Descodificar o futuro da farmacêutica com técnicas avançadas de análise de superfícies e interfaces

Os processos de interface desempenham um papel fundamental em várias áreas, como a pesquisa farmacêutica, o desenvolvimento e a produção de medicamentos, afetando a eficiência e a segurança dos produtos.
A Suécia Biolin Technology Ltd. oferece soluções de produtos analíticos avançados adaptados às propriedades das películas finas e aos fenômenos da superfície.

Área de aplicação

1. Desenvolvimento de medicamentos

2. Entrega de medicamentos

Interações de drogas e superfície

Interação dos materiais biológicos com os tecidos humanos

5. Desenvolvimento de biosensores

Por que escolher a Suécia Biolin Technology Ltd?

Com nossas soluções, você pode analisar, por exemplo, a dinâmica de carga e liberação de medicamentos e a interação dos veículos com o ambiente biológico para projetar e otimizar sistemas de entrega de medicamentos. Você pode estudar a interação das moléculas com modelos de membrana celular para entender o comportamento dos vírus e desenvolver estratégias antivírus eficazes para combater ameaças virais existentes e futuras. Além disso, você pode analisar as interações entre os ingredientes ativos do medicamento e os adjuvantes e os recipientes e materiais de embalagem para reduzir o risco de descoberta posterior de incompatibilidades.

Avaliar a estabilidade e a compatibilidade dos materiais dos biomedicamentos

A triagem das instabilidades causadas pela indução superficial durante a fase de desenvolvimento de biofarmacêuticos ajuda a reduzir o risco de descoberta tardia de incompatibilidades e mitigar os efeitos desses perigos antes que os problemas potenciais levem a atrasos no projeto e a custos não planejados. A tecnologia de microbalança de cristal de quartzo dispersível QSense (QCM-D) pode ser usada para analisar as interações entre os ingredientes ativos e os adjuvantes farmacêuticos e os materiais usados na fabricação, armazenamento e administração.

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Umidificação do pó farmacêutico

A umidificação desempenha um papel importante em muitas aplicações industriais em que sólidos e líquidos interagem. Na indústria farmacêutica, os sólidos geralmente estão presentes na forma de pó. A umidade do pó farmacêutico desempenha um papel fundamental na formulação, armazenamento e dosagem.

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Adsorção de anticorpos na interface gás-líquido

A adsorção de moléculas farmacêuticas na interface gás-líquido pode levar à redução da concentração líquida de drogas na solução após um longo período de armazenamento. Isso pode levar ao uso inadequado ou impreciso da dose do paciente. Geralmente, um surfactante é usado para inibir a adsorção. Para entender melhor este problema, a dinâmica da adsorção dos anticorpos pode ser estudada usando uma microbalança de cristal de quartzo disperso.

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Mais informações

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Assista a reprodução do webinar –Afinidade de ligação de proteínas séricas a mRNA-LNPs por QCM-D

AssistaWeb Seminário -Avaliação de respostas inflamatórias causadas por materiais biológicos em contato com o sangue humano usando métodos de teste in vitro como QCM-D

Assista ao webinar -Desenvolvimento de novos métodos de detecção de biosensores com microbalanças de cristal de quartzo dispersivo

Assista a reprodução do webinar: visão geral –Aplicação da análise QCM-D em estudos relacionados com vírus

[Tratamento de superfície e revestimento / farmacêutico]

Há uma grande quantidade de superfícies na pesquisa e desenvolvimento de medicamentos que precisam ser consideradas e adaptadas ao seu comportamento e desempenho para obter o melhor desempenho na interação com o ambiente.

