La biotechnologie couvre un large éventail de disciplines allant de l'utilisation de micro - organismes dans la production alimentaire au développement d'organes artificiels. En fait, l'un des premiers domaines d'application de la biotechnologie est le processus de production du vin. En général, la biotechnologie peut être définie comme une technologie basée sur la biologie. Développer des technologies et des produits qui améliorent notre qualité de vie et l'environnement de notre planète en utilisant des processus cellulaires et biomoléculaires.

[traitement de surface et revêtements / Biomatériaux et dispositifs médicaux]

Avec le développement de la recherche médicale, il est devenu courant de remplacer ou de soutenir les structures biologiques manquantes par des implants.

Les surfaces des Biomatériaux sont souvent conçues et adaptées pour réguler leurs propriétés physiques et chimiques et améliorer le fonctionnement des Biomatériaux dans chaque application. En fonction de l'utilisation et de la fonction souhaitée, il peut être fabriqué à partir d'une variété de matériaux différents, y compris le titane, différents plastiques, le silicone ou l'Apatite.

Ce que tous les matériaux ont en commun, c’est qu’ils doivent être biocompatibles, ce qui est généralement réalisé par un traitement de surface différent ou par l’ajout d’un revêtement. Nous proposons une large gamme d'instruments pour vous aider à concevoir, fabriquer, caractériser et évaluer les propriétés de surface et les propriétés des Biomatériaux.

Conception et fabrication de revêtements biocompatibles

Les dispositifs médicaux sont généralement fabriqués à partir de divers métaux placés directement dans le corps. Ces dernières années, différents revêtements ont souvent été utilisés pour améliorer la biocompatibilité des dispositifs médicaux. Outre la biocompatibilité de base, d'autres propriétés requises telles que la réactivité à divers stimuli, la capacité de transmission de médicaments et les qualités antimicrobiennes peuvent également être adaptées dans ces revêtements de biomatériaux.

Les polymères sont une classe de matériaux très attrayants pour les revêtements de surface pour les applications biomédicales et biologiques. Les polymères ne présentent pas seulement une bonne biocompatibilité, ils permettent également la transmission de médicaments. Les polymères peuvent être facilement modifiés en surface et peuvent se dégrader dans le temps lorsqu'ils ne sont plus nécessaires. Dans la gamme des polymères disponibles, le film multicouche polyélectrolyte offre de nombreuxPossibilité de créer un revêtement de surface avec les propriétés souhaitées et donc d'être utilisé en grande quantité dans les Biomatériaux. Ces revêtements peuvent également être modifiés pour libérer des médicaments ou des peptides actifs. Les brosses en polymère qui répondent aux changements de température, de pH et de Force ionique sont également populaires.

Le film multicouche polyélectrolyte est généré par assemblage de couches de polycations et de polyanions. La technique d'assemblage de couches utilisant une machine d'imprégnation s'est avérée non seulement excellente pour le dépôt de polyélectrolytes, mais elle a également permis de déposer des particules inorganiques ou des biomolécules actives à la surface de biomatériaux, avec l'avantage de revêtir des surfaces complexes.

La fixation des nanoparticules d'Hydroxyapatite et de tio 2 sur le PMMA de polyméthacrylate de méthyle par dépôt d'assemblage de couches a permis d'établir une méthode simple et rapide de revêtement non thermique (ACS Appl. Mater. And interfaces 2016, 83, 5565 - 35577). Dans une autre étude, des nanocristaux poreux de cellulose et des films Nanocomposites Poly (alcool vinylique) CNC / PVA d'une épaisseur de 25 à 70 nm ont été déposés sur un substrat en verre à l'aide d'un dépôt d'assemblage de couches (ACS Appl. Mater. And interfaces 2014, 61, 2674 - 12683).

La technologie QCM - D est couramment utilisée pour surveiller et caractériser la construction et la réponse des brosses polymères et des films multicouches de polyélectrolyte. La construction couche par couche d'un multicouche polyélectrolyte peut être caractérisée en temps réel en fonction de la vitesse d'adsorption, de l'épaisseur et de la rigidité de la membrane, etc., mais aussi des interactions ultérieures sur la membrane telles que la réticulation, le gonflement, la calcification, le transport de médicaments et l'adhésion cellulaire.

Caractérisation et évaluation de la biocompatibilité

Étant donné que les Biomatériaux se combinent avec l'environnement biologique pour remplacer ou améliorer des organes ou d'autres fonctions corporelles, la performance et la biocompatibilité d'un biomatériau ou d'un dispositif médical dépendent fortement de l'interaction entre la surface du biomatériau et son environnement physiologique.

La biocompatibilité du biomatériau peut être étudiée par mesure de l'angle de contact pour caractériser l'adhésion des cellules au biomatériau. Les petits contacts d'eau et l'énergie libre de surface élevée indiquent que le matériau a de bonnes propriétés d'adhérence. La rugosité de surface affecte également les interactions entre Biomatériaux et cellules.

La biocompatibilité et la mouillabilité jouent également un rôle important dans le développement des lentilles de contact, où une bonne mouillabilité est requise pour les lentilles de confort.

Qsense QCM - D est capable d'évaluer la biocompatibilité en fonction des propriétés de l'interaction entre la surface et l'environnement physiologique, en répondant à des questions sur la quantité de protéines adsorbées, le degré de fixation des cellules à différents matériaux, la réponse immunitaire induite par la surface et la façon de modifier la surface d'un matériau Pour optimiser sa fonction. C'est donc un outil efficace pour explorer, caractériser et optimiser les propriétés des Biomatériaux.

