p Os pesquisadores desenvolveram uma 'membrana em um chip' de célula humana que permite o monitoramento contínuo de como drogas e agentes infecciosos interagem com nossas células, e em breve poderá ser usado para testar candidatos a medicamentos em potencial para COVID-19. p Os pesquisadores, da Universidade de Cambridge, Cornell University e Stanford University, dizem que seu dispositivo pode imitar qualquer tipo de célula - bacteriana, humanos ou mesmo as resistentes paredes das células das plantas. Sua pesquisa recentemente girou em torno de como COVID-19 ataca as membranas celulares humanas e, mais importante, como pode ser bloqueado.

p Os dispositivos foram formados em chips preservando a orientação e a funcionalidade da membrana celular e foram usados ​​com sucesso para monitorar a atividade dos canais iônicos, uma classe de proteínas em células humanas que são o alvo de mais de 60% dos produtos farmacêuticos aprovados. Os resultados são publicados em dois artigos recentes em Langmuir e ACS Nano .

p As membranas celulares desempenham um papel central na sinalização biológica, controlando tudo, desde o alívio da dor até a infecção por um vírus, atuando como o porteiro entre uma célula e o mundo exterior. A equipe começou a criar um sensor que preserva todos os aspectos críticos de uma estrutura de membrana celular, fluidez, e controle sobre o movimento de íons - sem as etapas demoradas necessárias para manter uma célula viva.

p O dispositivo usa um chip eletrônico para medir quaisquer alterações em uma membrana sobrejacente extraída de uma célula, permitindo que os cientistas entendam com segurança e facilidade como a célula interage com o mundo exterior.

p O dispositivo integra membranas celulares com eletrodos de polímero condutor e transistores. Para gerar as membranas no chip, a equipe de Cornell primeiro otimizou um processo para produzir membranas a partir de células vivas e, em seguida, trabalhando com a equipe de Cambridge, persuadiu-os a eletrodos poliméricos de uma forma que preservou toda a sua funcionalidade. Os polímeros condutores hidratados fornecem um ambiente mais 'natural' para as membranas celulares e permitem um monitoramento robusto da função da membrana.

p A equipe de Stanford otimizou os eletrodos poliméricos para monitorar mudanças nas membranas. O dispositivo não depende mais de células vivas, que muitas vezes são tecnicamente desafiadoras para se manter vivas e requerem atenção significativa, e as medições podem durar um longo período de tempo.

p "Como as membranas são produzidas a partir de células humanas, é como fazer uma biópsia da superfície da célula - temos todo o material que estaria presente, incluindo proteínas e lipídios, mas nenhum dos desafios de usar células vivas, "disse a Dra. Susan Daniel, professor associado de engenharia química e biomolecular em Cornell e autor sênior do artigo de Langmuir.

p "Esse tipo de triagem é normalmente feito pela indústria farmacêutica com células vivas, mas nosso dispositivo oferece uma alternativa mais fácil, "disse o Dr. Róisín Owens do Departamento de Engenharia Química e Biotecnologia de Cambridge, e autor sênior do ACS Nano papel. "Este método é compatível com a triagem de alto rendimento e reduziria o número de falsos positivos que chegam ao canal de P&D."

p "O dispositivo pode ser tão pequeno quanto o tamanho de uma célula humana e facilmente fabricado em matrizes, o que nos permite realizar várias medições ao mesmo tempo, "disse a Dra. Anna-Maria Pappa, também de Cambridge e co-primeiro autor em ambos os artigos.

p A data, o objetivo da pesquisa, apoiado por financiamento da Agência de Projetos de Pesquisa de Defesa dos Estados Unidos (DARPA), foi demonstrar como vírus como a influenza interagem com as células. Agora, A DARPA forneceu financiamento adicional para testar a eficácia do dispositivo na triagem de potenciais candidatos a medicamentos para COVID-19 de uma forma segura e eficaz.

p Dados os riscos significativos envolvidos para pesquisadores que trabalham com SARS-CoV-2, o vírus que causa COVID-19, os cientistas do projeto se concentrarão em fazer membranas de vírus e fundi-las com os chips. As membranas do vírus são idênticas à membrana SARS-CoV-2, mas não contêm o ácido nucleico viral. Desta forma, novas drogas ou anticorpos para neutralizar os picos de vírus que são usados ​​para entrar na célula hospedeira podem ser identificados. Espera-se que a obra comece em 1º de agosto.

p "Com este dispositivo, não estamos expostos a ambientes de trabalho arriscados para combater a SARS-CoV-2. O dispositivo irá acelerar a triagem de candidatos a drogas e fornecer respostas a perguntas sobre como esse vírus funciona, "disse o Dr. Han-Yuan Liu, Pesquisador Cornell e co-primeiro autor em ambos os artigos.

p O trabalho futuro se concentrará na ampliação da produção dos dispositivos em Stanford e na automação da integração das membranas com os chips, aproveitando a experiência em fluidos de Stanford PI Juan Santiago, que se juntará à equipe em agosto.

p "Este projeto fundiu ideias e conceitos de laboratórios no Reino Unido, Califórnia e Nova York, e mostrado um dispositivo que funciona de forma reproduzível em todos os três sites. É um grande exemplo do poder de integrar a biologia e a ciência dos materiais na abordagem de problemas globais, "disse o chefe de investigação de Stanford, o professor Alberto Salleo.