03 de febrero de 2020 (Proyector Nanowerk) Las proteínas presentes en el plasma humano reflejan la fisiología de una persona y la capacidad de perfilar rápidamente el proteoma plasmático promete una revolución en el diagnóstico de enfermedades en el punto de atención y en la monitorización terapéutica. Las técnicas existentes, como el ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas y la espectroscopia de masas por cromatografía líquida, ya utilizan plasma humano para detectar una variedad de posibles enfermedades. Ahora, los investigadores han utilizado la levitación magnética (Maglev) como un nuevo enfoque para analizar las proteínas plasmáticas. En una anterior Proyector Nanowerk ("Proteínas que levitan magnéticamente para medir con precisión su densidad“) Informamos que la técnica MagLev puede proporcionar información útil sobre la medición de la densidad de proteínas en solución para comprender mejor las propiedades fisicoquímicas de las proteínas. Nuevos hallazgos, reportados en Materiales avanzados de salud ("La evolución de las proteínas plasmáticas levitadas magnéticamente detecta el trastorno por consumo de opioides como enfermedad modelo"), sugieren que los patrones de levitación de las proteínas plasmáticas humanas que utilizan la técnica MagLev pueden proporcionar información útil sobre el espectro de salud de los donantes individuales. "Dado que diferentes enfermedades producen variaciones sustanciales en el proteoma plasmático, planteamos la hipótesis de que el progreso de la levitación y los patrones de las proteínas plasmáticas pueden contener alguna información sobre las condiciones de salud de un individuo". morteza mahmudi, profesor asistente en el Programa de Salud de Precisión en la Universidad Estatal de Michigan, le dice a Nanowerk.
a) Representación esquemática de la configuración del dispositivo Maglev utilizada en este estudio; b) distancias y gradiente de campo magnético entre dos imanes permanentes; c) demostración del patrón de levitación de proteínas plasmáticas humanas en una solución de nanopartículas de óxido de hierro superparamagnéticas. (Reproducido con permiso de Wiley VCH Verlag) (haga clic en la imagen para agrandar) Mahmoudi, quien dirigió este trabajo, dice que este nuevo estudio reveló que las imágenes ópticas de proteínas plasmáticas levitadas magnéticamente contienen información importante sobre el espectro de salud de los donantes de plasma.
“Hemos estudiado las imágenes ópticas de 8 individuos sanos y 9 donantes de plasma de pacientes con trastorno por uso de opioides (OUD), obtenidas de nuestro sistema Maglev”, señala. "Basándonos en los resultados, desarrollamos un modelo de clasificación y predicción para determinar si el examen de proteínas plasmáticas levitadas en el sistema Maglev puede proporcionar 'huellas dactilares' para diferenciar entre individuos sanos y pacientes con OUD". Al comparar los perfiles de levitación de las proteínas plasmáticas de personas sanas con los de personas con enfermedad de OUD, el equipo encontró diferencias claras y fiables en el espectro de salud de las proteínas plasmáticas de individuos sanos y de personas con OUD. Esto podría estar relacionado con las interacciones conocidas de los fármacos opioides con las proteínas plasmáticas, que a su vez podrían afectar sus características de levitación.
Los investigadores también encontraron que el 20% de las proteínas más abundantes eran las subunidades alfa, beta y delta de hemoglobina, así como la Apolipoproteína C-II, que solo se encontraban en las bandas de proteínas plasmáticas levitadas de OUD.
Según Mahmoudi, además de las proteínas altamente abundantes, los resultados mostraron que las bandas levitadas de las muestras de OUD contenían muchas más proteínas raras en comparación con sus bandas homólogas en muestras sanas.
Los investigadores sugieren que un simple dispositivo portátil MagLev podría proporcionar un valor diagnóstico para la detección de enfermedades utilizando imágenes ópticas de proteínas plasmáticas levitadas magnéticamente en evolución y / o información proteómica.
En consecuencia, planean usar la técnica MagLev para identificar otros tipos de enfermedades crónicas, como la esclerosis múltiple (EM) y el cáncer, donde el diagnóstico preciso es crítico y, en muchos casos, salva vidas.
“Diagnosticar correctamente el tipo de EM es fundamental, ya que determina qué tipo de tratamiento es el adecuado”, señala Mahmoudi. "Esperamos que el dispositivo MagLev proporcione a los médicos una técnica para definir los subtipos de enfermedades de la EM". Dado que MagLev es un método que trabaja en base a las diferencias de densidad de los materiales, es una técnica ideal para la separación de materiales. Además, MagLev es una técnica robusta y altamente reproducible para resolver una amplia gama de problemas en física, química, ingeniería y biología, incluido el análisis de alimentos y agua, control de calidad de materiales, diagnóstico, cinética de reacciones químicas, autoensamblaje. y separación de materiales de mezclas.
Para sus próximos pasos, el equipo planea miniaturizar el sistema MagLev hacia dispositivos portátiles en el punto de atención para la detección rápida de enfermedades. También tendrán que abordar las limitaciones cruciales del diseño actual del dispositivo: una restricción que provoca tiempos de separación prohibitivamente largos debido al movimiento browniano es el tiempo requerido para la levitación, que está estrechamente relacionado con el tamaño de los materiales diamagnéticos utilizados. Esta limitación de tiempo y tamaño puede evitar el uso práctico de MagLev para muchas aplicaciones (p. Ej., Diagnóstico en el punto de atención, sustancias biológicas y bioquímicas y procedimientos de varios pasos) en las que las separaciones de corta duración de objetos submicrométricos son esenciales.
3, MnCl2y MnBr2) a los sistemas biológicos.
By Michael Berger – Michael es autor de tres libros de la Royal Society of Chemistry:Nano-sociedad: empujando los límites de la tecnología,
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