Mikrobioen aurkako berritzaileen garapen nanoteknologikoa eta horien ebaluazio farmakologikoa "airway-on-a-chip" gailu mikrofluidikoen bidez.
Esteka interesgarriak:
Artículos científicos
Congreso
Antibiotikoen aurreko erresistentzia osasun publiko orokorraren arazo larria da, bereziki esanguratsua bakterio bidezko arnas-infekzioko gaixotasunetan. Bere garrantzia klinikoa areagotu egin da COVID-19 birusaren ondoriozko pandemian zehar, ospitaleratutako kasu larrien bigarren mailako bakteria-infekzioen maiztasuna dela medio, aireztapen mekanikoa edo arnasketa lagundua eskatzen dutenak. Antibiotikoen aurreko erresistentziak arnas-infekzioen tratamenduan errore terapeutikoa sorrarazten du. Hori dela eta, premiazkoa da mikrobio aurkako berritzaile eta eraginkorren Ikerketa eta Garapena, antibiotiko konbentzionalen aurrean alternatiboak izango direnak, eta erresistentziak garatzeko probabilitate gutxiagokoak izango direnak. mikrobio aurkako horiek garatzeko, aldi berean, ezinbestekoa da infekzio-patologien sistema ereduak garatzea, eraginkortasuna eta toxikotasuna neurtzeko plataforma gisa, erabiltzen erraza, azkarra eta errepikagarria izanez. Sistema horiek esperimentaziorako animalien erabilera masiboa ordezten dute, eta beren sinpletasuna dela medio, medikuntza pertsonalizatua txertatzerako bidean modu erabakigarrian aurrera egitea ahalbidetzen dute. Horretarako, funtsezkoa da organ-on-a-chip erako sistema mikrofluidoak garatzea, airebideen arkitektura, mikrogiroa eta alderdi funtzionalak simulatzen dituztenak, beren infekzio-mekanismoekin batera.
Arnas-infekzioen eragile diren bakteria nagusiak Osasunaren Mundu Erakundearen (OME) Lehenetsitako Patogenoen Zerrendan sartzen dira. Horien artean dago Haemophilus influenzae, antibiotiko β-laktamikoen aurreko bere erresistentzia dela medio. Bereziki garrantzitsuak dira biriketako gaixotasun buxatzaile kronikoa (BGBK) duten pazienteen beheko arnasbideetan H. influenzae bakteriaren ondoriozko infekzio kronikoak, zeinaren hazkuntza, biofilma sorraraziz, infekzio kronikoa eta antibiotikoen aurreko erresistentzia eragiten baitu. Gaur egun, ez dugu H. influenzae bakteriaren aurrean anti-biofilm estrategia eraginkorrik. Bestalde, arnasbideetako infekzio kronikoak dituzten pazienteengan beheko arnasbideetan patogeno periodontalen presentziak arnas patogenoekin inter-espezie erako harremanak daudela iradokitzen du, zeintzuen ondorioak mikrobio aurkakoen eraginkortasun terapeutikoan ez baitira ezagutzen.
Premia eta ebidentzia horiek oinarritzat hartuta, NANOFARMACHIP proiektuak ekintza teknologiko koordinatuko hiru ardatz garatu ditu, Osasunaren Bioteknologiaren esparru estrategikoaren barruan, bakteria bidezko arnasbideetako infekzio kronikoaren aurreko terapia berriak sortzeko atariko ebaluazio klinikoa garatu eta ebaluatzeko:
1) H. influenzae bakteriaren biofilmen eraketa eteten duten sendagaien eroale diren nanoplataformen garapen nanoteknologikoa;
2) airway-on-a-chip gailu mikrofluido baten garapena, arnasbideetako infekzioaren plataforma eredu eta terapiaren neurketa modura;
3) H. influenzae bakteriaren aurreko mikrobio aurkako berrien atariko ebaluazio klinikoa, patogeno periodontalekin duten loturaren inpaktua aintzatetsiz.