Esta superfície típica é o revestimento do produto final, como comprimidos farmacêuticos, cujas propriedades afetam significativamente a entrega e liberação de compostos farmacêuticos. Outras superfícies muito importantes são aquelas em que o medicamento entra em contato durante as fases de formulação, armazenamento e administração, bem como as situações em que cada interação de superfície pode afetar a estabilidade do medicamento.

a) Desenvolvimento de medicamentos

QSenseA sensibilidade à qualidade do nível de nanogramas oferece um potencial ilimitado para a descoberta e o desenvolvimento de medicamentos. AtravésQSenseAs atividades de pesquisa realizadas incluem:

Monitoramento preciso em tempo real das interações de medicamentos de pequenas moléculas com proteínas, membranas celulares e RNA em várias condições experimentais. [1]

Interação proteína-proteína[2]

Mudanças estruturais no RNA quando pequenas moléculas interagem com o RNA[3]

b) Entrega de medicamentos

QSenseTem sido demonstrada como uma técnica econômica e eficiente em tempo, especialmente adequada para a caracterização de nanopartículas lipídicas (LNP) e suas propriedades de administração de medicamentos. Muita documentação provaQSensePode ser usado para:

Análise da afinidade de ligação entre proteínas séricas e nanopartículas lipídicas (LNP) [4]

Biomoléculas (como siRNA e mRNA) ligadas e liberadas em LNP

Entrega de LNP ao órgão alvo[6]

Triagem da afinidade de ligação de proteínas séricas com LNPs em ambientes sem células [7]

Análise de modificações de superfície de LNPs[8]

Interações entre lípidos e moléculas bioativas (incluindo medicamentos, DNA e siRNA) [9]

Efeito da ligação ApoE na distribuição lipídica e na estrutura global do LNP [24]

Arrays de nanoporos para armazenamento de LNP funcionalizado [25]

Fórmula LNP para melhorar a eficiência de entrega de carga de ácido nucleico de LNPs [26]

Fixar as micróbolhas na dupla camada lipídica suportada usando cDNA [27]

Interação de copolímeros de segmentação de cubos estabilizadores com membranas lipídicas biosimiladas [28]

Análise da estabilidade das proteínas no desenvolvimento e otimização de formulações, produção, armazenamento e administração biofarmacêutica

利用Microbalança de cristal de quartzo dispersiva QSenseAvaliação analítica da estabilidade e compatibilidade dos materiais das fórmulas biofarmacêuticas

No ciclo de vida dinâmico da biofarmacêutica, a estabilidade e a compatibilidade dos materiais são essenciais, desde a criatividade inicial de pesquisa e desenvolvimento até o uso pelo paciente. As interações complexas dos biomedicamentos com várias superfícies durante a produção, armazenamento e administração podem levar a desafios como adsorção acidental, redução de concentrações ou formação de partículas de proteína.

Triagem ativa para reduzir o risco

A detecção precoce de problemas potenciais é fundamental para evitar interferências no cronograma e perdas financeiras. Durante o desenvolvimento, a triagem ativa da instabilidade induzida pela superfície ajuda a reduzir o risco de falhas posteriores.QSense® O QCM-D fornece uma análise abrangente das interações biofarmacêuticas, fornecendo insights profundos sobre a adsorção molecular, desadesão e mudanças estruturais em nanoescala para detectar incompatibilidades rapidamente.

Capacidade-chave do QSense QCM-D como ferramenta de avaliação precoce para o sucesso da biofarmacêutica

Análise das interações biofarmacêuticas com materiais de superfície relacionados
Avaliar rapidamente o impacto dos materiais usados em todas as etapas da produção, armazenamento e administração nos primeiros estágios do desenvolvimento de biofarmacêuticos na formulação completa.

Minimize os riscos através da detecção proativa de incompatibilidades
Medir rapidamente a quantidade de adsorção da fórmula candidata na superfície relevante e identificar métodos para reduzir a incompatibilidade.

·Monitoramento em tempo real da adsorção de anticorpos e auxiliares

Conheça os mecanismos de ação dos surfactantes e seu potencial como estabilizantes.

QSense avalia o desenvolvimento de fórmulas

Determinar o nível de adsorção de anticorpos em diferentes materiais de superfície

Compreensão aprofundada da disposição molecular da superfície do material

Identificar quais superfícies podem causar problemas de incompatibilidade?

· Avaliação do efeito dos auxiliares na adsorção de anticorpos

Explore como as mudanças na concentração, pH, temperatura, material de superfície ou tipo de surfactante afetam os níveis de adsorção.

Leia o caso

Baixe e saiba mais sobre como usar a tecnologia de microbalança de cristal de quartzo dispersivo QSense para reduzir o risco de incompatibilidades de descoberta tardia e muito mais.

