos aspectos incluían repensar las estrategias de focalización, actualizar las construcciones de la biblioteca, automatizar los pasos de detección y caracterizar simultáneamente el rendimiento de hasta 100 secuencias de péptidos diferentes ".

Los investigadores ahora son capaces de desarrollar completamente un receptor de principio a fin en tan solo dos o tres semanas una vez que se identifica el objetivo de interés. él dijo. Anteriormente, este proceso tardaba entre cinco y seis meses.

"Los programas actuales del Ejército están en curso para determinar marcadores biológicos importantes que se correlacionan con la salud y el desempeño de los soldados, por lo tanto, establecer la capacidad para el desarrollo rápido de receptores permitirá al laboratorio mantenerse al día y avanzar en el descubrimiento y análisis de biomarcadores, "Dijo Coppock.

El equipo señaló que la investigación continúa para hacer que el proceso de diseño y selección de nuevos reactivos sea más rápido para hacer que estos sensores sean más fáciles de fabricar bajo demanda. Además, ARL actualmente está coordinando esfuerzos para abordar las necesidades de detección en el desempeño humano y la seguridad de los alimentos y el agua.

Otras aplicaciones potenciales de estos receptores incluyen la vigilancia ambiental de amenazas biológicas, diagnósticos y terapéuticos de salud, lo que podría impactar significativamente al guerrero.

Esta tecnología ha atraído mucho interés en la comunidad científica y tecnológica del Ejército, como compañeros investigadores en CCDC Soldier Center, Centro Químico Biológico CCDC y Comando Médico del Ejército.

Previamente, esta investigación colaborativa ha madurado receptores biológicos del nivel de preparación tecnológica, o TRL-2, a TRL-4, incluida la integración exitosa en múltiples plataformas de ensayo para la detección biológica reforzada en entornos austeros y la transición de reactivos al CCDC CBC.