Líderes del pensamientoJoseph WangProfesor DistinguidoUniversidad de California, San Diego

En esta entrevista realizada en Pittcon 2023 en Filadelfia, Pensilvania, hablamos con el ganador de este año del Premio Ralph N. Adams en Química Analítica, el profesor Joseph Wang, sobre la versatilidad y las direcciones futuras de las tecnologías de biosensores.

¿Podría presentarse y presentar sus actividades de investigación actuales?

Mi nombre es Joseph Wang y soy profesor de nanoingeniería en UC San Diego y me enfoco en el desarrollo de sensores portátiles y robots a microescala para aplicaciones biomédicas.

Actualmente estoy diseñando sensores electroquímicos portátiles para todo tipo de aplicaciones, como puntos de atención y autodiagnóstico. Estoy enfocado en un dispositivo portátil y más pequeño para diagnóstico clínico, seguridad, bienestar, etc.

¿Cómo te involucraste en este campo de investigación?

Cuando comencé en los años 80, la nanotecnología no existía y los sensores portátiles no eran una cosa.

Mi formación primaria es en Química analítica. Me gradué del Technion en Israel y decidí venir a los Estados Unidos para seguir mi carrera académica. En mi investigación, me gusta avanzar en nuevas direcciones, abordando las necesidades sociales emergentes en medicina, seguridad o cambio climático y creando nuevas fronteras y capacidades.

¿Cuáles son algunas desventajas asociadas con los métodos de diagnóstico clásicos?

Los métodos de diagnóstico clásicos tienden a ser más adecuados para la medición de sangre en el acto. Esta forma de método se lleva a cabo periódicamente, como dos veces al año, y le brinda una sola medición. Sin embargo, algunas circunstancias requieren que la información bioquímica sea monitoreada ya que fluctúa, como los diabéticos.

En los diabéticos tenemos lo que llamamos CGM, Continuous Glucose Monitor, que monitoriza la fluctuación de la glucosa. Este tipo de fluctuación también debe controlarse para detectar problemas cardíacos, de estrés, bienestar y nutrición.

Medir la sangre mensual o trimestralmente es un método insuficiente, ya que no puede tener una idea del panorama general e identificar tendencias. Este no es solo el caso de la medicina, sino también del fitness; desea monitorear continuamente su hidratación o lactato, los cuales fluctúan.

Hay muchas variaciones temporales en las enfermedades renales y cardíacas. Por lo tanto, tomar solo una medida no proporcionará información útil.

Crédito de la imagen: Love Employee/Shutterstock.com

¿Por qué los sensores electroquímicos son tan interesantes para estas aplicaciones?

Si observa el mercado de la glucosa, está dominado por dispositivos electroquímicos. La belleza de un sensor electroquímico es que es un dispositivo pequeño, compacto y portátil que es fácil de producir en masa con un bajo requerimiento de energía, lo que las convierte en tecnologías muy atractivas.

Por ejemplo, la prueba de sangre por punción en el dedo, un dispositivo portátil o de autodiagnóstico móvil, se basa en la electroquímica debido a estas propiedades únicas.

¿Podría dar algunos ejemplos de las moléculas objetivo que estos sensores podrían detectar?

Estamos creando wearables sensores de alcohol u opioides para ayudar a prevenir la conducción bajo los efectos del alcohol o el abuso de drogas. Un sensor que pueda monitorear los niveles de cortisol también sería muy ventajoso cuando se trata de determinar los niveles de estrés. Otros objetivos útiles serían las vitaminas para ayudar a controlar la nutrición personal.

También esperamos desarrollar un sensor para ayudar a identificar oligoelementos y minerales en complementos alimenticios. Los agentes nerviosos para monitorear el entorno del cuerpo, como electrolitos, metabolitos y hormonas, son otros objetivos viables.

¿Hay algún desafío que deba abordarse antes de usar estos sensores?