Biocompatibilité des surfaces poreuses en titane

La rugosité de surface doit être prise en compte lors de la mesure de l'angle de contact sur une surface rugueuse de biomatériau. Le titane est un métal couramment utilisé dans les applications d'implants osseux. Un certain degré de porosité est avantageux pour l'ostéointégration, la mesure de la rugosité de surface est donc un travail classique dans le développement de biomatériaux. La mesure de l'angle de contact corrigé de la rugosité permet de séparer l'effet de la rugosité sur la valeur de l'angle de contact.

Application Digest – effets de la topographie et de la mouillabilité sur la biocompatibilité

[Rugosité de surface et mouillabilité télécharger]

Propriétés mouillantes des lentilles de contact

La mouillabilité d'une lentille de contact est une mesure de la capacité d'une lentille à soutenir un film lacrymal continu et résistant à la rupture sur sa surface. Les lentilles avec une mouillabilité limitée sont inconfortables et les performances visuelles diminuent. Différents types de revêtements sont utilisés pour améliorer la qualité des lentilles.

Les propriétés mouillantes des lentilles de contact sont évaluées par des mesures d'angle de contact statiques et dynamiques. Il est souvent mesuré à l'aide de la méthode de capture de bulles, car il peut imiter l'état de l'œil, en gardant la surface de la lentilleL'état d'hydratation. L'angle de recul simule ce qui se passe lorsque la paupière s'ouvre et que le film lacrymal commence à éclater sur la lentille. D'autre part, l'angle d'avancement simule la situation lorsque la paupière est fermée et que le film lacrymal sur la lentille commence à récupérer.

Application Digest Download: "lentilles de contact de recherche par capture de bulles"

Caractérisation en temps réel de l'adsorption des protéines

Lorsque des Biomatériaux ou des dispositifs médicaux sont placés dans le corps, les protéines commencent presque immédiatement à s'adsorber sur la surface. Dans certains cas, comme pour les implants orthopédiques, cette Adsorption est bénéfique car la protéine peut favoriser la fixation des cellules de sorte que l'implant se lie organiquement. Dans d'autres cas, par example des échafaudages, l'adsorption de certaines protéines, en particulier du fibrinogène, pouvant provoquer une liaison plaquettaire et une thrombose ultérieure ou une réaction immunitaire, l'adsorption des protéines est généralement défavorable. La conformation d'une protéine peut également déterminer l'activité d'une surface et les réactions biologiques qui peuvent l'accompagner. Selon l'application spécifique, la surface du matériau peut être modifiée pour contribuer à l'effet désiré.

La technologie QCM - D permet d'analyser en temps réel l'adsorption des protéines sur différentes surfaces. En particulier, la quantité de protéines liées peut être analysée, ainsi que le taux d'adsorption. L'information conformationnelle peut également être déduite de la réponse Dissipative, en particulier lorsque la protéine a une forme étirée. Cela facilite le dépistage de nouveaux matériaux de dispositifs médicaux et les modifications de surface, et aide à comprendre les mécanismes d'adsorption des protéines.

Caractérisation en temps réel de l'adhésion cellulaire et de l'étalement

L'adhésion des cellules à la surface des Biomatériaux peut être un facteur majeur dans la régulation de leur biocompatibilité et de leur intégration. Par exemple, l'adhésion des ostéoblastes et des fibroblastes peut favoriser la réparation des tissus et la cicatrisation des plaies. L'adhésion cellulaire dépend des propriétés de surface telles que l'énergie de surface, la rugosité et les protéines adsorbées sur la surface.

La technologie QCM - D offre unespécialLa façon de surveiller les cellules, que ce soit au cours de l'adhésion cellulaire initiale, ou au cours du processus d'étalement cellulaire et de la morphologie en temps réel. Le module de fenêtre qsense, qui permet des études simultanées de QCM - D et de microscopie optique, peut corréler les changements morphologiques et les propriétés viscoélastiques des cellules.

Caractérisation de la biominéralisation

L'intégration ou la fixation de biomatériaux au sein de la structure osseuse est une étape clé vers une implantation réussie. L'une des principales raisons de l'échec de l'implantation est la mauvaise fixation de l'os par le matériel biologique. Pour améliorer la fixation de l'implant, un revêtement biocéramique de phosphate de calcium (Cap) est utilisé comme interface biologiquement active entre l'implant et les tissus environnants. Ces revêtements peuvent être réalisés sur un multicouche de polyélectrolyte dont la surface, après modification, peut induire une nucléation cristalline et une croissance contrôlée du Cap. Ce procédé présente l'avantage d'être applicable à des formes complexes et à des matériaux poreux.

QCM - D peut être utilisé pour surveiller la vitesse et l'étendue de la biominéralisation en temps réel afin de comprendre les mécanismes de la biominéralisation et d'ajuster la fonctionnalité du multicouche polyélectrolyte.

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[adsorption de protéines sur du matériel biologique]

[traitement de surface & revêtement / pharmaceutique]

Dans la recherche et le développement de médicaments, il existe un grand nombre de surfaces dont le comportement et les performances doivent être pris en compte et adaptés afin d'obtenir de bonnes performances dans leurs interactions avec leur environnement.

Cette surface typique est le revêtement d'un produit tel qu'un comprimé pharmaceutique, dont les propriétés affectent considérablement la délivrance et la libération de composés pharmaceutiques. D'autres surfaces très importantes sont celles avec lesquelles le médicament entre en contact pendant les phases de formulation, de stockage et d'administration, ainsi que les situations où chaque interaction de surface peut affecter la stabilité du médicament.

