A promessa de ser capaz de rastrear de forma rápida e precisa doenças ou contaminantes químicos em uma pequena gota de sangue sempre foi um objetivo ilusório. Mas o cientista Daojing Wang diz que a tecnologia de sua empresa está à altura do trabalho.

Como pesquisador do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley do Departamento de Energia (Berkeley Lab), Wang e outros desenvolveram uma matriz emissora multinozzle (MEA), um chip de silício que pode reduzir drasticamente o tempo que leva para identificar proteínas, peptídeos, e outros componentes moleculares em pequenos volumes de amostras biológicas. Esta tecnologia patenteada agora está sendo comercializada pela Newomics Inc., uma empresa que Wang lançou para desenvolver ainda mais o produto e construir uma plataforma para cuidados de saúde personalizados.

"Podemos melhorar a sensibilidade e o rendimento da espectrometria de massa para a detecção de biomarcadores no sangue ou outros fluidos biológicos para medicina de precisão, "disse Wang, fundador e presidente da empresa. "Nosso primeiro produto, o emissor M3, é até 10 vezes mais sensível que os emissores convencionais, e com alguns analitos, até 100 vezes mais sensível. "

Produto da Newomics, que se baseia na tecnologia central desenvolvida no Berkeley Lab, é projetado para funcionar com espectrômetros de massa, uma máquina comumente usada por cientistas pesquisadores, a indústria farmacêutica, e cada vez mais em laboratórios clínicos, para medir a estrutura e concentração de moléculas. Uma vez que as partes moleculares são isoladas, os cientistas podem começar a entender como eles funcionam juntos como um sistema, um campo conhecido como biologia de sistemas que é uma grande promessa para melhores medicamentos e diagnósticos, bem como uma série de outras aplicações.

Como funciona

Em seus 11 anos no Berkeley Lab, Wang se especializou no desenvolvimento de novas ferramentas e métodos para biologia de sistemas. Seus colaboradores na tecnologia de emissores incluíram os cientistas do Berkeley Lab, Pan Mao, anteriormente na Divisão de Ciências da Vida do Laboratório, e Peidong Yang, um cientista sênior na Divisão de Ciências de Materiais.

Ele estava motivado a desenvolver esta tecnologia de emissor para acelerar os chamados "ômicos de célula única, "um campo emergente na biologia onde o DNA, RNA, proteínas, e os metabólitos são investigados no nível da célula individual, produzindo novos insights sobre doenças e imunidade.

O método dominante para analisar moléculas biológicas, como peptídeos e proteínas em uma mistura complexa, é a espectrometria de massa de ionização por eletropulverização (ESI-MS), uma técnica em que as amostras moleculares são entregues à máquina como uma névoa ionizada, impulsionado por uma corrente elétrica. Mas há um gargalo no front-end do ESI-MS, tornando-o lento e caro. Cada amostra deve ser carregada, alinhados, e pulverizado um de cada vez.

Em vez de um único capilar, O emissor M3 da Newomics tem oito ou mais bicos trabalhando juntos para dividir um único fluxo grande em fluxos menores. Para o MEA, até 96 emissores M3 são empacotados em um único chip. O desenvolvimento dessas tecnologias envolveu uma mistura de microfluídicos, microeletrônico, e inovações eletroquímicas.

"Imagine um projeto de chuveiro. Você tem um grande fluxo entrando, e muitos fluxos menores saindo, "Disse Wang." Você flui a solução através do chip, e a solução é pulverizada em gotículas. Em seguida, as moléculas nas gotículas são detectadas pelo espectrômetro de massa. A ideia é que quando você tem gotas menores, você aumenta a eficiência de ionização e a sensibilidade para espectrometria de massa. "

O que pode fazer

Ao eliminar o gargalo e aumentar o rendimento, O emissor da Newomics pode reduzir drasticamente o custo do teste de cada amostra. E ao melhorar a sensibilidade, também será possível detectar concentrações muito baixas de moléculas. Por exemplo, eles mostraram que podiam analisar muitas formas modificadas de proteínas, como albumina glicada e apolipoproteínas, além da glicose convencional e HbA1c no monitoramento de diabetes, usando uma única gota de sangue. Esses testes têm o potencial de permitir um melhor monitoramento e gerenciamento de doenças do diabetes em longo prazo.

"Poderíamos melhorar a sensibilidade e robustez da espectrometria de massa, "Disse Wang." Por exemplo, se alguém quiser observar espécies com baixa abundância, eles podem utilizar nossos dispositivos. E maior robustez significa que os resultados são mais reproduzíveis e confiáveis. "

Além de produzir seus produtos emissores, A Newomics também está desenvolvendo serviços para medicina de precisão, uma nova direção nos cuidados de saúde em que os tratamentos são personalizados para indivíduos com base em testes de diagnóstico, como genômico, proteômica, ou análise molecular.

"Licenciar uma tecnologia do Berkeley Lab como base de seu início e, em seguida, desenvolver uma ferramenta de pesquisa superior foi apenas o primeiro passo para a Newomics, "disse Elsie Quaite-Randall, Diretor de transferência de tecnologia do Berkeley Lab. "Ao se ramificar em novos produtos e categorias de serviço, Newomics demonstra o impacto de longo alcance, hora extra, de pesquisa básica financiada pelo DOE. "

Até aqui, a empresa desenvolveu testes baseados em sangue para diagnóstico e gerenciamento de diabetes, e para o monitoramento de toxinas ambientais - especificamente PFCs, ou produtos químicos perfluorados, produtos químicos sintéticos usados ​​em uma infinidade de produtos de uso diário que demoram a se decompor no corpo e podem ter efeitos adversos na saúde humana.