La belleza de estos sensores es que no son invasivos, ya que no es necesario tomar físicamente una muestra de sangre. Sin embargo, todo debe validarse comparándolo con la sangre, que es el estándar de oro, por lo que también debemos validar sin condiciones controladas. Otros desafíos incluyen cambios en la temperatura ambiente, por ejemplo, al correr en verano en comparación con el invierno. Los biorreceptores comunes, como las enzimas, no son tan estables en condiciones extremas no controladas.

También está el tema de la contaminación biológica. En términos de movilidad, es fácil medir tus pasos, calorías o ECG arterial ya que estas son características físicas. Sin embargo, cuando se trata de detección química, necesita un biorreceptor y debe inmovilizarlo para que sea estable. Es por eso que no tenemos muchos de estos excepto la glucosa.

Felicitaciones por recibir el Premio Ralph N. Adams de este año en química analítica. ¿Qué significa ser el destinatario de este premio?

Es un gran honor haber recibido este premio, especialmente porque conocía personalmente a Ralph Adam. Ralph Adam falleció en 2002; era un científico fantástico y, lo que es más importante, una persona maravillosa. Tuvo una visión y compartió mi idea de hacer receptores simples pero creativos.

Fue el primero en colocar electrodos en el cerebro de pequeños animales y obtener información sobre los neuroquímicos del cerebro. Esto fue allá por los años 70. En la actualidad, ahora estoy colocando electrodos en la piel. La progresión en este campo es asombrosa, pero no hubiera sido posible sin grandes científicos como Ralph.

¿En qué estás trabajando en este momento que te emociona particularmente?

Mi equipo está compuesto por 40 personas en UC San Diego, y también hay dos subgrupos. Un grupo se centra en el sensor portátil y el otro se centra en la nanomáquina microrrobot. Este último es un dispositivo que nada alrededor del cuerpo para administrar medicamentos.

La tecnología portátil es relativamente nueva en el campo de la detección química y nosotros, como equipo, somos pioneros en el "laboratorio en la piel". Es realmente emocionante poder realizar la química en la piel, la boca, los lentes de contacto y debajo de la piel con lo que llamamos una microaguja. Cualquier biofluido, como sudor, saliva, lágrimas y líquido intersticial (IF), se aplica mediante una plataforma de microagujas. Algunos ejemplos incluyen un tatuaje en la piel, un protector bucal en la boca y lentes de contacto en los ojos.

¿Por qué es tan importante que los investigadores y las personas se reúnan en persona en eventos como Pittcon?

Como resultado de la pandemia de COVID-19, nos hemos perdido los últimos dos años de eventos presenciales. El año pasado me otorgaron la prestigiosa medalla Talanta, pero este fue un evento virtual, por lo que me perdí la interacción directa que puedes tener con los investigadores, colegas y jóvenes estudiantes que asistieron.

Sin embargo, en Pittcon 2023 tuve la suerte de haber sido seleccionado para presentar una sesión en persona. Fue fantástico tener una vez más la oportunidad de reunirme con colegas cara a cara después de varios largos meses de usar Zoom.

¿Qué esperas para Pittcon San Diego el próximo año?

Aparte de su impresionante entorno, San Diego es líder en el mundo de la biotecnología y alberga muchas grandes empresas como Illumina, Dexcom y Qualcomm. Por lo tanto, este espectáculo, sin duda, estará lleno de innumerables oportunidades.

Acerca del Prof. Joseph Wang

Joseph Wang es Profesor Distinguido, Presidente Dotado por SAIC y ex Presidente del Departamento de Nanoingeniería de la Universidad de California, San Diego (UCSD). También es el director del Centro de sensores portátiles de UCSD y codirector del Centro de sistemas y aplicaciones móviles de salud (CMSA) de UCSD. Se desempeñó como director del Centro de Bioelectrónica y Biosensores de la Universidad Estatal de Arizona (ASU) antes de unirse a UCSD. Sus intereses científicos se concentran en las áreas de bioelectrónica, dispositivos portátiles, biosensores, bionanotecnología, nanomáquinas y microrobots, materiales flexibles y química electroanalítica. El Prof. Wang ha publicado más de 1200 artículos, 11 libros y posee 30 patentes (Índice H=194, >150,000 XNUMX citas).