Développement de médicaments

QSenseLa sensibilité de la qualité au niveau nanogramme offre un potentiel illimité pour la découverte et le développement de médicaments. ParQSenseLes activités de recherche menées comprennent:

Surveillance précise en temps réel des interactions des médicaments à petites molécules avec les protéines, les membranes cellulaires et l'ARN dans diverses conditions expérimentales. [1]

Interactions protéine - protéine [2]

La structure de l'ARN change lorsque les petites molécules interagissent avec l'ARN [3]

Livraison de médicaments

QSenseIl a été démontré qu'il s'agit d'une technologie rentable et efficace dans le temps, particulièrement adaptée à la caractérisation des nanoparticules lipidiques (LNP) et de leurs caractéristiques de délivrance de médicaments. Nombreuses preuves documentairesQSensePeut être utilisé pour:

Analyse de l'affinité de liaison des protéines sériques aux nanoparticules lipidiques (LNP) [4]

Liaison et libération de biomolécules telles que les sirna et les ARNm sur la LNP [5]

Livraison de LNP à l'organe cible [6]

Dépistage de l'affinité de liaison des protéines sériques aux LNP dans un environnement acellulaire [7]

Analyse de la modification de surface des LNP [8]

Interactions des lipides avec des molécules biologiquement actives, y compris les médicaments, l'ADN et les sirna [9]

Effets sur la distribution des composants lipidiques et la structure globale de la LNP après la fixation de l'apoe [24]

Matrice de nanopores pour le stockage de LNP fonctionnalisés [25]

Formulation de LNP pour améliorer l'efficacité de livraison de charge d'acide nucléique LNP [26]

Fixation des microvésicules sur une bicouche lipidique supportée à l'aide d'adnc [27]

Interaction des copolymères séquencés de cubes stabilisés avec des membranes lipidiques biosimilaires [28]

Développement et optimisation des formulations, analyse de la stabilité des protéines pendant la production biopharmaceutique, le stockage et l'administration

利用Qsense Dissipative quartz cristal MicrobalanceAnalyse Évaluation de la stabilité et de la compatibilité des matériaux des formulations biopharmaceutiques

Dans le cycle de vie dynamique des produits biopharmaceutiques, de l'idée initiale de recherche et développement à l'utilisation par le patient, la stabilité et la compatibilité des matériaux sont essentielles. Les interactions complexes des produits biopharmaceutiques avec diverses surfaces au cours de la production, du stockage et de l'administration peuvent entraîner des problèmes tels que l'adsorption accidentelle, la réduction des concentrations ou la formation de particules protéiques.

Dépistage actif pour réduire les risques

La détection précoce des problèmes potentiels est essentielle pour éviter les perturbations du calendrier et les pertes financières. Au cours du développement, le dépistage actif de l'instabilité induite par la surface contribue à réduire le risque d'échec ultérieur.QSense® Le QCM - D peut fournir une analyse complète des interactions biopharmaceutiques, fournissant des informations approfondies sur l'adsorption moléculaire, la désorption et les changements structurels à l'échelle nanométrique pour détecter rapidement les incompatibilités.

Capacités clés de qsense QCM - D en tant qu'outil d'évaluation précoce du succès biopharmaceutique

Analyse des interactions biopharmaceutiques avec les matériaux de surface associés
Évaluer rapidement l'impact des matériaux utilisés dans tous les maillons de la production, du stockage et de l'administration au début du développement des produits biopharmaceutiques sur la formulation complète.

Minimiser les risques en détectant activement les incompatibilités
Mesurer rapidement la quantité d'adsorption de la formulation candidate sur la surface concernée et identifier les moyens d'atténuer les incompatibilités.

Surveillance en temps réel de l'adsorption des anticorps et des excipients
Comprendre le mécanisme d'action des tensioactifs et leur potentiel en tant que Stabilisants.

Qsense réalise une évaluation de développement de formulation

Détermination des niveaux d'adsorption d'anticorps sur différents matériaux de surface

Comprendre en profondeur l'arrangement moléculaire de la surface du matériau

Identifier quelles surfaces peut poser des problèmes d'incompatibilité?

Évaluer l'effet des excipients sur l'adsorption des anticorps

Explorez comment les changements de concentration, de pH, de température, de matériau de surface ou de type de tensioactif affectent les niveaux d'adsorption.

Lire le cas

TéléchargerCuir blanc, en savoir plus sur la façon d'utiliser la technologie qsense Dissipative Quartz Crystal Microbalance pour réduire le risque d'incompatibilité tardive.

Télécharger White skinÉvaluation de la stabilité et de la compatibilité des matériaux des formulations biopharmaceutiques à l'aide de l'analyse qsense Dissipative Quartz Crystal microbalanceslivre

Les cas typiques incluent:

Interactions des médicaments avec des surfaces telles que les polymères, le verre, les métaux et les oxydes métalliques, les huiles de silicone [10], [11], [12], [13], [14], [15], [16]

Effet des excipients sur la réduction de l'adsorption des protéines pharmaceutiques sur les surfaces [17]

Influence des conditions de formulation (concentration, pH, température, etc.); [18]

Impact des interfaces et des contraintes interfaciales dans le développement de produits biologiques [19]

* Remarque: jusqu'à 200 types de puces, la surface de la puce peut être personnalisée selon les exigences de l'utilisateur

Interaction des Biomatériaux avec les tissus humains

La biocompatibilité des implants et des Biomatériaux dans le corps humain est la clé de leur bon fonctionnement.QSenseUne analyse in vitro de l'interaction de la surface de l'implant ou du matériel biologique avec le sang et les tissus humains au niveau moléculaire est fournie.

Interaction de diverses formulations de soins oculaires avec la surface de la membrane de la mucine / cellule [20].

Développement de biocapteurs

QSenseIl est également largement utilisé dans le développement de types de capteurs tels que les biocapteurs de protéines et les capteurs de détection instantanée.

Biocapteurs de protéines [21], [22]

Capteurs de détection instantanée (point of Care Sensors) [23]

QSense QCM-DEst une technologie sensible à la surface qui détecte les interactions molécule - surface à l'échelle nanométrique. Il peut être utilisé pour analyser des phénomènes tels que l'adsorption, la désorption et les changements structurels de la couche d'accrochage de surface.

