La biotecnología abarca una amplia gama de disciplinas, desde el uso de microorganismos en la producción de alimentos hasta el desarrollo de órganos artificiales. De hecho, una de las primeras áreas de aplicación de la biotecnología es el proceso de producción de vino. En general, la biotecnología puede definirse como una tecnología basada en la biología. Utilizar procesos celulares y biomoleculares para desarrollar tecnologías y productos que mejoren nuestra calidad de vida y nuestro entorno terrestre.

[tratamiento de superficie & recubrimientos / biomateriales y dispositivos médicos]

Con el desarrollo de la investigación médica, se ha convertido en una práctica habitual reemplazar o apoyar las estructuras biológicas que faltan con implantes.

La superficie de los biomateriales está a menudo diseñada y ajustada para regular sus propiedades físicas y químicas y mejorar el funcionamiento de los biomateriales en cada aplicación. Dependiendo del uso y la función requeridos, se puede fabricar a partir de una variedad de materiales diferentes, incluyendo titanio, diferentes plásticos, silicona o apatita.

Lo que todos los materiales tienen en común es que deben ser biocompatibles, lo que generalmente se logra mediante diferentes tratamientos de superficie o mediante la adición de recubrimientos. Ofrecemos una variedad de instrumentos para ayudarle a diseñar, fabricar, caracterizar y evaluar las propiedades de la superficie y las propiedades de los biomateriales.

Diseño y fabricación de recubrimientos biocompatibles

Los dispositivos médicos suelen estar hechos de varios metales colocados directamente en el cuerpo. En los últimos años, se han utilizado a menudo diferentes recubrimientos para mejorar la biocompatibilidad de los dispositivos médicos. Además de la biocompatibilidad básica, otras propiedades necesarias como la respuesta a diversos estímulos, la capacidad de transmisión de fármacos y la calidad antibacteriana también se pueden ajustar en estos recubrimientos de biomateriales.

Los polímeros son una clase de materiales muy atractivos para el recubrimiento superficial de aplicaciones biomédicas y biológicas. Los polímeros no solo muestran una buena biocompatibilidad, sino que también permiten la transmisión de medicamentos. Los polímeros pueden modificar fácilmente la superficie y, cuando ya no son necesarios, pueden degradarse con el tiempo. En el rango de polímeros disponibles, las películas multicapa de electrolitos proporcionan muchosPosibilidad de crear recubrimientos superficiales con propiedades deseadas, por lo que se utilizan ampliamente en biomateriales. Estos recubrimientos también pueden ser modificados para liberar fármacos o péptidos activos. También son populares los cepillos de polímeros que responden a cambios en la temperatura, el pH y la intensidad de los iones.

Las películas multicapa de electrolitos se generan a través del ensamblaje capa por capa de policationes y aniones. La técnica de ensamblaje capa por capa con una máquina de inmersión no solo ha demostrado ser un excelente método para la deposición de electrolitos, sino que también puede depositar partículas inorgánicas o biomoléculas activas en la superficie de biomateriales, con la ventaja de recubrir superficies complejas.

Se estableció un método de recubrimiento no térmico simple y rápido (acs apple.mater.and interfaces 2016.835565 - 35.577) mediante la fijación de nanopartículas de hidroxiapatita y tio 2 a PMMA de Polimetilmetacrilato mediante deposición de ensamblaje capa por capa. En otro estudio, se depositaron nanocristales de celulosa poroso y membranas nanocompuestas de policarbonato (alcohol vinílico) CNC / PVA (acs apple. mater. e interfaces 2014, 612674 - 12683) con un espesor de 25 - 70 nm, utilizando capas ensambladas y depositadas en sustratos de vidrio.

La tecnología qcm - D se utiliza generalmente para monitorear y caracterizar la construcción y respuesta de cepillos de polímeros y películas multicapa de electrolitos. La construcción capa por capa de las láminas multicapa de electrolitos se puede caracterizar en tiempo real en función de la tasa de adsorción, el espesor de la membrana y la rigidez, y también se pueden caracterizar las interacciones posteriores en la membrana, incluyendo enlace cruzado, hinchazón, calcificación, transmisión de fármacos y adhesión celular.

Caracterización y evaluación de la biocompatibilidad

Debido a que los biomateriales se combinan con el entorno biológico para reemplazar o mejorar órganos u otras funciones corporales, el rendimiento y la biocompatibilidad de los biomateriales o dispositivos médicos dependen fuertemente de la interacción entre la superficie del biomaterial y su entorno fisiológico.

La biocompatibilidad de los biomateriales se puede estudiar a través de la medición del ángulo de contacto para caracterizar la adhesión celular a los biomateriales. Los pequeños tentáculos de agua y la Alta libertad de superficie pueden indicar que el material tiene buenas propiedades de adhesión. La rugosidad de la superficie también puede afectar la interacción entre biomateriales y células.

La biocompatibilidad y la humectabilidad también juegan un papel importante en el desarrollo de las lentes de contacto, en las que las lentes cómodas requieren una buena humectabilidad.

Qsense qcm - D es capaz de evaluar la biocompatibilidad en función de las características de la interacción entre la superficie y el entorno fisiológico, respondiendo preguntas sobre la cantidad de adsorción de proteínas, el grado de adhesión celular a diferentes materiales, la respuesta inmune inducida por la superficie y cómo modificar la superficie del material para optimizar su función. Por lo tanto, es una herramienta eficaz para explorar, caracterizar y optimizar las características de los biomateriales.

Biocompatibilidad de la superficie de titanio poroso

Al medir el ángulo de contacto en una superficie de material biológico áspero, se debe considerar la rugosidad de la superficie. El titanio es un metal común en las aplicaciones de implantación ósea. Un cierto grado de permeabilidad es beneficioso para la integración ósea, por lo que la medición de la rugosidad de la superficie es un trabajo rutinario en el desarrollo de biomateriales. La medición del ángulo de contacto corregido por la rugosidad puede separar la influencia de la rugosidad en el valor del ángulo de contacto.

