Stefan Wilhelm, profesor asociado de la Escuela Stephenson de Ingeniería Biomédica de la Universidad de Oklahoma, y ​​varios estudiantes de su laboratorio de nanoingeniería biomédica publicaron recientemente un artículo en la revista Nano Letters. que describe su importante avance reciente en nanomedicina.

El grupo examinó cómo crear herramientas que produzcan nanomedicamentos, como formulaciones de vacunas, directamente en el lugar de atención. Al hacerlo, las amplias instalaciones centralizadas, los desafíos de envío y los desafíos extremos de almacenamiento en frío enfrentados durante la pandemia de COVID-19 ya no limitarían la distribución de vacunas.

Wilhelm, con estudiantes investigadores como Hamilton Young, estudiante de último año de ingeniería biomédica, y Yuxin He, asistente de investigación graduado en ingeniería biomédica, utilizaron piezas de impresoras 3D para mezclar corrientes de fluidos que contenían los componentes básicos de nanomedicinas y sus cargas útiles en un mezclador en T. formato.

"Este dispositivo de mezcla es esencialmente una pieza de tubo en forma de T que fuerza dos corrientes de fluido a fluir entre sí, mezclando nanomateriales y componentes de carga útil. Una vez mezclado, el producto final saldría por el otro extremo", dijo Wilhelm. "Este concepto de mezcla se utiliza en procesos industriales, por lo que nos preguntamos si podríamos hacer que estos dispositivos fueran lo más rentables posible."

El equipo descubrió una publicación de un grupo de investigación europeo que demostraba que las impresoras 3D disponibles comercialmente podían volver a ensamblarse en bombas de jeringa necesarias para impulsar los fluidos a través del dispositivo mezclador en T. Una vez construido, intentaron producir nanomedicinas con su mezclador en T construido en 3D.

"Nos estábamos centrando en formulaciones que se utilizan en la clínica, como nanopartículas lipídicas de ARNm, liposomas y nanopartículas poliméricas. Una de las moléculas que utilizamos fue desarrollada por un colaborador de OU Health Sciences para limitar el crecimiento de células de cáncer de próstata", dijo Wilhelm . "Encapsulamos esta molécula en nuestras formulaciones de nanomedicina y demostramos que en realidad detiene el crecimiento de las células del cáncer de próstata".

Basándose en este ejemplo, la investigación del equipo tiene implicaciones potencialmente amplias para nuevas terapias contra el cáncer y vacunas contra enfermedades infecciosas, ya que la tecnología de ARNm ya se está utilizando en ensayos clínicos para vacunas personalizadas contra el cáncer.

"Toda esta tecnología de ARNm se basa en la nanotecnología. Las moléculas de ARNm se degradan demasiado rápido en el cuerpo para ser efectivas sin encapsularlas en nanopartículas", dijo Wilhelm. "Este proceso podría abrir un futuro brillante para la nanotecnología en la medicina y, con suerte, mejorará enormemente la atención sanitaria."

Wilhelm también prevé un futuro en el que los consultorios médicos y las clínicas de comunidades rurales con recursos limitados podrían utilizar esta tecnología para crear vacunas personalizadas. Su trabajo con B4NANO, un programa de asociación y extensión con tribus y comunidades nativas americanas en Oklahoma, inspira este objetivo.

"Puedo imaginar una situación futura en la que un paciente llega al consultorio de un médico con una enfermedad infecciosa, posiblemente cáncer. Después de un diagnóstico por parte del médico, se produce una vacuna en el consultorio de una manera similar a como se hace una cafetera monodosis. funciona:simplemente se colocan las cápsulas, se presiona un botón y se obtiene una vacuna personalizada para ese paciente", dijo Wilhelm. "Nuestro objetivo es desarrollar este tipo de dispositivo de mesa y luego, con suerte, encontrar socios industriales para comercializar sistemas como estos".

Otro objetivo de Wilhelm es capacitar a la próxima generación de ingenieros biomédicos, como Young y He, para resolver desafíos en el cuidado de la salud.

"Los desafíos que enfrentamos en la ingeniería biomédica requieren que tengamos un equipo diverso, con personas provenientes de diferentes orígenes. Cada uno aporta su perspectiva única y sus habilidades únicas", dijo Wilhelm. "Mi laboratorio pone mucho énfasis en trabajar con estudiantes de pregrado, incluso estudiantes de secundaria, y en cerrar la brecha entre estudiantes de pregrado, posgrado y posdoctorados. Aprenden unos de otros y aprenden a orientarse unos a otros".

Más información: Hamilton Young et al, Hacia la síntesis escalable, rápida, reproducible y rentable de nanomedicinas personalizadas en el punto de atención, Nano Letters (2024). DOI:10.1021/acs.nanolett.3c04171

Información de la revista: Nanoletras

Proporcionado por la Universidad de Oklahoma