QSenseBasé sur la technologie QCM - D

La Microbalance à cristal de quartz Dissipative (QCM - d) est une technologie sensible à la surface en temps réel qui peut être utilisée pour analyser les phénomènes d'interaction de surface, la formation de couches minces et les propriétés des couches minces.

Découvrir le QCM - D

Qsense Omni Dissipative quartz cristal Microbalance

QSense OmniEst parQCM-DPionnier de la technologie la technologie suédoise baoulin Technology Co., Ltd. Conduit la recherche et le développement de la dernière génération de modèles de Microbalance à quartz dissipatifs, estQCM-DNouvelles technologiesIntégrateur.OmniPlus sensible que tout autre QCM sur le marché, ce qui lui permet de quantifier et de surveiller des molécules plus petites, des processus plus rapides et est un outil idéal pour étudier les processus biologiques. Avec plus de 200 matériaux et revêtements de surface de puce à choisir, qsense prend en charge la simulation d'environnements et de processus biologiques réels pour caractériser les taux d'adsorption des protéines, la formation de films minces, la rigidité de la couche d'adsorption, la calcification, la fixation cellulaire et bien plus encore.

QSense OmniMicrobalance à cristal de quartz Dissipative

Capable de détecter des variations de la surface de la puce aussi petites que 24 ng / cm2

Échange de fluide plus rapide (5 fois plus rapide que les produits de la génération précédente) pour une livraison plus rapide et plus claire des échantillons

Une gamme complète de fonctions automatisées pour minimiser la dépendance des utilisateurs

Un flux de travail simplifié et une nouvelle interface logicielle intuitive facilitent l'utilisation de QCM - D par un plus large éventail d'utilisateurs.

Avantages qsense

Instrument de banc d'essai intuitif et automatisé

Facile à mettre en œuvre en laboratoire

Données en temps réel sur les interactions protéiques

Bonne compréhension des processus et mécanismes d'interaction

Volume d'échantillon requis aussi bas que 90 μl

Obtenez des résultats précieux à partir d'un petit échantillon

Résultats en quelques heures

Affichage rapide des résultats finaux

Scripts standard préprogrammables

Facile à configurer et à reproduire les mesures

Une variété de puces en option

Puces qsense pour biopharmaceutiques

Puce qsenseVous permet de mesurer les interactions d'une grande variété de matériaux de surface pertinents utilisés dans la production, le stockage et l'administration d'anticorps et d'autres médicaments biologiques - des métaux, des matériaux vitreux aux polymères, par exemple l'acier inoxydable, le verre borosilicaté et les polymères biologiques.

Puce PDMS qsense

PDMSEst lubrifiant les seringues et appareils de laboratoire similairesBonSélection, dans ces appareils, il est essentiel de maintenir l'intégrité des liquides stockés et des échantillons biologiques. En outre, ses propriétés d'isolation thermique et électrique protègent les échantillons et les composants sensibles.

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La puce est au cœur de l'expérience QCM - D.Parcourir les types sur le marchéCompletPuce, découvrez quel matériau de puce et revêtementConvient pourVos besoins de recherche.

Caractérisation de la mouillabilité pour la fabrication de comprimés enrobés

Le revêtement sur les pilules a plusieurs utilisations. Les revêtements sont utilisés pour masquer les goûts ou les odeurs, protéger les médicaments contre les agressions de l'environnement acide de l'estomac ou protéger la muqueuse gastrique contre les médicaments agressifs. Un revêtement peut également être conçu pour contrôler les caractéristiques de libération du médicament. Pour une raison quelconque, le revêtement est appliqué sur le noyau de la tablette et l'une des prémisses du succès est une bonne adhérence du revêtement sur la tablette.

Pour assurer une bonne adhérence, la préparation de revêtement doitétaler sur la surface du comprimé. S'il y a une certaine pénétration dans les pores de la tablette, la force adhésive est renforcée. L'étalement de la formulation d'enrobage sur la surface du comprimé peut être évalué par des mesures d'angle de contact et d'énergie libre de surface. Comme la porosité de surface joue également un rôle, la liaisonRugosité de surfaceMesure et détermination de la correction de rugositéAngle de contactPeut donner plus d'informations sur cette question.

Dans certains cas, le médicament ne peut pas être comprimé sous forme de comprimé en raison de la modification des propriétés mouillantes. La méthode de Washburn est donc souvent utilisée pour déterminer les composés pharmaceutiquesAngle de contactLa méthode Washburn est également utilisée pour étudier la mouillabilité dans des processus tels que le revêtement polymère sec, où la poudre de polymère est associée à différents additifs.Angle de contactEst intéressé.

Mesure de l'angle de contact des composés pharmaceutiques

L'industrie pharmaceutique utilise souvent différentes poudres comme composés pharmaceutiques, il est donc important pour l'industrie pharmaceutique de comprendre le comportement mouillant des poudres.

La mouillabilité de la poudre peut être adoptéeSigma 700/701Mesurer avec la méthode de Washburn. Dans la méthode de Washburn, l'angle de contact est calculé à partir de l'augmentation du poids au cours du temps lorsque la poudre entre en contact avec le liquide.

Références

[1] Contrôle par petite molécule de l'activité antitumorale et de la toxicité extratumorale d'un engageur supramoléculaire bispecifique des cellules TNat. Biomède. Eng 2024, 8 (5), 513-528. https://doi.org/10.1038/s41551-023-01147-6.

[2] Genentech –Caractérisation viscoélastique de formulations d'anticorps à haute concentration en utilisant le microbalance de cristal de quartz avec surveillance de la dissipationJournal des sciences pharmaceutiques 2009, 98 (9), 3108-3116.
https://doi.org/10.1002/jps.21610.