Resumen de aplicaciones - efectos de la morfología y la humectabilidad en la biocompatibilidad

[Descarga de rugosidad y humectabilidad de la superficie]

Características de humedad de las lentes de contacto

La humectabilidad de las lentes de contacto es una medida de la capacidad de la lente para soportar una película lacrimógena continua y resistente a la ruptura en su superficie. Las lentes con humectabilidad limitada no son cómodas y el rendimiento visual disminuye. Se utilizan diferentes tipos de recubrimientos para mejorar la calidad de las lentes.

Las propiedades de humectación de las lentes de contacto se evalúan mediante mediciones estáticas y dinámicas del ángulo de contacto. Por lo general, se mide con el método de captura de burbujas, ya que puede imitar el Estado del ojo y mantener la superficie de la lenteEstado de hidratación. El ángulo de retroceso simula la situación cuando se abren los párpados y la película lacrimógena comienza a romperse en la lente. Por otro lado, el ángulo delantero simula la situación cuando los párpados están cerrados y la película lacrimógena en la lente comienza a recuperarse.

Descarga del resumen de la aplicación: "el método de captura de burbujas estudia las lentes de contacto"

Caracterización en tiempo real de la adsorción de proteínas

Cuando se colocan biomateriales o dispositivos médicos en el cuerpo, las proteínas comienzan a adsorberse en la superficie casi inmediatamente. En algunos casos, como los implantes de cirugía plástica, esta Adsorción es beneficiosa porque las proteínas pueden promover la adhesión celular para que los implantes se unan orgánicamente. En otros casos, como en los stents, la adsorción de proteínas suele ser desfavorable, ya que la adsorción de ciertas proteínas, especialmente el fibrógeno, puede provocar Unión a plaquetas y posterior trombosis o respuesta inmune. La conformación de una proteína también puede determinar la actividad de una superficie y sus posibles reacciones biológicas asociadas. Según la aplicación específica, la superficie del material se puede modificar para promover el efecto deseado.

La tecnología qcm - D puede analizar la adsorción de proteínas en varias superficies en tiempo real. En concreto, se puede analizar la cantidad de proteínas Unidas y la tasa de adsorción. También se puede deducir información conformacional de la respuesta disipativa, especialmente cuando la proteína tiene una forma extendida. Esto ayuda a seleccionar nuevos materiales de dispositivos médicos y modificaciones de superficie, y ayuda a comprender los mecanismos de adsorción de proteínas.

Caracterización en tiempo real de la adhesión celular y la extensión

La adhesión de las células a la superficie de los biomateriales puede ser el principal factor que regula su biocompatibilidad e integración. Por ejemplo, la adhesión de osteoclastos y fibroblastos puede promover la reparación de tejidos y la curación de heridas. La adhesión celular depende de las propiedades de la superficie, como la energía de la superficie, la rugosidad y las proteínas adsorbidas en la superficie.

La tecnología qcm - d proporciona unaespecialForma de monitorear las células, ya sea durante el proceso de adhesión celular inicial, o durante el proceso de extensión celular y el proceso morfológico en tiempo real. El módulo de ventana qsense puede realizar estudios simultáneos de qcm - D y microscopía óptica, lo que puede asociar cambios morfológicos celulares con propiedades mucoelásticas.

Caracterización de la biomineralización

La integración o fijación de biomateriales dentro de la estructura ósea es un paso clave para lograr una implantación exitosa. Una de las principales causas del fracaso de la implantación es la mala fijación ósea por biomateriales. Para mejorar la fijación del implante, el recubrimiento biocerámico de fosfato de calcio (cap) se utiliza como interfaz bioactiva entre el implante y los tejidos circundantes. Estos recubrimientos se pueden preparar en películas multicapa de electrolitos, y la superficie modificada puede inducir la formación de núcleos de cristal y el crecimiento controlado de cap. Este método tiene las ventajas de ser aplicable a formas complejas y materiales porosos.

El qcm - D se puede utilizar para monitorear la velocidad y el grado de biomineralización en tiempo real para comprender los mecanismos de biomineralización y ajustar el funcionamiento de las películas multicapa de electrolitos.

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[tratamiento de superficie & recubrimiento / farmacéutico]

En la investigación y el desarrollo de medicamentos, hay una gran cantidad de superficies que deben considerarse y adaptarse a su comportamiento y rendimiento para obtener un buen rendimiento en la interacción con el entorno circundante.

Esta superficie típica es el recubrimiento del producto como una tableta farmacéutica, cuyas propiedades afectan significativamente la entrega y liberación de compuestos farmacéuticos. Otras superficies muy importantes son las que entran en contacto con el medicamento durante la fase de preparación, almacenamiento y administración, así como las situaciones en las que cada interacción superficial puede afectar la estabilidad del medicamento.

Desarrollo farmacéutico

QSenseLa sensibilidad a la calidad del nivel nanok proporciona un potencial ilimitado para el descubrimiento y desarrollo de medicamentos. a través deQSenseLas actividades de investigación llevadas a cabo incluyen:

En diversas condiciones experimentales, la interacción de fármacos de moléculas pequeñas con proteínas, membranas celulares y ARN se monitorea con precisión en tiempo real. [1]

Interacción proteína - proteína [2]

Cambios estructurales en el ARN cuando las moléculas pequeñas interactúan con el ARN [3]

Entrega de medicamentos

QSenseSe ha demostrado que es una tecnología rentable y eficiente en el tiempo, especialmente adecuada para caracterizar las nanopartículas lipídicas (lnp) y sus propiedades de entrega de medicamentos. Una gran cantidad de documentos demuestranQSenseSe puede utilizar para:

Análisis de la afinidad de Unión de la seroproteína con las nanopartículas lipídicas (lnp) (4)

Unión y liberación de biomoléculas (como SiRNA y arnm) en lnp [5]

Entrega de lnp a los órganos diana [6]

Cribado de la afinidad de Unión de la seroproteína con lnps en un entorno acellular [7]

Análisis de la modificación superficial de los lnps [8]