Baixar White SkinAvaliação da estabilidade e compatibilidade de materiais de preparações biofarmacêuticas com a análise de microbalança de cristal de quartzo dispersível QSenseLivros

Os casos típicos incluem:

1. interação da droga com as superfícies de polímeros, vidro, metais e óxidos metálicos, óleos de silício [10], [11], [12], [13], [14], [15], [16]

Efeito dos auxiliares na redução da adsorção da droga-proteína à superfície [17]

o efeito das condições da fórmula (concentração, pH, temperatura, etc.); [18]

Efeitos de interfaces e estresses de interfaces no desenvolvimento de produtos biológicos [19]

* Nota: até 200 tipos de chips, a superfície do chip pode ser personalizada de acordo com os requisitos do usuário

Interação dos materiais biológicos com os tecidos humanos

A biocompatibilidade de implantes e biomateriais no corpo humano é a chave para o seu sucesso.QSenseA análise in vitro da interação da superfície do implante ou do material biológico com o sangue e tecidos humanos é fornecida a nível molecular.

Interação de várias fórmulas de cuidados oculares com a superfície da mucosa / membrana celular [20].

Desenvolvimento de biosensores

QSenseTambém é amplamente utilizado no desenvolvimento de tipos de sensores como biosensores de proteínas e sensores de detecção instantânea.

Biosensores de proteínas [21], [22]

Sensores de ponto de cuidado [23]

QSense QCM-DÉ uma técnica sensível à superfície que detecta interações molécular-superfície em nanoescala. Pode ser usado para analisar fenômenos como a adsorção, a desabsorção e as alterações estruturais da camada de adesão à superfície.

O QSense é baseado na tecnologia QCM-D

A microbalança de cristal de quartzo dispersivo (QCM-D) é uma técnica sensível à superfície em tempo real que pode ser usada para analisar fenômenos de interação superficial, formação de película e propriedades de película.

Explore o QCM-D

Microbalança de cristal de quartzo QSense Omni

O QSense OmniÉ porQCM-DO pioneiro tecnológico sueco Parolin Technology Co., Ltd. impulsiona a pesquisa e desenvolvimento de uma nova geração de modelos de microbalança de cristal de quartzo dispersível, éQCM-Dintegração de novas tecnologias.OmniA maior sensibilidade do que qualquer QCM no mercado, o que lhe permite quantificar e monitorar moléculas menores, processos mais rápidos e uma ferramenta ideal para estudar processos biológicos. O QSense oferece mais de 200 materiais de superfície e revestimentos para chips, permitindo a simulação de ambientes e processos biológicos reais para caracterizar taxas de adsorção de proteínas, formação de películas finas, rigidez da camada de adsorção, calcificação, adesão celular e muito mais.

O QSense OmniMicrobalança de cristal de quartzo dispersível

Capacidade de detectar pequenas mudanças na superfície do chip até 24 ng/cm2

Troca de fluidos mais rápida (5 vezes mais rápida do que a geração anterior), fornecendo uma amostra mais rápida e clara

• Uma gama completa de funções de automação para minimizar a dependência do usuário

Um fluxo de trabalho mais simplificado e uma nova interface de software intuitiva tornam o QCM-D mais fácil para uma ampla gama de usuários.

Vantagens do QSense

• Instrumentos intuitivos e automatizados

Fácil de implementar em laboratório

Dados em tempo real das interações das proteínas

Compreensão completa dos processos e mecanismos de interação

Volume de amostra necessário até 90 μl

Obter resultados valiosos a partir de pequenas amostras

• Resultados em poucas horas

• Apresentação rápida do resultado final

· Script padrão pré-programável

Fácil de configurar e reproduzir medições

Vários chips disponíveis

Chips QSense para biofarmacêutica

O chip QSensePermite medir as interações de uma variedade de materiais de superfície relevantes para a produção, armazenamento e administração de anticorpos e outros medicamentos biológicos – de metais, materiais de vidro a polímeros, como aço inoxidável, vidro borosilicato e polímeros de grau biológico.

O chip PDMS QSense

PDMSÉ uma boa escolha para seringas de lubrificação e aparelhos de laboratório semelhantes, onde é essencial manter a integridade dos líquidos e amostras biológicas armazenadas. Além disso, suas propriedades de isolamento térmico e elétrico protegem amostras e componentes sensíveis.

