Ingenieros de la Universidad de California, San Diego desarrolló una nueva tecnología que utiliza un campo eléctrico oscilante para aislar de la sangre de forma fácil y rápida las nanopartículas de administración de fármacos. La tecnología podría servir como una herramienta general para separar y recuperar nanopartículas de otros fluidos complejos para uso médico, ambiental, y aplicaciones industriales.

Nanopartículas, que son generalmente mil veces más pequeños 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 implican diluir el plasma, agregar una solución de azúcar de alta concentración al plasma y centrifugarlo en una centrífuga, o unir un agente de direccionamiento a la superficie de las nanopartículas. Estos métodos alteran 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 del plasma con una mínima manipulación, "dijo Stuart Ibsen, becario postdoctoral en el Departamento de Nanoingeniería de UC San Diego y primer autor del estudio publicado en octubre en la revista Pequeña . "Hemos diseñado una técnica muy versátil que se puede utilizar para recuperar nanopartículas en muchos procesos diferentes".

Esta nueva tecnología de separación de nanopartículas permitirá a los investigadores, en particular a aquellos que diseñan y estudian nanopartículas de administración de fármacos para terapias de enfermedades, monitorear mejor lo que sucede con las nanopartículas que circulan en el torrente sanguíneo de un paciente. Una de las preguntas a las que se enfrentan los investigadores es cómo las proteínas sanguíneas se unen a las superficies de las nanopartículas de administración de fármacos y las hacen menos efectivas. Los investigadores también podrían utilizar esta tecnología en la clínica para determinar si la química sanguínea de un paciente en particular es compatible con las superficies de determinadas nanopartículas de administración de fármacos.

"Estábamos interesados ​​en una forma rápida y sencilla de extraer estas nanopartículas del plasma para poder averiguar qué está pasando en sus superficies y rediseñarlas para que funcionen de forma más eficaz en la sangre". "dijo Michael Heller, profesor de nanoingeniería en la Escuela de Ingeniería Jacobs de UC San Diego y autor principal del estudio.

El dispositivo utilizado para aislar las nanopartículas de administración de fármacos era un chip eléctrico del tamaño de una moneda de diez centavos fabricado por Biological Dynamics, con sede en La Jolla. que obtuvo la licencia de la tecnología original de UC San Diego. El chip contiene cientos de pequeños electrodos que generan un campo eléctrico de oscilación rápida que extrae selectivamente las nanopartículas de una muestra de plasma. Los investigadores insertaron una gota de plasma con nanopartículas en el chip eléctrico y demostraron la recuperación de las nanopartículas en 7 minutos. La tecnología funcionó en diferentes tipos de nanopartículas de administración de fármacos que normalmente se estudian en varios laboratorios.

El gran avance en la tecnología se basa en el diseño de un chip que puede funcionar en la alta concentración de sal del plasma sanguíneo. La capacidad del chip para extraer las nanopartículas del plasma se basa en las diferencias en las propiedades del material entre las nanopartículas y los 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 la de las cargas en el plasma circundante. Este desequilibrio momentáneo en las cargas crea una fuerza de atracción entre las nanopartículas y los electrodos. A medida que el campo eléctrico oscila, las nanopartículas se tiran continuamente hacia los electrodos, dejando atrás el resto del plasma. También, el campo eléctrico está diseñado para oscilar a la frecuencia correcta:15, 000 veces por segundo.

"Es sorprendente que este método funcione sin modificaciones en las muestras de plasma o las nanopartículas, "dijo Ibsen.