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» » » » Campos eléctricos que eliminan con facilidad nanopartículas de la sangre

Referencia: EurekAlert.org , 23 de noviembre 2015
"Electric fields remove nanoparticles from blood with ease"
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Ingenieros de la Universidad de California, en San Diego, han desarrollado una tecnología que utiliza un campo eléctrico oscilante capaz de aislar fácil y rápidamente las nanopartículas liberadas por los fármacos en la sangre. Esta tecnología puede servir como una herramienta general para separar y recuperar nanopartículas de otros fluidos complejos y sirve para aplicaciones médicas, ambientales e industriales.

Una representación artística de la eliminación de nanopartículas por el chip, desarrollado por investigadores del laboratorio del profesor Michael Heller. Un campo eléctrico oscilante (arcos púrpura) separa las nanopartículas de liberación de fármacos (esferas amarillas) de la sangre (esferas rojas) y las atrae hacia los anillos que rodean los electrodos del chip. Imagen presentada en el journal Small. Crédito: Stuart Ibsen y Steven Ibsen.
Las nanopartículas, que generalmente son mil veces más pequeñas 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 su baja densidad. Los métodos tradicionales eliminan las nanopartículas de las muestras de plasma involucran normalmente la dilución del plasma, añadiendo una solución de alta concentración de azúcar al plasma y haciéndolo girar en una centrífugadora, o adjuntando un agente direcionante a la superficie de las nanopartículas. Pero estos métodos o alteran el comportamiento normal de las nanopartículas o no se pueden aplicar sobre algunos de los tipos más comunes de nanopartículas.

"Este es el primer ejemplo de aislamiento de una amplia gama de nanopartículas de plasma con una cantidad mínima de manipulación", comentó Stuart Ibsen, becario postdoctoral en el Departamento de Nanoingeniería en la UC en San Diego, y primer autor del estudio publicado en octubre en el journal Small. "Hemos diseñado una técnica muy versátil capaz de recuperar las nanopartículas de muchos diferentes procesos."

Esta nueva tecnología de separación de nanopartículas permitirá a los investigadores --en particular a los que diseñan y estudian nanopartículas de liberación de fármacos para las terapias de enfermedades-- poder controlar mejor lo que ocurre con las nanopartículas que circulan en el torrente sanguíneo de un paciente. Una de las preguntas que enfrenta a los investigadores es la forma en que las proteínas de la sangre se unen a las superficies de nanopartículas de liberación de fármacos y los hace menos eficaces. Los investigadores también podrían utilizar esta tecnología en la clínica para determinar si la química de la sangre de un paciente es compatible con las superficies de ciertas nanopartículas de liberación de fármacos.

"Estábamos interesados ​​en una rápida y fácil manera de tomar estas nanopartículas fuera del plasma, a fin de poder saber lo que está pasando en sus superficies, y rediseñarlas para trabajar con mayor eficacia en la sangre", comentaba Michael Heller, profesor de nanoingeniería en la Universidad de California en San Diego, en la Escuela Jacobs de Ingeniería y autor principal del estudio.

El dispositivo que se utiliza para aislar las nanopartículas de liberación de fármacos es un chip eléctrico del tamaño de una moneda fabricado por Biological Dynamics, con sede en La Jolla, que licencia la tecnología original de la UC San Diego. El chip contiene cientos de pequeños electrodos que generan un campo eléctrico oscilante que, selectivamente, atraen rápidamente a las nanopartículas de una muestra de plasma. Los investigadores insertaron una gota de plasma enriquecido con nanopartículas en el chip eléctrico y demostraron la recuperación de nanopartículas en unos 7 minutos. Esta tecnología funciona con diferentes tipos de nanopartículas de liberación de fármacos de las que se estudian normalmente en diversos laboratorios.

El avance de esta tecnología se basa en el diseño de un chip que puede trabajar en la alta concentración salina del plasma sanguíneo. La capacidad del chip para apartar las nanopartículas del plasma se basa en las diferentes propiedades del material de las nanopartículas y de 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 diferente velocidad que los cargas del plasma circundante. Este desequilibrio momentáneo en los cargas crea una fuerza de atracción entre las nanopartículas y los electrodos. Conforme el campo eléctrico oscila, las nanopartículas se ven atraídas continuamente hacia los electrodos, dejando atrás el resto del plasma. Además, el campo eléctrico está diseñado para oscilar sólo a la frecuencia correcta: 15.000 veces por segundo.

"Lo increíble de este método es que funciona sin modificar las muestras de plasma o de nanopartículas", subrayó Ibsen.

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-Este trabajo fue apoyado por el Instituto Nacional del Cáncer.
-Fuente: Universidad de California - San Diego
-Publicacion: "Recovery of Drug Delivery Nanoparticles from Human Plasma Using an Electrokinetic Platform Technology," by Stuart Ibsen, Avery Sonnenberg, Carolyn Schutt, Rajesh Mukthavaram, Yasan Yeh, Inanc Ortac, Sareh Manouchehri, Santosh Kesari, Sadik Esener, and Michael J. Heller. The paper was published in the Oct. 14, 2015 issue of the journal Small.

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