Interacción de lípidos con moléculas bioactivas, incluidos medicamentos, ADN y SiRNA [9]

Efectos de la combinación de apoe en la distribución de los componentes lipídicos y la estructura general del lnp [24]

Conjuntos de nanoporos para el almacenamiento de lnp funcionales [25]

Fórmula lnp para mejorar la eficiencia de entrega de carga de ácido nucleico lnps [26]

Fijación de microburbujas a la bilayer lipídica apoyada con adnc [27]

Interacción entre el polímero de bloques del cubo estabilizado y la membrana lipídica biométrica [28]

Análisis de la estabilidad proteica durante el desarrollo y optimización de la fórmula de preparación, producción biofarmacéutica, almacenamiento y administración

利用Microbalanza de cristal de cuarzo disipativo qsenseAnálisis y evaluación de la estabilidad y la compatibilidad de los materiales de las fórmulas biofarmacéuticas

En el ciclo de vida dinámico de los biofarmacéuticos, desde la creatividad inicial de I + D hasta el uso del paciente, la estabilidad y la compatibilidad de los materiales son esenciales. Las complejas interacciones de los medicamentos biológicos con diversas superficies durante la producción, el almacenamiento y la administración pueden provocar desafíos como la adsorción accidental, la disminución de la concentración o la formación de partículas proteicas.

Detección activa para reducir el riesgo

La detección temprana de posibles problemas es fundamental para evitar interferencias en los calendarios y pérdidas financieras. Durante el desarrollo, la detección activa de inestabilidad inducida por la superficie ayuda a reducir el riesgo de fracaso tardío.QSense® Qcm - D puede proporcionar un análisis exhaustivo de las interacciones biofarmacéuticas, proporcionando una visión en profundidad de la adsorción molecular a escala nanométrica, la desorción y los cambios estructurales para detectar rápidamente incompatibilidades.

Capacidad clave de qsense qcm - D como herramienta de evaluación temprana exitosa para biofarmacéuticos

Análisis de la interacción entre biofarmacéuticos y materiales de superficie relacionados
Evaluar rápidamente el impacto de los materiales utilizados en los primeros enlaces de producción, almacenamiento y administración de medicamentos en el desarrollo de medicamentos biológicos en la fórmula completa.

Minimizar el riesgo mediante la detección activa de incompatibilidades
Medir rápidamente la cantidad de adsorción de la fórmula candidata en la superficie relevante e identificar métodos para reducir la incompatibilidad.

Monitoreo en tiempo real de la adsorción de anticuerpos y accesorios
Comprender el mecanismo de Acción de los tensoactivos y su potencial como estabilizadores.

Qsense realiza una evaluación del desarrollo de fórmulas

Determinar el nivel de adsorción de anticuerpos en diferentes materiales superficiales

Comprender en profundidad la disposición molecular de la superficie del material

¿¿ identificar qué superficies pueden causar problemas de incompatibilidad?

Evaluar el efecto de los accesorios en la adsorción de anticuerpos

Explorar cómo los cambios en la concentración, el ph, la temperatura, el material de superficie o el tipo de tensoactivo afectan los niveles de adsorción.

Casos de lectura

descargarPiel blancaAprenda más sobre cómo usar la tecnología de microequilibrio de cristal de cuarzo disipativo qsense para reducir el riesgo de incompatibilidad detectada en etapas avanzadas.

Descargar la piel blancaEvaluación de la estabilidad y la compatibilidad de los materiales de los preparados biofarmacéuticos mediante el análisis de microequilibrio de cristal de cuarzo disipativo qsenselibro

Los casos típicos incluyen:

Interacción de fármacos con superficies como polímeros, vidrio, metales y óxidos metálicos, aceite de silicona, etc. [10], [11], [12], [13], [14], [15], [16]

Efecto de los accesorios en la reducción de la adsorción de fármacos - proteínas en la superficie [17]

Efectos de las condiciones de la fórmula (concentración, ph, temperatura, etc.); [18]

El impacto de los esfuerzos de interfaz e interfaz en el desarrollo de productos biológicos [19]

* nota: hasta 200 chips pueden personalizar la superficie del chip de acuerdo con los requisitos del usuario

Interacción entre biomateriales y tejidos humanos

La biocompatibilidad de los implantes y los biomateriales en el cuerpo humano es la clave de su papel exitoso.QSenseSe proporciona un análisis in vitro de la interacción de la superficie del implante o biomateriales con la sangre y los tejidos humanos frente a la capa molecular.

Interacción entre diversas fórmulas de cuidado ocular y la superficie de la mucoproteína / membrana celular [20].

Desarrollo de biosensores

QSenseTambién se utiliza ampliamente en el desarrollo de sensores como biosensores de proteínas y sensores de detección instantánea.

Biosensores de proteínas [21], [22]

Sensores de detección instantánea (punto - de - Cuidado [23]

QSense QCM-DEs una tecnología sensible a la superficie que puede detectar interacciones moleculares - superficiales a escala nanométrica. Se puede utilizar para analizar fenómenos como la adsorción, la desorción y los cambios estructurales de la capa de adhesión superficial.

QSenseBasado en la tecnología qcm - D

La microbalanza de cristal de cuarzo disipativo (qcm - d) es una tecnología sensible a la superficie en tiempo real que se puede utilizar para analizar fenómenos de interacción superficial, formación de películas y propiedades de películas.

Explorar qcm - D

Microequilibrio de cristal de cuarzo disipativo qsense Omni

QSense OmniEs porQCM-DEl último modelo de microequilibrio de cristal de cuarzo disipativo de generación promovido por Suecia baiolin Technology co., Ltd. esQCM-DNuevas tecnologíasEl maestro de la colección.OmniEs más sensible que cualquier qcm en el mercado, lo que le permite cuantificar y monitorear moléculas más pequeñas, procesos más rápidos y una herramienta muy ideal para estudiar procesos biológicos. Qsense tiene más de 200 materiales de superficie y recubrimientos de chips para elegir, soportando la simulación de entornos y procesos biológicos reales para caracterizar la tasa de adsorción de proteínas, la formación de películas, la rigidez de la capa de adsorción, la calcificación, la adhesión celular, etc.