Wang es miembro de la Academia Nacional de Inventores de EE. UU. y miembro honorario de la Academia Nacional de Ciencias de Turquía. Recibió 2 premios nacionales de la American Chemical Society en 1999 (instrumentación) y 2006 (electroquímica), premio ECS Sensor Achievement Award (2018), medalla de química analítica IUPAC (2021), premio IEEE Sensors Achievement Award (2021), premio Pittcon Ralph Adams por Química Bioanalítica (2023), Spiers Memorial Award (2013), las Medallas Breyer y Heyrovsky de Australia y República Checa, respectivamente, la Medalla Talanta (Elsevier), la Medalla Spires RSC (Reino Unido) y 8 Profesores Honorarios de España, Argentina, República Checa República, Rumanía, China y Eslovenia. El profesor Wang ha estado en la lista de Thompson Reuters de "Investigador altamente citado" (2015-2022), se desempeñó como editor fundador de Electroanálisis (Wiley), y es RSC, ECS y AIMBE Fellow.

He es Profesor Distinguido, Presidente Dotado por SAIC y ex Presidente del Departamento de Nanoingeniería de la Universidad de California, San Diego (UCSD). También es el director del Centro de sensores portátiles de UCSD y codirector del Centro de sistemas y aplicaciones móviles de salud (CMSA) de UCSD. Se desempeñó como director del Centro de Bioelectrónica y Biosensores de la Universidad Estatal de Arizona (ASU) antes de unirse a UCSD. Sus intereses científicos se concentran en las áreas de bioelectrónica, dispositivos portátiles, biosensores, bionanotecnología, nanomáquinas y microrobots, materiales flexibles y química electroanalítica. El Prof. Wang ha publicado más de 1200 artículos, 11 libros y posee 30 patentes (Índice H=194, >150,000 XNUMX citas). Wang es miembro de la Academia Nacional de Inventores de EE. UU. y miembro honorario de la Academia Nacional de Ciencias de Turquía.

Recibió 2 premios nacionales de la American Chemical Society en 1999 (instrumentación) y 2006 (electroquímica), premio ECS Sensor Achievement Award (2018), medalla de química analítica IUPAC (2021), premio IEEE Sensors Achievement Award (2021), premio Pittcon Ralph Adams por Química Bioanalítica (2023), Spiers Memorial Award (2013), las Medallas Breyer y Heyrovsky de Australia y República Checa, respectivamente, la Medalla Talanta (Elsevier), la Medalla Spires RSC (Reino Unido) y 8 Profesores Honorarios de España, Argentina, República Checa República, Rumanía, China y Eslovenia. El profesor Wang ha estado en la lista de Thompson Reuters de "Investigador altamente citado" (2015-2022), se desempeñó como editor fundador de Electroanálisis (Wiley), y es RSC, ECS y AIMBE Fellow.

Acerca de Pittcon

pittcon es la principal conferencia y exposición anual más grande del mundo sobre ciencia de laboratorio. Pittcon atrae a más de 16,000 asistentes de la industria, la academia y el gobierno de más de 90 países de todo el mundo.

Su misión es patrocinar y sostener actividades educativas y benéficas para el avance y beneficio del esfuerzo científico.

El público objetivo de Pittcon no son solo los "químicos analíticos", sino todos los científicos de laboratorio: cualquiera que identifique, cuantifique, analice o pruebe las propiedades químicas o biológicas de compuestos o moléculas, o que gestione a estos científicos de laboratorio.

Habiendo crecido más allá de sus raíces en la química analítica y la espectroscopia, Pittcon se ha convertido en un evento que ahora también atiende a una comunidad diversa que abarca las ciencias de la vida, el descubrimiento farmacéutico y el control de calidad, la seguridad alimentaria, el medio ambiente, el bioterrorismo y otros mercados emergentes.

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