[3] Roche–Reconstitution et analyse fonctionnelle d'une polymérase NS5B complète du virus de l'hépatite C sur une bilache lipidique supportéeACS Cent. Sci. 2016, 2 (7), 456–466. https://doi.org/10.1021/acscentsci.6b00112.

[4]Une méthode rapide et fiable basée sur l'instrumentation QCM-D pour le dépistage des interactions nanoparticules/sangBiocapteurs 2023, 13 (6), 607. https://doi.org/10.3390/bios13060607.

[5]Une étude QCM-D et SAXS de l'interaction des nanoparticules lipidiques cristallines liquides lyotropiques fonctionnalisées avec siRNAChemBioChem 2017, 18 (10), 921–930. https://doi.org/10.1002/cbic.201600613.

[6]La structure des lipides d'aide influe sur l'adsorption des protéines et la livraison de nanoparticules de lipides à la rate et au foieBiomère. Sci. 2021, 9 (4), 1449–1463.
https://doi.org/10.1039/D0BM01609H.

[7] AstraZeneca –Examen de l'affinité de liaison des protéines sériques aux nanoparticules lipidiques dans un environnement libre de cellulesJournal of Colloid and Interface Science 2022, 610, 766-774. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2021.11.117.

[8]Insights sur les mécanismes d'interaction entre les nanoparticules hybrides lipide-polymère inhalables et le tensioactif pulmonaireJournal of Colloid and Interface Science 2023, 633, 511-525.
https://doi.org/10.1016/j.jcis.2022.11.059.

[9]Sur les interactions entre l'ARN et les couches lipidiques titrables: implications pour la livraison d'ARN avec des nanoparticules lipidiquesNanoscale 2024, 16 (2), 777-794.
https://doi.org/10.1039/D3NR03308B.

[10] Genentech –Adsorption et agrégation des anticorps monoclonaux aux interfaces huile-eau de siliconeMol. Pharmaceutique 2021, 18 (4), 1656–1665. https://doi.org/10.1021/acs.molpharmaceut.0c01113.

Bristol-Myers Squibb[modifier | modifier le code]Compréhension mécanique des interactions protéine-huile de siliconePharm Res 2012, 29 (6), 1689-1697.
https://doi.org/10.1007/s11095-012-0696-6.

[12] Bristol-Myers Squibb –Adsorption des tensioactifs de type oxyde de polypropylène-oxyde de polyéthylène sur les surfaces de matériaux pharmaceutiques pertinents: effet des énergies de surface et des structures tensioactivesDéveloppement et technologie pharmaceutiques 2019, 24 (1), 70–79. https://doi.org/10.1080/10837450.2018.1425431.

[13] Bristol-Myers Squibb –Caractérisation des particules pour un produit médicamenteux protéinique stocké dans des seringues préremplies à l'aide d'imagerie à micro-flux, d'Archimède et de microéquilibre à cristal de quartz avec dissipationAAPS J 2017, 19 (1), 110-116.
https://doi.org/10.1208/s12248-016-9983-1.

[14] Pfizer –Ingénierie d'une pompe à piston en céramique pour minimiser la formation de particules pour une immunoglobuline thérapeutique: une approche factorielle et de modélisation combinée.J Adv Manuf & Process 2023, 5 (1), e10142.
https://doi.org/10.1002/amp2.10142.

[15]Adsorption et orientation des anticorps sur des surfaces hydrophobesLangmuir 2012, 28 (3), 1765-1774.
https://doi.org/10.1021/la203095p.

[16] AstraZeneca –L'impact de l'interface métallique sur la stabilité et la qualité d'une protéine de fusion thérapeutiqueMol. Pharmaceutique 2020, 17 (2), 569-578. https://doi.org/10.1021/acs.molpharmaceut.9b01000.

Janssen Pharmaceuticals (Johnson et Johnson) –Microéquilibre de cristal de quartz comme outil prédictif pour les interactions médicament-matériau de construction dans l'administration intraveineuse de protéines médicamentsJournal des sciences pharmaceutiques 2023, 112 (12), 3154-3163. https://doi.org/10.1016/j.xphs.2023.07.019.

[18] Eli Lilly -Interactions de surface des anticorps monoclonaux caractérisés par le microéquilibre de cristal de quartz avec dissipation: impact de l'hydrophobicité et des auto-interactions protéiniquesJournal des sciences pharmaceutiques 2012, 101 (2), 519-529.
https://doi.org/10.1002/jps.22771.

[19] Bristol-Myers Squibb –Vue d'ensemble de l'impact de l'instabilité interfacial des protéines sur le développement de produits biologiquesDans l'instabilité des protéines aux interfaces pendant le développement du produit médicamenteux; Li, J., Krause, M. E., Tu, R., Eds.; AAPS Progrès dans la série des sciences pharmaceutiques; 2021; Vol. 43, p. 1 à 8.
https://doi.org/10.1007/978-3-030-57177-1_1.

[20] Novartis Pharma –Comprendre les propriétés d'adsorption et de stabilité potentielle du film lacrymogène de la lubricine humaine recombinante et des mucines submaxillaires bovines dans un modèle de film lacrymogène in vitroColloïdes et surfaces B: Biointerfaces 2020, 195, 111257. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2020.111257.

[21]Détection en double mode et sans étiquette des exosomes du plasma à l'aide d'un microéquilibre de cristal de quartz électrochimique avec surveillance de la dissipationAnale. La chimie. 2022, 94 (5), 2465–2475. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.1c04282.

[22]Biocapteur amplifié QCM-D pour protéines à base de nanoparticules d'or fonctionnalisées par aptamèreBiocapteurs et bioélectronique 2010, 26 (2), 575-579. https://doi.org/10.1016/j.bios.2010.07.034.

[23]Microcanal PDMS bioactivé évalué comme capteur pour les cellules CD4+ humaines – Le concept d’une méthode de point de soins pour la surveillance du VIHCapteurs et actionneurs B: Chemical 2007, 123 (2), 847-855.
https://doi.org/10.1016/j.snb.2006.10.034.