QSense OmniMicroequilibrio de cristal de cuarzo disipativo

Capaz de detectar cambios de hasta 24 ng / cm2 en la superficie del chip

Intercambio de fluidos más rápido (5 veces más que la generación anterior), proporcionando un transporte de muestras más rápido y claro

Gama completa de funciones de automatización para minimizar la Dependencia del usuario

Un flujo de trabajo más simplificado y una interfaz de software nueva e intuitiva facilitan el uso de qcm - D por parte de una gama más amplia de usuarios.

Qsense Advantage

Instrumentos de mesa experimental intuitivos y automatizados

Fácil de implementar en el laboratorio

Datos en tiempo real de las interacciones proteicas

Comprender plenamente los procesos y mecanismos de interacción

La cantidad de muestras necesarias es tan baja como 90 μl

Obtener resultados valiosos de un pequeño número de muestras

Los resultados están disponibles en pocas horas

Mostrar rápidamente los resultados finales

Guiones estándar preprogramables

Fácil de configurar y reproducir la medición

Varios chips son opcionales

Chips qsense para biofarmacéuticos

Chip qsenseLe permite medir la interacción de una variedad de materiales superficiales relacionados con la producción, almacenamiento y administración de anticuerpos y otros medicamentos biológicos, desde metales, materiales de vidrio hasta polímeros, como acero inoxidable, vidrio borosilicato y polímeros de grado biológico.

Chip qsense pdms

PDMSSon jeringas lubricadas y aparatos de laboratorio similaresBienLa selección, en estos aparatos, es fundamental mantener intacta la muestra líquida y biológica almacenada. Además, sus características de aislamiento térmico y eléctrico protegen muestras y componentes sensibles.

Descubra chips que satisfagan sus necesidades

El chip es el núcleo del experimento qcm - D.Navegar por los tipos en el mercadoCompletoChip, descubre qué material y recubrimiento del chipadecuadoSus necesidades de Investigación.

Caracterización de la humectabilidad para la fabricación de comprimidos recubiertos

El recubrimiento en la pastilla tiene varios usos. El recubrimiento se utiliza para ocultar el sabor o el olor, proteger el medicamento de la erosión del ambiente ácido del estómago o proteger el endometrio de los medicamentos agresivos. También se puede diseñar un recubrimiento para controlar las características de Liberación del medicamento. Por cualquier razón, el recubrimiento se aplica al núcleo de la tableta y una de las premisas del éxito es la buena adherencia del recubrimiento a la tableta.

Para garantizar una buena adherencia, el preparado de recubrimiento debeExtendido sobre la superficie de la tableta. Si hay algo que penetra en los poros de la tableta, la fuerza de adherencia aumentará. La extensión del preparado de recubrimiento en la superficie de la tableta se puede evaluar mediante la medición del ángulo de contacto y la energía libre de la superficie. Debido a que la permeabilidad superficial también funciona, se combinaRugosidad de la superficieMedición y determinación de la corrección de la rugosidadángulo de contactoSe puede proporcionar más información sobre este tema.

En algunos casos, debido a que se alteran las propiedades de humectación, no se puede comprimir el medicamento en forma de tableta. Por lo tanto, el método Washburn se utiliza con frecuencia para determinar los compuestos farmacéuticos.ángulo de contacto. El método Washburn también se utiliza para estudiar la humectabilidad en procesos como los recubrimientos de polímeros secos, donde los polvos de polímeros se combinan con diferentes aditivos.ángulo de contactoEs interesante.

Medición del ángulo de contacto de los compuestos farmacéuticos

La industria farmacéutica suele utilizar diferentes polvos como compuestos farmacéuticos, por lo que es muy importante para la industria farmacéutica comprender el comportamiento de humectación de los polvos.

La humectabilidad del polvo se puede utilizarSigma 700/701Se mide con el método washburn. En el método washburn, el ángulo de contacto se calcula en función del aumento del peso con el tiempo cuando el polvo entra en contacto con el líquido.

Referencias

[1] Control mediado por moléculas pequeñas de la actividad antitumoral y la toxicidad fuera del tumor de un enganche supramolecular bispecífico de células TNat. Biomed. Eng 2024, 8 (5), 513–528. https://doi.org/10.1038/s41551-023-01147-6.

[2] Genentech–Caracterización viscoelástica de formulaciones de anticuerpos de alta concentración utilizando microequilibrio de cristal de cuarzo con monitoreo de disipaciónJournal of Pharmaceutical Sciences 2009, 98 (9), 3108-3116.
https://doi.org/10.1002/jps.21610.

[3] Roche –Reconstitución y análisis funcional de una polimerasa NS5B del virus de la hepatitis C de longitud completa en una bicapa lipídica soportadaACS Cent. Ciencia. 2016, 2 (7), 456–466. https://doi.org/10.1021/acscentsci.6b00112.

[4]Un método rápido y confiable basado en la instrumentación QCM-D para el cribado de las interacciones de nanopartículas/sangreBiosensores 2023, 13 (6), 607. https://doi.org/10.3390/bios13060607.

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[6]La estructura lipídica auxiliar influye en la adsorción de proteínas y la entrega de nanopartículas lipídicas al bazo y el hígadoBiomater. Ciencia. 2021, 9 (4), 1449–1463.
https://doi.org/10.1039/D0BM01609H.

[7] AstraZeneca –Cribado de la afinidad de unión de proteínas séricas a nanopartículas lipídicas en un entorno libre de célulasJournal of Colloid and Interface Science 2022, 610, 766-774 (en inglés). https://doi.org/10.1016/j.jcis.2021.11.117.

[8]Insights en los mecanismos de interacción entre nanopartículas híbridas lipídico-polímero inhalables y tensioactivo pulmonarJournal of Colloid and Interface Science 2023, 633, 511-525 (en inglés).
https://doi.org/10.1016/j.jcis.2022.11.059.