Descubra o chip que atende às suas necessidades

O chip está no centro do experimento QCM-D.Navegue por categorias no mercadoO chipDescubra quais materiais de chip e revestimentos são adequados às suas necessidades de pesquisa.

(6) Caracterização umidificante para a fabricação de revestimentos

O revestimento na pílula tem vários usos. O revestimento é usado para mascarar o sabor ou o cheiro, proteger a droga da erosão do ambiente ácido do estômago ou proteger a endomembrana do estômago de drogas agressivas. Revestimentos também podem ser projetados para controlar as características de liberação do medicamento. Por qualquer razão, o revestimento é aplicado no núcleo do comprimido e uma das premissas para o sucesso é a boa adesão do revestimento ao comprimido.

Para garantir uma boa adesividade, a preparação de revestimento deve ser espalhada sobre a superfície do comprimido. Se algum penetrar nos poros do comprimido, a adesividade aumenta. A extensão da preparação de revestimento sobre a superfície do comprimido pode ser avaliada através da medição do ângulo de contato e da energia livre da superfície. Como a porosidade da superfície também atua, a combinaçãoRugosidade da superfícieMedição e determinação de correção de rugosidadeÂngulo de contatoPode-se dar mais conhecimento sobre esta questão.

Em alguns casos, o medicamento não pode ser comprimido na forma de comprimidos devido à alteração das propriedades umidificantes. O método de Washburn é frequentemente usado para identificar compostos farmacêuticos.Ângulo de contatoO método de Washburn também é usado para estudar a umidificação em processos como revestimentos de polímeros secos, onde o pó de polímeros com diferentes aditivosÂngulo de contatoÉ interessante.

Medição do ângulo de contacto de compostos farmacêuticos

A indústria farmacêutica geralmente usa diferentes pós como compostos farmacêuticos, por isso, entender o comportamento de umidificação do pó é importante para a indústria farmacêutica.

A umidificação do pó pode ser usadaSigma 700/701Medição com o método de Washburn. No método de Washburn, o ângulo de contato é calculado com base no aumento do peso com o tempo durante o contato do pó com o líquido.

Referências

[1] Controle mediado por pequenas moléculas da atividade anti-tumoral e da toxicidade fora do tumor de um engajador supramolecular bisespecífico de células TNat. Biomed. Eng 2024, 8 (5), 513–528. https://doi.org/10.1038/s41551-023-01147-6.

[2] GenentechCaracterização viscoelástica de formulações de anticorpos de alta concentração usando microequilíbrio de cristal de quartzo com monitoramento de dissipaçãoJournal of Pharmaceutical Sciences 2009, 98 (9), 3108-3116.
https://doi.org/10.1002/jps.21610.

[3] RocheReconstituição e Análise Funcional de uma Polimerase NS5B do Vírus da Hepatite C de Comprimento Completo em uma Bilamida Lipídica SuportadaACS Cent. Ciência. 2016, 2 (7), 456–466. https://doi.org/10.1021/acscentsci.6b00112.

[4]Um método rápido e confiável baseado na instrumentação QCM-D para a triagem de interações de nanopartículas/sangueBiosensores 2023, 13 (6), 607. https://doi.org/10.3390/bios13060607.

[5]Um Estudo QCM-D e SAXS da Interação de Nanopartículas Lipídicas Cristalinas Liotrópicas Liquidas Funcionalizadas com siRNAChemBioChem 2017, 18 (10), 921–930. https://doi.org/10.1002/cbic.201600613.

[6]A estrutura lipídica auxiliar influencia a adsorção de proteínas e a entrega de nanopartículas lipídicas ao baço e ao fígadoBiomater. Ciência. 2021, 9 (4), 1449–1463.
https://doi.org/10.1039/D0BM01609H.

[7] AstraZeneca –Triagem da afinidade de ligação das proteínas séricas às nanopartículas lipídicas em um ambiente livre de célulasJournal of Colloid and Interface Science 2022, 610, 766-774 (em inglês). https://doi.org/10.1016/j.jcis.2021.11.117.