[24]L'apolipoprotéine E de liaison entraîne le réarrangement structurel et compositionnel des nanoparticules lipidiques contenant l'ARNm.ACS Nano 2021, 15 (4), 6709-6722. https://doi.org/10.1021/acsnano.0c10064.

[25]Développement du Nanopackaging pour le stockage et le transport des nanoparticules lipidiques chargées.Nano Lett. 2023, 23 (14), 6760–6767.
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c01271.

[26]Examen de la conception structurelle guidant le développement de nanoparticules lipidiques pour la livraison d'acide nucléique.Opinion actuelle dans Colloid & Interface Science 2023, 66, 101705. https://doi.org/10.1016/j.cocis.2023.101705.

[27]Enquêtes QCM-D sur le lien cholestérol-ADN des liposomes aux microbulles pour la thérapie.J. Phys. Chem. B 2023, 127 (11), 2466–2474.
https://doi.org/10.1021/acs.jpcb.2c07256.

[28]Copolymères de blocs lipophiles thermo-réactifs à base de NIPAM comme stabilisateurs pour les nanoparticules cubiques à base de lipides.Colloïdes et surfaces B: Biointerfaces 2022, 220, 112884. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2022.112884.

[interface biologique / biofilm]

Explorez - vous un monde basé sur la structure des lipides?

Les biofilms et les liposomes basés sur la structure des lipides, entre autres, sont largement utilisés dans la recherche dans de nombreux domaines. Par exemple, dans la conception et le développement de nouveaux systèmes de biocapteurs, de revêtements de biomatériaux et de systèmes d'administration de médicaments, ces structures ont des applications telles que des surfaces inertes, des surfaces biocompatibles, des imitations de membranes cellulaires ou des véhicules de transport.

Dans l'étude des biofilms, deux méthodes peuvent être utilisées. Une structure de modèle de biofilm flottant peut être formée sur l'interface air - eau, vous permettant de simuler les caractéristiques et les conditions de l'environnement cellulaire.

Une autre méthode consiste à former un biofilm ou une structure lipidique supportée sur un substrat solide. La bicouche lipidique supportée est une couche lipidique déposée sur une surface et composée d'un rapport lipidique prédéterminé, éventuellement étiqueté comme molécule différente ou incrusté dans une protéine membranaire. Ces films peuvent aider à comprendre les processus biologiques et servir de facteurs clés dans la préparation des Biomatériaux. Ils peuvent également être impliqués dans des structures plus complexes telles que la conception de biocapteurs et avec diverses molécules biologiques ou synthétiques telles que des Ligands, DNA、 Interaction de nanoparticules, de polymères ou d'autres structures lipidiques.

Dans la conception et le développement de nanomédicaments, les Nanostructures à base de lipides peuvent servir de vaisseaux sanguins et de vecteurs ciblés pour le transport de médicaments. L'incorporation du médicament d'intérêt dans une structure vésiculaire ou Micellaire, adaptée à des conditions environnementales spécifiques, renforce la protection du médicament dans des domaines tels que la stabilisation et la réduction de la toxicité, l'allongement du temps de cycle, le contrôle du taux de libération et l'amélioration du ciblage tissulaire.

Modèle de biofilm flottant

La plupart des réactions biochimiques se produisent dans les membranes bicouches de Phospholipides autour ou à l'intérieur des membranes cellulaires. Les membranes cellulaires affectent le repliement des protéines et créent un microenvironnement spécifique dans lequel les réactions se produisent. Pour comprendre et simuler des systèmes biologiques réels, ces interactions doivent être étudiées dans un environnement qui simule les conditions naturelles. La membrane monomoléculaire de Langmuir des Phospholipides membranaires s'est avérée être un bon système de modèle de biofilm.

Les membranes monocouches de Phospholipides de Langmuir ressemblent à des membranes semi - biologiques qui peuvent être utilisées comme membranes cellulaires modèles et ont été confirmées par la littérature comme d'excellents modèles de systèmes biologiques. Dans la couche monomoléculaire flottante libre, la diffusion et la cinétique des molécules sont proches de leur rôle dans le système réel. Dans la nature, la plupart des réactions biochimiques se produisent à l'interface des biofilms, où les membranes modèles flottantes permettent la diffusion naturelle et la migration des molécules. Pour étudier les biofilms cellulaires, l'analyseur de membrane Langmuir peut être combiné avec divers capteurs et instruments en plus de la balance à membrane Langmuir. D'autres techniques de recherche comprennent PM - irras, Bam, SPOT, Microscopie à fluorescence et microscopie traditionnelle, qui permet d'étudier l'interaction des molécules, la localisation moléculaire, l'accumulation et la formation de microrégions dans des couches monomoléculaires.

Imiter le comportement des surfactants pulmonaires

Les Surfactants pulmonaires recouvrent les alvéoles des poumons et jouent un rôle essentiel dans le processus qui facilite la respiration. Pendant l'inhalation, les tensioactifs réduisent la tension superficielle des tissus d'environ 15 fois, ce qui facilite l'expansion des alvéoles. À l'expiration, la réduction de la surface des alvéoles pulmonaires permet aux tensioactifs de se concentrer davantage sur la surface. Une tension superficielle proche de zéro est créée à la fin de l'expiration, ce qui empêche les alvéoles de s'effondrer et de se contracter.

La dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC) est un phospholipide présent à la surface des alvéoles.La phase solide hautement ordonnée du DPPC est maintenue à une tension superficielle quasi nulle des alvéoles pendant l'expiration. Afin de simuler le comportement réel des tensioactifs dans les alvéoles pulmonaires, des mesures à tension de surface quasi nulle sont nécessaires. Des études ont montré que l'analyseur de film glissant pour ruban KSV Nima Langmuir peut être utilisé pour mesurer la tension superficielle quasi nulle du DPPC.