NANOFARMACHIP proiektua egikaritzeari esker, matrize polimerikoetan bakterien aurkako sendagaiak kapsulatzeko hainbat sistema diseinatu eta garatu ditugu, emultsio sinple eta bikoitzetan oinarritutako kapsulatzeko hurbilketa eta metodologiak erabiliz, laborategi mailan. Horretarako, teknika kromatografikoekin intereseko mikrobio aurkakoak aztertzeko metodologiak txertatu ditugu, garatutako nanoformulazioek ezaugarri fisiko zein kimikoak ateratzeko teknika esperimentalen panel batekin batera. Horrekin guztiarekin, molekula ezberdinak kapsulatzeko prozesuak optimizatu ditugu, gutxi gorabehera 200 nm-ko diametrokoak, polidispertsitate baxukoak eta ur bitartekoetan egonkorrak diren sistema funtzionalak eskuratzeko. Kapsulatzeko sistema horiek printzipio aktiboak eraginkortasunez eroateko aukera ematen du, bestela, ur bitartekoarekin bateraezinak direnak, eta horrenbestez, bateria biofilmak eraginkortasunez desagerraraztearekin elkarrekintzak sartzeko gaitasuna ez dutenak. Gainera, kapsulatze anitzeko sistemak diseinatu ditugu, non bi molekula ezberdin kapsulatu baititugu sistema berean. Horrek sinergia farmakologikoan oinarritutako garapen terapeutikoak proposatzeko aukera ematen du.
Bestalde, airway-on-chip gailu mikrofluido bat garatu, fabrikatu eta prestatu dugu, giza birikaren beheko aire-bideen egitura simulatu eta beren funtzionaltasuna hurbiltzen duena. Horretarako, dimentsio mikroskopikoko kanal eta gordailuen sistema bat erabili dugu, zelula-geruzak eta birikako egitura horietan berezkoak diren fluxuak irudikatzeko aukera ematen dutenak. Sistema horiek mikrofabrikazioko teknika aurreratuekin fabrikatzen dira, propietate optiko onak dituzten material biobateragarrietatik abiatuz, bere barnean gertatzen diren prozesuen behaketa errazteko. Gailu horretatik abiatuz (0.diseinua), aldaketa bat egin dugu (1.diseinua), bertan biofilm eran bakterien hazkuntzarako eremu erreserbatu bat barneratzeko, aire-bideak simulatzen dituen gainerako gailuaren kontrolerako balbula bati atxikia. Balbula horren jardunarekin, bakteria bidezko infekzio-egoerak modelatzen ditugu, biofilmetik aire-bideak modelatzen dituen gordailura doazen bakterien migrazio edo fluxu bidez. Garapen aurreratu horri esker, infekzioa sorrarazten duten bakterien eta aire-bideak osatzen dituzten zelulen artean gertatzen den elkarrekintza behatu ahal izan ditugu, eta elkarrekintza horren dinamikak ulertu ere bai.
Aldi berean, H. influenzae patogenoak eratutako biofilmen aurka sortutako nanoformulazioen eraginkortasunaren ebaluazio sistematiko eta multi-modala egiteko beharrezkoa den metodologia guztia garatu eta txertatu dugu, hala monolaborean nola Fusobacterium nucleatum patogeno periodontalarekin baterako laborean. Sortutako emaitzek bi zinemaldehidoek mikrobien aurka duten ahalmena erakusten dute, aldi berean, nanopartikula polimerikoetan kapsulatuz hobetu egiten dena, antibiotiko konbentzionalen aurrean erresistenteak diren H. influenzae patogenoaren isolatu klinikoen biofilmekin alderatuz.
Azkenik, gure ezagutzetan eta mikroskopian eta irudi biomedikuaren azterketan dugun esperientzia zabalean oinarrituta, bakteria bidezko infekzioaren prozesuak airway-on-chip gailuan ikusteko irudi automatizatuaren azterketarako mikrokopia eta tresnen zenbait protokolo garatu, prestatu eta erabili ditugu. Horretarako, mikroorganismoen ingeniaritza genetiko bidez, patogeno interesgarriak modu espezifikoan eta bereizgarrian adierazteko aukera ematen diguten tresnen panela eratu dugu, aldi berean, airway-on-chip gailuan arnasbideetako infekzio-prozesuak ikusteko erabili direnak. Oro har, arnasbideetako infekzioaren plataforma eredu horrek informazio kuantitatibo eta konparatiboa ematen du bakteria mota ezberdinen infekzio-dinamikari buruz, eta garatutako nanoformulazioek mikroebioen aurka duten eragina zehazteko behin-behineko helburuarekin.
Laburbilduz, NANOFARMACHIP proiektuak tamaina handiko osasun arazo bat jorratu du garapen teknologiko berritzaileak oso erronka esanguratsuekin txertatuz. Berau gauzatu ondotik, mikrobio aurkakoen belaunaldi berri bat aurkeztu genuen ondoren klinikoki ebaluatu eta maila industrialean ustiatzeko, arnasbideetako infekzioaren plataforma eredu berritzaile batekin batera. Proiektuaren exekuzioan zehar egindako barreiatze-ekintzetan azken erabiltzaileei erreparatu zaie modu berezian.