[8]Insights sobre os mecanismos de interação entre nanopartículas híbridas lipídeo-polímero inaláveis e tensioativo pulmonarJournal of Colloid and Interface Science 2023, 633, 511-525 (em inglês).
https://doi.org/10.1016/j.jcis.2022.11.059.

[9]Sobre as interações entre RNA e camadas lipídicas titráveis: implicações para a entrega de RNA com nanopartículas lipídicasNanoscala 2024, 16 (2), 777-794.
https://doi.org/10.1039/D3NR03308B.

[10] Genentech –Adsorção e agregação de anticorpos monoclonais nas interfaces óleo-água de siliconeMol. Farmacêutica 2021, 18 (4), 1656–1665. https://doi.org/10.1021/acs.molpharmaceut.0c01113.

Bristol-Myers Squibb[editar | editar código-fonte]Compreensão Mecânica das Interações Proteína-Óleo de SiliconePharm Res 2012, 29 (6), 1689–1697.
https://doi.org/10.1007/s11095-012-0696-6.

Bristol-Myers Squibb[editar | editar código-fonte]Adsorção de tensioativos do tipo óxido de polipropileno-óxido de polietileno em superfícies de materiais farmacêuticos relevantes: efeito da energia superficial e estruturas tensioativasDesenvolvimento e Tecnologia Farmacêutica 2019, 24 (1), 70-79. https://doi.org/10.1080/10837450.2018.1425431.

Bristol-Myers Squibb[editar | editar código-fonte]Caracterização de partículas para um produto farmacêutico proteico armazenado em seringas pré-enchidas usando imagem de microfluxo, Arquimedes e microequilíbrio de cristal de quartzo com dissipaçãoAAPS J 2017, 19 (1), 110–116.
https://doi.org/10.1208/s12248-016-9983-1.

[14] Pfizer –Engenharia de uma bomba de pistão de cerâmica para minimizar a formação de partículas para uma imunoglobulina terapêutica: uma abordagem combinada fatorial e de modelagem.J Adv Manuf & Process 2023, 5 (1), e10142.
https://doi.org/10.1002/amp2.10142.

[15]Adsorção e orientação de anticorpos em superfícies hidrofóbicasLangmuir 2012, 28 (3), 1765–1774.
https://doi.org/10.1021/la203095p.

[16] AstraZenecaO impacto da interface metálica na estabilidade e qualidade de uma proteína de fusão terapêuticaMol. Farmacêutica 2020, 17 (2), 569–578. https://doi.org/10.1021/acs.molpharmaceut.9b01000.

Janssen Pharmaceuticals (Johnson e Johnson)Microequilíbrio de cristal de quartzo como uma ferramenta preditiva para interações medicamento-material de construção na administração intravenosa de drogas proteicasJournal of Pharmaceutical Sciences 2023, 112 (12), 3154-3163. https://doi.org/10.1016/j.xphs.2023.07.019.

Eli Lilly[editar | editar código-fonte]Interações de superfície de anticorpos monoclonais caracterizados pelo microequilíbrio de cristal de quartzo com dissipação: impacto da hidrofobicidade e auto-interações das proteínasJournal of Pharmaceutical Sciences 2012, 101 (2), 519-529.
https://doi.org/10.1002/jps.22771.

Bristol-Myers Squibb[editar | editar código-fonte]Visão geral do impacto da instabilidade interfacial das proteínas no desenvolvimento de produtos biológicosNa instabilidade das proteínas nas interfaces durante o desenvolvimento do produto farmacêutico; Li, J., Krause, M. E., Tu, R., Eds.; Avanços da AAPS na Série de Ciências Farmacêuticas; 2021; Vol. 43, pp. 1-8.
https://doi.org/10.1007/978-3-030-57177-1_1.

[20] Novartis Pharma –Compreender as propriedades de adsorção e estabilidade potencial do filme lacrimógeno da lubricina humana recombinante e das mucinas submaxilares bovinas em um modelo de filme lacrimógeno in vitroColóides e superfícies B: Biointerfaces 2020, 195, 111257. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2020.111257.

[21]Detecção de exossomas de plasma em modo duplo e sem rótulo usando um microbalanço de cristal de quartzo eletroquímico com monitoramento de dissipaçãoAnal. Química. 2022, 94 (5), 2465–2475. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.1c04282.

