Veloz síntesis de LNP con ARN para vacunas y fármacos

En el artículo Scalable mRNA and siRNA Lipid Nanoparticle Production Using a Parallelized Microfluidic Device, publicado en la revista Nano Letter, investigadores de la University of Pennsylvania, presentan un nuevo dispositivo capaz de producir nanopartículas lipídicas (LNP) de ARNm (mensajero) y de ARNi (de interferencia) cien veces más rápido, facilitando la producción de vacunas y medicamentos para las pandemias. Debido a que cualquier secuencia de ARNm y de ARNi deseada se puede sintetizar en cantidades masivas, uno de los mayores obstáculos es la capacidad de empaquetar esas secuencias en las nanopartículas de lípidos para que puedan alcanzar su objetivo en las células.

Crédito: Sarah J. Pastor y col. University of Pennsylvania. Nano Letter 2021

Las técnicas de fabricación existentes de las vacunas basadas en ARNm utilizan bombas y jeringas controladas por computadora para mezclar cuidadosamente dos soluciones: una que contiene el ARNm deseado y otra con los lípidos aceitosos que lo encapsularán. El momento y las proporciones correctos son clave para producir LNP utilizables, ya que esos factores determinan en última instancia el tamaño y la capacidad de las nanopartículas para encapsular el ARNm. La variabilidad en la estructura de las LNP obstaculiza su capacidad para sobrevivir al viaje hacia el objetivo en las células. La nueva tecnología se basa en el diseño de un dispositivo de microfluidos que contiene 128 canales de mezcla funcionando en paralelo. Los canales mezclan una cantidad precisa de lípidos y ARN, creando nanopartículas de lípidos individuales en una línea de ensamblaje miniaturizada. El aumento de velocidad no es el único beneficio, también permite un control más preciso del tamaño de las nanopartículas incrementando su efectividad. Estos resultados muestran que el sistema VLSMI (Integración de microfluidos a gran escala) es un método viable para hacer que las nanopartículas lipídicas sean efectivas para su uso en vacunas y terapias basadas en ARNm y ARNi. No obstante la técnica deberá seguir creciendo para satisfacer la demanda venidera y allanar el camino a una nueva ola de terapias de reemplazo de proteínas y edición de genes que revolucionará la medicina y consolidará la nanomedicina.

Información complementaria: Scalable mRNA and siRNA Lipid Nanoparticle Production Using a Parallelized Microfluidic Device.

Nanocables registran la nanoactividad de las neuronas.

Investigadores, de la Universidad de California de San Diego y de Universidad Tecnológica de Nanyang en Singapur, desarrollaron nanocables que pueden registrar la actividad eléctrica de las neuronas en sus mínimos detalles.  La nueva tecnología de nanocables podría ayudar a los investigadores a entender mejor cómo las células se comunican solo en grandes redes neuronales y servir como una plataforma de selección de medicamentos para enfermedades neurológicas. El dispositivo consta de una matriz de nanocables de silicio densamente empaquetadas en un pequeño chip con dibujos de electrodos conductores de níquel. Los nanocables asoman dentro de las células sin dañarlas y son lo suficientemente sensibles para medir pequeños cambios de potenciales de unos pocos milivoltios de magnitud. Los científicos utilizaron los nanocables para registrar la actividad eléctrica de las neuronas que fueron aisladas de ratones y producidas a partir de células madre humanas. Estas neuronas, in vitro,  en una interfase con la matriz de nanocables  sobrevivieron y funcionaron en forma continua durante las seis semanas de experimentación. La tecnología, permite descubrir los detalles acerca de la salud, la actividad de la neurona y la respuesta a los fármacos, mediante la medición de las corrientes del canal de iones y los cambios en su potencial intracelular, debido a la diferencia en la concentración de iones entre el interior y el exterior de la célula. La medición es sensible a pequeños cambios potenciales y proporciona lecturas con altas relaciones de señal a ruido. Otra característica innovadora de esta tecnología es que se puede aislar la señal eléctrica medida por cada nanocable individual. Algo inusual en las tecnologías existentes, en las cuales los cables están cortocircuitados eléctricamente entre sí y no se puede diferenciar la señal de cada uno. El chip de nanocables podría, entre otras cosas, ser utilizado en los modelos cerebrales derivados de células madre para la identificación de los fármacos más eficaces en el tratamiento de las enfermedades neurológicas.

Lectura complementaria:

High Density Individually Addressable Nanowire Arrays Record Intracellular Activity from Primary Rodent and Human Stem Cell Derived Neurons.