[9]Sobre las interacciones entre ARN y capas lipídicas titulables: implicaciones para la administración de ARN con nanopartículas lipídicasNanoscala 2024, 16 (2), 777–794.
https://doi.org/10.1039/D3NR03308B.

[10] Genentech –Adsorpción y agregación de anticuerpos monoclonales en interfaces aceite-agua de siliconaMol. Farmacéutica 2021, 18 (4), 1656–1665. https://doi.org/10.1021/acs.molpharmaceut.0c01113.

[11] Bristol-Myers SquibbComprensión mecánica de las interacciones proteína-aceite de siliconaPharm Res 2012, 29 (6), 1689–1697.
https://doi.org/10.1007/s11095-012-0696-6.

[12] Bristol-Myers Squibb –Adsorpción de tensioactivos de tipo óxido de polipropileno-óxido de polietileno en superficies de materiales farmacéuticos relevantes: efecto de las energías superficiales y las estructuras tensioactivasDesarrollo farmacéutico y tecnología 2019, 24 (1), 70-79. https://doi.org/10.1080/10837450.2018.1425431.

[13] Bristol-Myers Squibb –Caracterización de partículas para un producto farmacéutico proteico almacenado en jeringas precargadas usando imágenes de microflujo, Arquímedes y microequilibrio de cristal de cuarzo con disipaciónAAPS J 2017, 19 (1), 110–116.
https://doi.org/10.1208/s12248-016-9983-1.

[14] Pfizer –Ingeniería de una bomba de pistón de cerámica para minimizar la formación de partículas para una inmunoglobulina terapéutica: un enfoque factorial y de modelado combinado.J Adv Manuf & Process 2023, 5 (1), e10142.
https://doi.org/10.1002/amp2.10142.

[15]Adsorción y orientación de anticuerpos sobre superficies hidrófobasLangmuir 2012, 28 (3), 1765–1774.
https://doi.org/10.1021/la203095p.

[16] AstraZeneca –El impacto de la interfaz metálica en la estabilidad y calidad de una proteína de fusión terapéuticaMol. Farmacéutica 2020, 17 (2), 569–578. https://doi.org/10.1021/acs.molpharmaceut.9b01000.

Janssen Pharmaceuticals (Johnson y Johnson)Microequilibrio de cristal de cuarzo como herramienta predictiva para las interacciones fármaco-material de construcción en la administración intravenosa de fármacos de proteínasRevista de Ciencias Farmacéuticas 2023, 112 (12), 3154–3163. https://doi.org/10.1016/j.xphs.2023.07.019.

[18] Eli Lilly –Interacciones superficiales de anticuerpos monoclonales caracterizados por microequilibrio de cristal de cuarzo con disipación: impacto de la hidrofobicidad y las auto-interacciones de proteínasRevista de Ciencias Farmacéuticas 2012, 101 (2), 519-529.
https://doi.org/10.1002/jps.22771.

[19] Bristol-Myers Squibb –Resumen del impacto de la inestabilidad interfacial de las proteínas en el desarrollo de productos biológicosEn la inestabilidad de las proteínas en las interfaces durante el desarrollo del producto farmacéutico; Li, J., Krause, M. E., Tu, R., Eds.; AAPS Avances en la Serie de Ciencias Farmacéuticas; 2021; Vol. 43, págs. 1-8.
https://doi.org/10.1007/978-3-030-57177-1_1.

[20] Novartis Pharma –Comprender las propiedades de adsorción y estabilidad potencial de la película lacrimosa de la lubricina humana recombinante y las mucinas submaxilares bovinas en un modelo de película lacrimosa in vitroColoides y superficies B: Biointerfaces 2020, 195, 111257. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2020.111257.

[21]Detección de Exosomas de Plasma de Modo Dual y Sin Etiqueta Usando un Microequilibrio de Cristal de Cuarzo Electroquímico con Monitoreo de DisipaciónAnal. Química. 2022, 94 (5), 2465–2475. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.1c04282.

[22]Biosensor QCM-D amplificado para proteínas basadas en nanopartículas de oro funcionalizadas por aptámerosBiosensores y Bioelectrónica 2010, 26 (2), 575-579. https://doi.org/10.1016/j.bios.2010.07.034.

[23]Microcanal PDMS bioactivado evaluado como sensor para células CD4+ humanas – El concepto de un método de punto de atención para el monitoreo del VIHSensores y accionadores B: Chemical 2007, 123 (2), 847-855.
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[24]La unión a la apolipoproteína E impulsa el reordenamiento estructural y composicional de las nanopartículas lipídicas que contienen ARNm.ACS Nano 2021, 15 (4), 6709–6722. https://doi.org/10.1021/acsnano.0c10064.

[25]Desarrollo del Nanopackaging para el Almacenamiento y Transporte de Nanopartículas Lipídicas Cargadas.Nano Lett. 2023, 23 (14), 6760–6767.
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c01271.

[26]Revisión del diseño estructural que guía el desarrollo de nanopartículas lipídicas para la administración de ácido nucleico.Opinión actual en Coloid & Interface Science 2023, 66, 101705. https://doi.org/10.1016/j.cocis.2023.101705.

[27]Investigaciones QCM-D sobre la unión colesterol-ADN de liposomas a microburbujas para la terapia.J. Phys. Química. B 2023, 127 (11), 2466–2474.
https://doi.org/10.1021/acs.jpcb.2c07256.

[28]Copolímeros de bloque lipófilos termosensibles basados en NIPAM como estabilizadores para nanopartículas cúbicas basadas en lípidos.Coloides y superficies B: Biointerfaces 2022, 220, 112884. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2022.112884.

[interfaz biológica / biopelícula]

¿¿ estás explorando un mundo basado en la estructura lipídica?

Las biopelículas y los lípidos basados es es en la estructura lipídica son ampliamente utilizados en la investigación en muchos campos. Por ejemplo, en el diseño y desarrollo de nuevos sistemas de biosensores, recubrimientos de biomateriales y sistemas de entrega de medicamentos, estas estructuras se utilizan como superficies inertes, superficies biocompatibles, imitaciones de membranas celulares o transportistas, entre otras aplicaciones.