[22]Biosensor QCM-D amplificado para proteínas baseadas em nanopartículas de ouro aptamer-funcionalizadasBiosensores e Bioeletrônica 2010, 26 (2), 575-579. https://doi.org/10.1016/j.bios.2010.07.034.

[23]Microcanal PDMS bioativado avaliado como sensor para células CD4+ humanas – O conceito de um método de ponto de cuidado para monitoramento do HIVSensores e atuadores B: Chemical 2007, 123 (2), 847-855.
https://doi.org/10.1016/j.snb.2006.10.034.

[24]Apolipoproteína E Binding Drives Rearrangimento Estrutural e Compositional das Nanopartículas Lipídicas que Contêm mRNA.ACS Nano 2021, 15 (4), 6709–6722. https://doi.org/10.1021/acsnano.0c10064.

[25]Desenvolvimento de Nanopackaging para Armazenamento e Transporte de Nanopartículas Lipídicas Cargadas.Nano Lett. 2023, 23 (14), 6760–6767.
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c01271.

[26]Revisão do projeto estrutural orientando o desenvolvimento de nanopartículas lipídicas para a entrega de ácido nucleico.Opinião atual em Colóide & Ciência da Interface 2023, 66, 101705. https://doi.org/10.1016/j.cocis.2023.101705.

[27]QCM-D Investigações sobre a ligação de colesterol-DNA de liposomas a microbolhas para terapia.J. Phys. Química. B 2023, 127 (11), 2466-2474.
https://doi.org/10.1021/acs.jpcb.2c07256.

[28]Copolímeros de bloco lipófilos termo-responsivos baseados em NIPAM como estabilizadores para nanopartículas cúbicas baseadas em lipídeos.Colóides e superfícies B: Biointerfaces 2022, 220, 112884. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2022.112884.

[Biointerface/Biofilme]

Você está explorando um mundo baseado em estruturas lipídicas?

Biofilmes e liposomas baseados em estruturas lipídicas são amplamente utilizados em várias áreas de pesquisa. Por exemplo, no design e desenvolvimento de novos sistemas de biosensores, revestimentos de biomateriais e sistemas de administração de medicamentos, essas estruturas são usadas ​​como superfícies inertes, superfícies biocompatíveis, imitações de membranas celulares ou veículos de transporte.

No estudo de biofilmes, existem dois métodos que podem ser utilizados. Uma estrutura de modelo de biofilme flutuante pode ser formada na interface ar-água, permitindo que você simule as características e condições do ambiente celular.

Outra abordagem é a formação de uma estrutura de biofilme ou base lipídica suportada em um fundo sólido. A dupla camada lipídica suportada é a camada lipídica depositada na superfície e composta por proporções lipídicas pré-determinadas, que podem ser marcadas como diferentes moléculas ou proteínas de membrana incorporada. Estes filmes podem ajudar a entender os processos biológicos e servir como fatores-chave na preparação de materiais biológicos. Eles também podem estar envolvidos em estruturas mais complexas, como projetos de biosensores, bem como com uma variedade de moléculas biológicas ou sintéticas, como ligantes, DNA、 Interações de nanopartículas, polímeros ou outras estruturas lipídicas.

No projeto e desenvolvimento de nanodrogas, as nanoestruturas baseadas em lípidos podem servir como vasos sanguíneos e veículos alvo para o transporte de drogas. Incorporar o medicamento de interesse na estrutura da vesícula ou do aglomerado, adequado a condições ambientais específicas, aumenta a proteção do medicamento na estabilização e redução da toxicidade, prolonga o tempo de ciclo, controla a taxa de liberação e melhora o alvo do tecido.

Modelo de biofilme flutuante

A maioria das reações bioquímicas ocorre na membrana bicameral de fosfolipidos ao redor ou dentro da célula. As membranas celulares afetam a dobragem das proteínas e produzem microambientes específicos em que a reação ocorre. Para entender e simular sistemas biológicos reais, essas interações devem ser estudadas em ambientes que simulam condições naturais. A membrana monomolecular de Langmuel de fosfolipidos de membrana tem sido comprovada como um bom sistema de modelagem de biofilm.