Résumé de l'application: utilisation de l'analyseur de film glissant à ruban satin pour atteindre une pression de surface élevée de couche monomoléculaire: surfactant pulmonaire à tension de surface quasi nulle

Construction de structures lipidiques de soutien

Les imprégnations Langmuir - blodgett (LB) et Langmuir - Schaefer (LS) sont des méthodes de préparation de Phospholipides bicouches de deux compositions lipidiques différentes. En combinaison avec les méthodes LB et LS, il est également possible de créer une couche bimoléculaire asymétrique de Phospholipides de composition lipidique. Par example, certains capteurs biochimiques peuvent être préparés pour la spectroscopie de résonance Plasmonique de surface, les mesures de microéquilibrage à cristaux de quartz et la spectroscopie photoélectronique aux rayons X. La troisième méthode consiste à préparer une bicouche phospholipidique supportée directement sur la surface par rupture et fusion des vésicules dans un cadre QCM - D.

Support Biofilm - Préparation et caractérisation

Qu'il s'agisse de biofilms supportés, de liposomes ou d'autres structures à base de lipides, il est important de pouvoir caractériser et valider les processus d'absorption et de libération pertinents en surface à l'aide de qsense QCM - D pour comprendre, ajuster et optimiser les systèmes à base de lipides. Par example, la cinétique de formation du film lipidique support peut être suivie en surface et la qualité du film bicouche formé peut être évaluée. Il est également possible de surveiller les interactions ultérieures avec la membrane lipidique, telles que l'absorption ou la liaison de molécules liées à la membrane, ou la vérification de leurs parties défectueuses. Dans le contexte de la Nanomédecine, les processus d'absorption, de transmission et de libération de Nanostructures à base de lipides peuvent être caractérisés et peuvent servir de vaisseaux sanguins délivrés par des médicaments ciblés.

[interfaces biologiques / interactions biomoléculaires]

L'analyse des interactions biomoléculaires est au centre de nombreuses disciplines, de la biochimie et de la biotechnologie aux sciences pharmaceutiques. Centre de recherche et de développement en sciences fondamentales et appliquées, l'objectif de la recherche sur les interactions biomoléculaires va de l'acquisition pure de connaissances et de la compréhension des systèmes et des fonctions biologiques à l'utilisation des connaissances acquises pour la conception de médicaments, de capteurs bioniques et de technologies qui améliorent notre qualité de vie.

Compréhension de base des interactions biomoléculaires

Par exemple, une compréhension de base des protéines lipidiques et des mécanismes d'interaction protéine - Ligand est un objectif dans la recherche fondamentale et appliquée, où ces systèmes sont étudiés et caractérisés pour donner lieu à des processus d'interaction biomoléculaire.

Qsense QCM - D est une méthode de détection et de surveillance en temps réel des interactions biomoléculaires telles que la dynamique de liaison et d'interaction et les changements structurels dans les couches moléculaires. Cette méthode a été utilisée pour améliorer la compréhension des mécanismes d'interaction cibles et des changements structurels des Ligands. Il est également utilisé pour explorer le comportement des molécules et les causes de maladies telles que les troubles du repliement des protéines, l'agrégation de Polypeptides en fibres fines et en croissance, les structures Amyloïdes, etc.

Étant donné que la plupart des réactions biochimiques dans la nature se produisent sur des membranes cellulaires composées d'une double membrane de Phospholipides ou à l'intérieur d'une cellule, la membrane affecte le repliement des protéines et crée un microenvironnement spécifique dans lequel la réaction se produit. Pour comprendre et simuler des systèmes biologiques réels, ces interactions doivent être étudiées dans un environnement qui simule les conditions naturelles. La membrane monomoléculaire de Langmuir des Phospholipides membranaires s'est avérée être un excellent système modèle pour les biofilms. Dans les découvertes d'exploration de médicament, la pénétration de médicament dans les cellules par la paroi cellulaire et la réaction de médicament à la membrane cellulaire sont des facteurs importants dans la livraison de médicament. Ceux - ci peuvent être évalués en étudiant l'interaction du médicament avec un modèle de biofilm flottant. Dans l'industrie alimentaire, l'élimination des protéines allergènes est très importante et une compréhension plus approfondie peut être obtenue grâce à la recherche au niveau moléculaire.

Résumé de l'application: interactions des biomolécules dans un modèle de membrane cellulaire.

Analyse des interactions biomoléculaires en recherche appliquée et développement

Une fois les connaissances dans le domaine du comportement des interactions biomoléculaires établies, il est possible d'utiliser ces nouvelles informations. En sciences appliquées, par exemple dans l'exploration de médicaments, la nanotoxicologie ou la conception de biocapteurs, les interactions des biomolécules sont essentielles, et ces connaissances peuvent être utilisées pour cibler de nouveaux composés et détecter de nouveaux candidats potentiels.

Dans ce contexte, qsense QCM - D est utilisé pour analyser les protéines et les interactions protéine - ADN ainsi que pour détecter les interactions anticorps - antigène. Le QCM - D est très sensible aux changements conformationnels de la Structure tertiaire après que les petites molécules se lient aux protéines et peut être utilisé pour concevoir, valider et optimiser des composés pharmaceutiques. Par exemple, l'étude des effets des inhibiteurs de la croissance amyloïde, l'étude des effets conformationnels des récepteurs d'acides nucléiques et le criblage des interactions des composés avec les cellules et des cibles protéopharmaceutiques.

La connaissance des interactions biomoléculaires peut également être utilisée pour concevoir des biocapteurs et des systèmes de détection où le comportement biologique est imité et utilisé, par exemple pour détecter et diagnostiquer des maladies.