En el estudio de las biopelículas, hay dos métodos que se pueden utilizar. Se puede formar una estructura de modelo de Biopelícula flotante en la interfaz aire - agua, lo que le permite simular las características y condiciones del entorno celular.

Otro método es formar una Biopelícula o estructura lipídica apoyada sobre un sustrato sólido. La bilayer lipídica apoyada es una capa lipídica depositada en la superficie y compuesta por una relación lipídica predeterminada que puede marcar como una molécula diferente o incrustarse en una proteína de membrana. Estas películas pueden ayudar a comprender los procesos biológicos y servir como factores clave en la preparación de biomateriales. También pueden participar en estructuras más complejas, como el diseño de biosensores y con diversas moléculas biológicas o sintéticas como ligandos, DNA、 Interacción de nanopartículas, polímeros u otras estructuras lipídicas.

En el diseño y desarrollo de nanofármacos, las nanoestructuras a base de lípidos pueden servir como vasos sanguíneos y vectores dirigidos para el transporte de fármacos. Incorporar el medicamento de interés en la estructura de las vesículas o micelas, adaptarse a condiciones ambientales específicas y fortalecer la protección farmacológica en términos de estabilización y reducción de la toxicidad, prolongación del tiempo de circulación, control de la tasa de Liberación y mejora de la Diana tisular.

Modelo de Biopelícula flotante

La mayoría de las reacciones bioquímicas se producen alrededor de la membrana celular o en la membrana bifocal fosfolípida dentro de la célula. Las membranas celulares afectan el plegado de proteínas y producen microambientes específicos que responden. Para comprender y simular los sistemas biológicos reales, estas interacciones deben estudiarse en entornos que simulan condiciones naturales. La monocapa Langmuir de Fosfolípidos de membrana ha demostrado ser un buen sistema de modelo de biopelícula.

La membrana fosfolípida de una sola capa de Langmuir es similar a la membrana semibiológica y se puede utilizar como membrana celular modelo, y ha sido confirmada por la literatura como un excelente modelo para sistemas biológicos. En una sola capa Molecular flotante libre, la difusión y la dinámica de las moléculas están cerca de su papel en el sistema real. En la naturaleza, la mayoría de las reacciones bioquímicas ocurren en la interfaz de la membrana biológica, y la membrana modelo flotante libre permite la difusión natural y la migración de moléculas. Para estudiar las biopelículas celulares, el analizador de membrana Langmuir se puede combinar con varios sensores e instrumentos además de la balanza de membrana langmuir. Otras técnicas de investigación incluyen PM - irras, bam, spot, microscopía de fluorescencia y microscopía tradicional, lo que permite estudiar la interacción molecular, el posicionamiento molecular, la acumulación y la formación de microregiones en una sola capa molecular.

Simulación del comportamiento de los tensoactivos pulmonares

Los tensoactivos pulmonares cubren los alvéolos pulmonares y juegan un papel vital en el proceso de facilitar la respiración. Durante la inhalación, los tensoactivos reducen la tensión superficial del tejido en aproximadamente 15 veces, lo que facilita la expansión de los alvéolos pulmonares. Al exhalar, la reducción de la superficie de los alvéolos hace que los tensoactivos se concentren más en la superficie. Al final de la respiración se produce una tensión superficial cercana a cero, lo que puede evitar que los alvéolos se colapsen.

La Fosfolípidos de dicarbonato (dppc) es un Fosfolípido presente en la superficie de los alvéolos pulmonares.La fase sólida altamente ordenada de dppc se mantiene cerca de cero tensión superficial en los alvéolos pulmonares durante la respiración. Para simular el comportamiento real de los tensoactivos en los alvéolos pulmonares, es necesario medirlos a una tensión superficial cercana a cero. Los estudios han demostrado que el analizador de película de barrera deslizante de cinta KSV Nima Langmuir se puede utilizar para medir la tensión superficial cercana a cero de dppc.

Resumen de la aplicación: alcanzar una alta presión superficial de una sola capa molecular con un analizador de película de barrera deslizante de cinta: tensoactivo pulmonar a tensión superficial cercana a cero

Apoyar la construcción de estructuras lipídicas

La inmersión de Langmuir - blodgett (lb) y Langmuir - Schaefer (ls) es el método de preparación de dos bifosfolípidos Fosfolípidos con diferentes composiciones lipídicas. Combinando los métodos LB y ls, también se puede crear una doble capa molecular de Fosfolípidos asimétricos de composición lipídica. Por ejemplo, se pueden preparar algunos sensores bioquímicos para la espectrometría de resonancia de plasma superficial, la medición del microequilibrio de cristales de cuarzo y la espectrometría Optoelectrónica de rayos X. El tercer método es preparar directamente la bilayer fosfolípida apoyada en la superficie a través de la ruptura e fusión de vesículas en la configuración qcm - D.

Biomembranas de soporte - Preparación y caracterización

Ya sea que estemos procesando biopelículas apoyadas, lípidos u otras estructuras basadas en lípidos, podemos usar qsense qcm - D para caracterizar y verificar los procesos de absorción y liberación relacionados en la superficie, lo cual es muy importante para comprender, ajustar y optimizar los sistemas basados en lípidos. Por ejemplo, se puede monitorear en la superficie la dinámica de formación de la membrana lipídica de soporte y evaluar la calidad de la membrana bifocal formada. También se puede monitorear la interacción posterior con la membrana lipídica, como la ingesta o Unión de moléculas de unión a la membrana, o la verificación de partes defectuosas de ellas. En el contexto de la nanomedicina, se pueden caracterizar los procesos de absorción, transmisión y liberación de nanoestructuras a base de lípidos y se pueden utilizar como vasos sanguíneos para la transmisión de medicamentos dirigidos.