A membrana de fosfolipido monocamada de Langmuel é semelhante a uma membrana semibiológica e pode ser usada como um modelo de membrana celular e tem sido documentada como um excelente modelo de sistemas biológicos. Em camadas monomoleculares flutuantes livremente, a difusão e a dinâmica das moléculas se aproximam do seu papel no sistema real. Na natureza, a maioria das reações bioquímicas ocorre na interface da membrana biológica, e a membrana modelo flutuante livre permite que as moléculas se espalhem e migrem naturalmente. Para estudar a biomembrana celular, o analisador de membrana Langmuir pode ser combinado com uma variedade de sensores e instrumentos, além da balança de membrana Langmuir. Outras técnicas de pesquisa incluem PM-IRRAS, BAM, SPOT, microscópio fluorescente e microscópio convencional, o que torna possível estudar interações moleculares, localização molecular, acumulação e formação de microzonas em camadas monomoleculares.

Simular o comportamento do surfactante pulmonar

Os surfactantos pulmonares cobrem as bolhas pulmonares e desempenham um papel crucial no processo de facilitar a respiração. Durante a inalação, o surfactante reduz a tensão superficial do tecido cerca de 15 vezes, tornando mais fácil a expansão das bolhas pulmonares. Durante a expiração, a diminuição da área superficial da bolha pulmonar torna o surfactante mais concentrado na superfície. A tensão superficial é quase zero no final da respiração, o que evita o colapso das bolhas pulmonares.

A dipalmitilfosfatidilcolina (DPPC) é um fosfolípido presente na superfície do bolículo pulmonar. A fase de solidificação altamente ordenada do DPPC mantém a tensão superficial da bolha pulmonar quase zero durante a expiração. Para simular o comportamento real do surfactante em folhas pulmonares, é necessário medir a tensão superficial quase zero. Os estudos mostraram que o analisador de membrana deslizante de fita KSV NIMA Langmuir pode ser usado para medir tensões superficiais quase zero de DPPC.

Aplicação: Alcançar uma alta pressão superficial de camada única molecular com um analisador de membrana deslizante de fita: surfactante pulmonar com tensão superficial quase zero

Construção de apoio à estrutura lipídica

A impregnação de Langmuir-blodgett (LB) e Langmuir-Schaefer (LS) é um método de preparação de fosfolípidos bicamerais compostos por dois lípidos diferentes. Combinando os métodos LB e LS, também é possível criar um lipídeo que compõe uma camada bimolecular de fosfolípidos asimétricos. Por exemplo, alguns sensores bioquímicos podem ser preparados para espectroscopia de ressonância de plasma de superfície, medição de microequilíbrio de cristais de quartzo e espectroscopia fotoeletrônica de raios-x. O terceiro método consiste em preparar uma dupla camada de fosfolípidos suportados diretamente na superfície através da ruptura e fusão da vesícula na configuração QCM-D.

Biofilme de suporte - preparação e caracterização

Seja que estejamos trabalhando com biofilmes suportados, liposomas ou outras estruturas baseadas em lípidos, a capacidade de caracterizar e validar os processos de absorção e liberação relevantes na superfície com o QSense QCM-D é fundamental para a compreensão, adaptação e otimização de sistemas baseados em lípidos. Por exemplo, a dinâmica da formação da membrana lipídica de suporte pode ser monitorada na superfície e a qualidade da membrana de dupla camada formada avaliada. As interações subsequentes com a membrana lipídica também podem ser monitoradas, como a ingestão ou ligação de moléculas ligadas à membrana ou a validação de suas partes defeituosas. No contexto da nanomedicina, os processos de absorção, transmissão e liberação de nanoestruturas baseadas em lípidos podem ser caracterizados e podem servir como vasos sanguíneos para a transmissão de medicamentos alvo.

[Interface Biológica / Interações Biomoleculares]

Análise de Interações Biomoleculares

A análise das interações biomoleculares é o foco de muitas áreas disciplinares, desde bioquímica e biotecnologia até ciências farmacêuticas. É o foco da pesquisa e desenvolvimento em ciências básicas e aplicadas, e o objetivo da pesquisa de interações biomoléculares é partir da pura aquisição de conhecimento e compreensão de sistemas e funções biológicas, para o uso do conhecimento adquirido para a aplicação ao projeto de medicamentos, sensores biônicos e tecnologias que melhoram nossa qualidade de vida.

