p Muitos dos medicamentos mais promissores em desenvolvimento são proteínas, frequentemente anticorpos, para ajudar os pacientes a combater doenças. Essas proteínas devem ser purificadas como parte do processo de fabricação - uma tarefa que pode ser complicada e resultar em desperdício caro. p Os cientistas têm lutado para medir diretamente o movimento das proteínas, conhecido como difusão de proteínas, em materiais que incluem componentes sólidos e líquidos. Eles também discordaram sobre como o movimento na superfície do material contribui para o movimento da proteína ao usar a cromatografia de troca iônica, um laboratório e método de fabricação para separar materiais com base em sua carga. As proteínas podem penetrar nos poros dos grânulos de resina usados ​​para realizar a cromatografia de troca iônica e se ligar nas paredes, com base na carga.

p Agora, uma equipe de engenheiros da Universidade de Delaware, com um colaborador da empresa farmacêutica Amgen, mostrou que a difusão de superfície no transporte de proteínas em esferas de troca iônica depende da afinidade de adsorção - uma medida da atração entre os dois materiais. Ao explorar esta relação, a equipe desenvolveu um procedimento para purificar um anticorpo monoclonal - um tipo de molécula que medeia a imunidade - com produtividade 43% maior do que o normal.

p Os resultados da equipe foram publicados no Proceedings of the National Academy of Sciences em março. Os autores do artigo incluem Ohnmar Khanal, aluno de doutorado em engenharia química; Vijesh Kumar, pós-doutorado em engenharia química; Fabrice Schlegel, um engenheiro principal da Amgen; e Abraham Lenhoff, Allan P. Colburn Professor de Engenharia Química.

p "Apresentamos um caso muito forte para a importância da difusão de superfície, e usamos várias abordagens para corroborar sua importância por meio de uma técnica simples que pode ser implementada imediatamente, "disse Khanal.

p A equipe usou cromatografia, modelagem mecanística, microscopia confocal e espalhamento de nêutrons de baixo ângulo. O último foi realizado no National Center for Neutron Research no National Institute for Standards and Technology.

p Compreendendo e explorando a difusão da superfície da proteína na cromatografia de troca iônica, os pesquisadores podem desenvolver esse trabalho e desenvolver métodos para reduzir o desperdício durante o caro processo de fabricação de medicamentos.

p "A cromatografia de troca iônica de proteínas é uma operação absolutamente fundamental na fabricação de biofarmacêuticos, "disse Lenhoff.

p Kumar e Lenhoff agora estão trabalhando em um projeto separado financiado pelo Instituto Nacional de Inovação na Manufatura Biofarmacêutica, baseado na Universidade de Delaware, para desenvolver modelos matemáticos de cromatografia, o que poderia permitir maneiras mais eficientes de projetar e desenvolver processos de manufatura.

p Os pesquisadores também podem desenvolver essa nova compreensão fundamental da difusão de proteínas e talvez aplicá-la a outros problemas. A difusão de proteínas nas superfícies é um fenômeno importante dentro do corpo, também. O movimento e a fibrilação de ß-amiloide no cérebro têm sido associados a doenças neurogerativas, por exemplo, e a difusão da superfície da proteína pode afetar o desempenho dos biossensores.

p "Este é um exemplo de como a pesquisa fundamental pode levar a aplicações práticas e melhorias significativas nessas aplicações práticas, "disse Lenhoff.

p E tudo começou com um brainstorm, onde Khanal sugeriu uma investigação mais aprofundada da relação de difusão de superfície com a afinidade de ligação nas superfícies carregadas usando ferramentas complementares.

p "Quando começamos isso, nunca pensamos que iríamos tão longe, "disse Kumar." Começou como uma ideia muito pequena. "