[interfaz biológica / interacción biomolecular]

El análisis de las interacciones biomoleculares es el foco de muchas disciplinas, desde la bioquímica y la biotecnología hasta las ciencias farmacéuticas. Es el foco de la investigación y el desarrollo de ciencias básicas y aplicadas, y el objetivo de la investigación de interacción biomolecular es desde la adquisición pura de conocimientos y la comprensión de sistemas y funciones biológicas hasta el uso de los conocimientos adquiridos para aplicar tecnologías para diseñar fármacos, sensores biónicos y mejorar nuestra calidad de vida.

Comprensión básica de la interacción biomolecular

Por ejemplo, en los estudios básicos y aplicados, la comprensión básica de los mecanismos de interacción entre las proteínas lipídicas y los ligandos de proteínas es un objetivo, en los que estos sistemas se estudian y caracterizan para obtener procesos de interacción biomolecular.

Qsense qcm - D es un método para detectar y monitorear las interacciones biomoleculares en tiempo real, como la dinámica de unión e interacción y los cambios estructurales en las capas moleculares. Este método se ha utilizado para mejorar la comprensión de los mecanismos de interacción de objetivos y los cambios estructurales de los ligandos. También se utiliza para explorar el comportamiento de las moléculas y las causas de enfermedades, como trastornos del plegado de proteínas, fibras finas donde los polipéptidos se acumulan y crecen, estructuras amiloides, etc.

Debido a que la mayoría de las reacciones bioquímicas en la naturaleza ocurren en una membrana bifocal de Fosfolípidos o en una membrana celular dentro de la célula, la membrana afecta el plegado de proteínas y crea un microambiente específico en el que se produce la reacción. Para comprender y simular los sistemas biológicos reales, estas interacciones deben estudiarse en entornos que simulan condiciones naturales. La monocapa Langmuir de Fosfolípidos de membrana ha sido confirmada como un excelente sistema de modelo para biopelículas. En los descubrimientos de exploración farmacéutica, la penetración de medicamentos en las células a través de la pared celular y la respuesta de los medicamentos a las membranas celulares son factores importantes en la transmisión de medicamentos. Estos se pueden evaluar estudiando la interacción del fármaco con el modelo de Biopelícula flotante. En la industria alimentaria, la eliminación de proteínas alérgicas es muy importante y se puede obtener una comprensión más profunda a través del estudio a nivel molecular.

Resumen de la aplicación: interacción de biomoléculas en modelos de membrana celular.

Análisis de la interacción biomolecular en investigación aplicada y desarrollo

Una vez establecido el conocimiento en el campo del comportamiento de interacción biomolecular, es posible utilizar esta nueva información. En la Ciencia aplicada, por ejemplo, en la exploración de fármacos, la nanotoxicología o el diseño de biosensores, la interacción de biomoléculas es clave y estos conocimientos pueden utilizarse para identificar objetivos de nuevos compuestos y detectar posibles nuevos candidatos a fármacos.

En este contexto, qsense qcm - D se utiliza para analizar la interacción de proteínas y proteínas con el ADN y para detectar la interacción de anticuerpos - antígenos. Qcm - D es muy sensible a los cambios conformacionales de la Estructura terciaria después de que las moléculas pequeñas se unen a proteínas y se puede utilizar para diseñar, verificar y optimizar compuestos farmacéuticos. Por ejemplo, se estudian los efectos de los inhibidores del crecimiento amiloide, los efectos conformacionales de los receptores de ácidos nucleicos y la interacción de los compuestos con las células y las dianas de fármacos proteicos.

El conocimiento de la interacción biomolecular también se puede utilizar para diseñar biosensores y sistemas de detección, donde se imitan y utilizan comportamientos biológicos, como la detección y el diagnóstico de enfermedades.

Toxicidad de las nanopartículas

Las nanopartículas (np) se aplican ahora a muchas industrias diferentes, incluidos cosméticos, pinturas y recubrimientos. Por lo tanto, se ha llevado a cabo un estudio en profundidad de la toxicidad de las nanopartículas. Debido a su enorme superficie específica, las nanopartículas inhaladas pueden inducir inflamación pulmonar y reacciones inmunitarias adversas en el sistema respiratorio.

El analizador de membrana Langmuir proporciona un método para estudiar el efecto de las nanopartículas en las membranas lipídicas.BienHerramientas. Se estudió el efecto de las nanopartículas de hidroxiapatita al 1% en peso sobre la curva de compresión Isoterma del tensoactivo pulmonar natural (infasurf). Después del contacto con las nanopartículas, la curva de compresión Isoterma a la izquierda mostró una clara transferencia dependiente del tiempo, lo que indica la inhibición del tensoactivo.

ACS Nano 2011, 5 (8), 6410 - 6416. Derechos de autor de la sociedad química americana 2011. (con permiso)

[superficie funcional / sensor]

Viviendo en la sociedad actual, la información y la previsibilidad son muy valoradas, y rodeamos un gran número de sensores para detectar, detectar y medir todos los aspectos del entorno circundante. La cantidad de información recopilada diariamente es muy grande, y la temperatura, la presión atmosférica, la intensidad de la luz o las sustancias tóxicas son solo algunos de estos ejemplos.

A veces los datos recopilados son solo para darnos información y comodidad de vida, como darnos un mensaje para que decidamos si llevamos un suéter adicional cuando salimos. Pero también se puede utilizar para determinar si es necesario ajustar y controlar, como verificar si los valores de presión se mantienen dentro de los valores máximos y mínimos preestablecidos. Cada tipo de sensor se basa en un método de detección específico y puede monitorear los parámetros de interés.

Los biosensores son una subcategoría de sensores. Los biosensores utilizan sistemas biométricos diseñados por la naturaleza para detectar, como objetivos que se unen a los receptores. Luego, esta información se convierte y recoge las lecturas. Sensores basados en polímeros conductores debido a sualtoSe está estudiando en profundidad el potencial de aplicación de. La tecnología Langmuir - blodgett es capaz de producir películas de espesor controlable altamente ensambladas, por lo que también se ha utilizado en aplicaciones de sensores. Estos sensores se han utilizado en sensores de gas y en la detección de trazas de antibióticos en soluciones. Se están aplicando diferentes métodos de detección, desde la detección óptica hasta la medición de la conductividad eléctrica.