Compreensão básica das interações biomoléculares

Por exemplo, a compreensão básica das proteínas lipídicas e dos mecanismos de interação proteína-ligante é um objetivo em estudos básicos e aplicados, nos quais esses sistemas são estudados e caracterizados por processos de interação biomolecular.

QSense QCM-DÉ um método para detectar e monitorar interações biomoléculares em tempo real, como a dinâmica de ligação e interação e mudanças estruturais nas camadas moleculares. Este método foi usado para melhorar a compreensão dos mecanismos de interação do alvo e mudanças na estrutura do ligante. Também é usado para explorar o comportamento molecular e as causas de doenças, como distúrbios de dobragem das proteínas, aglomeração de polipéptidos para crescer fibras finas, estruturas amilóides, etc.

Como a maioria das reações bioquímicas na natureza ocorrem em membranas bicamerais de fosfolipidos ou dentro da célula, as membranas afetam a dobragem das proteínas e criam o microambiente específico em que a reação ocorre. Para entender e simular sistemas biológicos reais, essas interações devem ser estudadas em ambientes que simulam condições naturais. A membrana monomolecular de Lommel de fosfolipidos de membrana tem sido comprovada como um excelente sistema modelo de biofilm. Na descoberta da exploração de drogas, a penetração da droga nas células através da parede celular e a resposta da droga à membrana celular são fatores importantes na entrega da droga. Estes podem ser avaliados estudando a interação de medicamentos com modelos de biofilme flutuante. Na indústria alimentar, a remoção de proteínas alérgicas é muito importante e uma compreensão mais profunda pode ser obtida através de estudos a nível molecular.

Aplicação Digest: Biomoléculas interagem em modelos de membrana celular.

Análise de Interações Biomoleculares em Pesquisa e Desenvolvimento Aplicado

Uma vez que o conhecimento sobre o campo comportamental das interações biomoléculares é estabelecido, é possível usar essas novas informações. Em ciências aplicadas, como a exploração de drogas, nanotoxicologia ou o design de biosensores, as interações biomoléculares são fundamentais e esse conhecimento pode ser usado para identificar alvos para novos compostos e detectar potenciais novos candidatos a drogas.

Neste contexto, o QSense QCM-D é usado para analisar proteínas e interações entre proteínas e DNA, bem como para detectar interações anticorpo-antígeno. O QCM-D é extremamente sensível às alterações de configuração de estruturas tridimensionais após a ligação de pequenas moléculas a proteínas e pode ser usado para projetar, validar e otimizar compostos farmacêuticos. Por exemplo, estude os efeitos dos inibidores de crescimento amilóides, estude os efeitos de configuração dos receptores de ácidos nucleicos e selecione as interações dos compostos com as células e os alvos de medicamentos proteicos.

O conhecimento das interações biomoléculares também pode ser usado para projetar biosensores e sistemas de detecção, onde o comportamento biológico é imitado e usado, por exemplo, para detectar e diagnosticar doenças.

Toxicidade das nanopartículas

As nanopartículas (NP) são agora usadas em muitas indústrias diferentes, incluindo cosméticos, tintas e revestimentos. Portanto, a toxicidade das nanopartículas foi estudada em profundidade. Devido à sua enorme área de superfície, as nanopartículas inaladas podem induzir inflamação pulmonar e respostas imunológicas adversas no sistema respiratório.

Analisador de membrana LangmuirÉ uma boa ferramenta para estudar o efeito das nanopartículas nas membranas lipídicas. O efeito das nanopartículas de hidroxifosfato de 1% em peso sobre a curva de compressão isotérmica do surfactante pulmonar natural (Infasurf) foi estudado. Após o contacto com as nanopartículas, a curva de compressão isotérmica à esquerda teve uma transferência significativa dependente do tempo, o que sugere a inibição do surfactante.

ACS Nano 2011, 5(8), 6410-6416. 2011 Sociedade Química Americana Todos os direitos reservados. (com permissão)

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