Qsense qcm - D como Biosensor acústico

Los biosensores se utilizan en muchos campos, como aplicaciones médicas, industria alimentaria y defensa nacional. Además de los elementos biométricos, los biosensores incluyen dos partes: sensores que pueden detectar el biometría y lecturas de señales interpretables. Los sensores pueden basarse en diferentes principios. Un principio común de los sensores es la detección acústica como el microbalance de cristal de cuarzo (qcm). La tecnología qcm basada en el principio piezoeléctrico para la detección es un método en la biosensorización y se ha utilizado en el desarrollo y aplicación de biosensores durante décadas.

Como se detalla en esta extensa y detallada revisión de biosensores acústicos, los sistemas de detección biológica de biosensores pueden basarse en anticuerpos, proteínas, DNA、 Las células, la estructura lipídica, los carbohidratos y las nanopartículas están diseñados y construidos para módulos relacionados. El alcance de la construcción de módulos y componentes de reconocimiento es pequeño a grande, capaces de detectar desde la hibridación de iones de metales pesados y ADN hasta la adhesión celular, proliferación y crecimiento y la respuesta celular a estímulos externos. Los sistemas de detección potenciales son muy amplios y están explorando constantemente estrategias de procesamiento de interfaz de sensores para mejorar su sensibilidad y selectividad.

Sensor a base de Polímero conductor

A medida que se presta cada vez más atención a los equipos miniaturizados, los nanomateriales recién desarrollados pueden desarrollar aún más este campo. Muchos de estos materiales no se pueden preparar con métodos tradicionales de micromabricación, sino con algunas tecnologías emergentes.

Los polímeros conductores como la polianilina, el polifenileno, el Polipirrol y sus derivados se han utilizado como capas activas de sensores de gas y para la fabricación de biosensores enzimáticos fijos. Los sensores hechos de polímeros conductores tienen muchas propiedades excelentes, como alta sensibilidad y corto tiempo de respuesta. Los polímeros conductores también son fáciles de sintetizar y tienen buenas propiedades mecánicas. El analizador de película LB se puede utilizar para preparar una gran área de películas de polímeros conductores altamente controlables.

[superficie funcional / material biofuncional]

A lo largo de la historia de la humanidad, se ha intentado reemplazar o reparar partes del cuerpo dañadas o enfermas para reparar y restaurar su función. Por lo general, las personas eligen el material de implante en función de la disponibilidad; Calendario modernoHistoriaCon la propuesta del concepto de biocompatibilidad y la profundización de la investigación relacionada, la biocompatibilidad también es uno de los indicadores de selección importantes, y podemos estar en el momento de ver el amanecer de nuevos modelos y la próxima generación de biomateriales.

CalendarioShi ZaoLos registros de la reparación y sustitución de partes del cuerpo se remontan a hace miles de años 1. En ese momento, el concepto de biocompatibilidad o esterilización aún no se había propuesto. A lo largo de la historia humana, los materiales utilizados como alternativas a las partes del Cuerpo han sido diferentes en varios períodos. Desde conchas de mar del período Maya hasta materiales listos como polímeros, metales y cerámica de la era heroica después de la segunda guerra mundial, pasando por materiales de ingeniería modernos diseñados de acuerdo con la biocompatibilidad, como silicona, hidrogel e hidroxiapatita. Ahora también se está desarrollando la próxima generación de biomateriales. La nueva generación de materiales no solo tiene una buena biocompatibilidad, sino que también tiene cierta funcionalidad. Estos materiales se pueden ajustar y utilizar para controlar el entorno fisiológico y tienen una respuesta inducida como la reparación de tejidos.

Supermolecular y materiales bioactivos

Los implantes que integran con éxito el cuerpo pueden reparar eficazmente las partes faltantes del cuerpo copiando la estructura del tejido faltante. Pero incluso si el material del implante es compatible con el cuerpo humano, todavía existe la posibilidad de complicaciones a largo plazo y pérdida permanente de la función tisular. Es previsible que los recubrimientos bioactivos puedan restaurar las funciones físicas induciendo interacciones como la regeneración de tejidos y la respuesta de reparación, y este trabajo ya está en marcha. Estos materiales biofuncionales están diseñados para estimular nanoestructuras supermoleculares que responden y, en general, son polímeros, membranas sintéticas u otros Ensamblajes a nanoescala que funcionaban incorporando biomoléculas como proteínas, péptidos o fármacos. La función de estos materiales es sensible y predecible, y están diseñados para percibir y responder al entorno fisiológico circundante, proporcionando una superficie bien controlada. Estos sistemas y materiales supermoleculares no solo se pueden utilizar como recubrimientos implantables en ingeniería de tejidos y medicina regenerativa, sino también como portadores de medicamentos para estimular la entrega de medicamentos sensibles e inmunología.

Diseño y caracterización de materiales bioactivos supermoleculares

Estas nanoestructuras supermoleculares tienen el potencial de aplicarse a la modificación y ajuste de las propiedades de los materiales, y se espera que realmente resuelvan algunos de los desafíos biomédicos actuales y puedan establecer el estatus de la próxima generación de biomateriales.

Sin embargo, para diseñar estos materiales bioactivos de manera controlada, es necesario comprender el proceso de montaje de los componentes a nivel nanométrico y caracterizar las propiedades de los materiales en diferentes condiciones ambientales. Con la tecnología qsense, se puede monitorear el montaje del material en tiempo real y se puede caracterizar la influencia dinámica de diferentes concentraciones de sal, temperatura, pH y parámetros ambientales similares en la estructura del material. La tecnología también permite evaluar efectos funcionales como la adherencia celular y las propiedades de extensión.

Referencias

Biomaterial science, 3ª edición. Introducción a los materiales médicos

Edición: Buddy ratner. Alan Hoffman. Frederick schoen. Jack lemons, 2012