Toxicité des nanoparticules

Les nanoparticules (NP) sont maintenant utilisées dans de nombreuses industries différentes, y compris les cosmétiques, les peintures et les revêtements. La toxicité des nanoparticules a donc été étudiée en profondeur. En raison de leur grande surface spécifique, les nanoparticules inhalées peuvent induire une inflammation pulmonaire et des réactions immunitaires indésirables dans le système respiratoire.

L'analyseur de membrane Langmuir fournit un moyen d'étudier l'effet des nanoparticules sur les membranes lipidiquesBonLes outils. On a étudié l'effet de nanoparticules d'Hydroxyapatite à 1% en poids sur la courbe de compression isotherme d'un surfactant pulmonaire naturel (infasurf). Après contact avec les nanoparticules, la courbe de compression isotherme à gauche présente un transfert dépendant du temps significatif, ce qui indique un effet inhibiteur du tensioactif.

ACS Nano 2011, 5 (8), 6410 - 6416. 2011 American Chemical Society tous droits réservés. (avec permission)

[surface fonctionnelle / capteur]

Vivant dans la société d'aujourd'hui, où l'information et la prévisibilité sont hautement appréciées, nous nous entourons d'une multitude de capteurs pour détecter, sonder et mesurer tous les aspects de notre environnement. La quantité d'informations recueillies chaque jour est énorme, la température, la pression atmosphérique, l'intensité lumineuse ou les substances toxiques ne sont que quelques exemples.

Parfois, les données collectées sont simplement pour nous donner des informations et des commodités de vie, comme nous donner un message afin que nous puissions décider si nous allons apporter un chandail supplémentaire lorsque nous sortons. Mais il peut également être utilisé pour décider si une régulation et un contrôle sont nécessaires, par exemple pour vérifier que les valeurs de pression restent dans des valeurs maximales et minimales prédéfinies. Chaque type de capteur est basé sur une méthode de détection spécifique qui permet de surveiller les paramètres d'intérêt.

Les biocapteurs sont une sous - classe de capteurs. Les biocapteurs utilisent des systèmes biométriques conçus dans la nature pour effectuer des détections, telles que des cibles qui se lient à des récepteurs. Ces informations sont ensuite converties et les lectures collectées. Capteurs à base de polymères conducteurs grâce à leurhautLe potentiel d'application est étudié en profondeur. La technologie Langmuir blodgett permet de produire des films d'épaisseur contrôlée hautement assemblés et a donc également été utilisée dans des applications de capteurs. Ces capteurs ont été utilisés pour des capteurs de gaz ainsi que pour la détection de traces d'antibiotiques en solution. Différents moyens de détection sont appliqués, de la détection optique à la mesure de conductivité.

Qsense QCM - D comme biocapteur acoustique

Les biocapteurs sont utilisés dans de nombreux domaines tels que les applications médicales, l'industrie alimentaire et la défense. Outre l'élément biométrique, le biocapteur comporte deux parties: un capteur capable de détecter la biométrie et une lecture de signal interprétable. Les capteurs peuvent être basés sur différents principes. Un principe de capteur commun est la détection acoustique comme la Microbalance à cristal de quartz (QCM). La technologie QCM pour la détection basée sur le principe piézoélectrique est une méthode de détection biologique et est utilisée depuis des décennies dans le développement et l'application de biocapteurs.

Comme détaillé dans cet examen détaillé et largement diffusé des biocapteurs acoustiques, le système de détection biologique des biocapteurs peut être basé sur des anticorps, des protéines, DNA、 Cellules, structures lipidiques, glucides et nanoparticules, entre autres, conçoivent et construisent des modules connexes. Les modules de construction et les composants de reconnaissance vont du petit au grand et sont capables de détecter tout, de l'hybridation des ions de métaux lourds et de l'ADN à la fixation, la prolifération et la croissance des cellules et la réponse cellulaire aux stimuli externes. La gamme potentielle de systèmes de détection est très large et les stratégies de traitement de l'interface du capteur sont constamment explorées pour améliorer leur sensibilité et leur sélectivité.

Capteurs à base de Polymère conducteur

Comme les dispositifs miniaturisés sont de plus en plus pris au sérieux, les nanomatériaux nouvellement développés peuvent développer davantage ce domaine. De nombreux matériaux de ce type ne peuvent pas être préparés avec les méthodes traditionnelles de microfabrication, mais avec certaines technologies émergentes.

Des polymères conducteurs tels que la Polyaniline, le Polythiophène, le Polypyrrole et leurs dérivés ont été utilisés comme couche active de capteurs de gaz ainsi que pour la fabrication de biocapteurs enzymatiques immobilisés. Les capteurs en Polymère conducteur présentent de nombreuses excellentes caractéristiques, telles qu'une sensibilité élevée et des temps de réponse courts. Les polymères conducteurs sont également faciles à synthétiser et présentent de bonnes propriétés mécaniques. L'analyseur de membrane LB peut être utilisé pour préparer de plus grandes surfaces de films polymères conducteurs hautement contrôlables.

[surfaces fonctionnelles / matériaux biofonctionnels]

Tout au long de l'histoire humaine, les gens ont essayé de remplacer ou de réparer des parties endommagées ou malades du corps pour réparer et restaurer leurs fonctions. Souvent, les gens choisissent le matériau d'implantation en fonction de la disponibilité; Calendrier récentHistoireAvec l'introduction du concept de biocompatibilité et l'approfondissement des recherches connexes, la biocompatibilité est également l'un des principaux indicateurs de sélection, alors que nous sommes peut - être à l'aube de nouveaux modèles et de la prochaine génération de biomatériaux.

CalendrierHistoire précoceLes enregistrements de la réparation et le remplacement des parties du corps remontent à des milliers d'années1. À cette époque, les concepts de biocompatibilité ou de stérilisation n'étaient pas encore proposés. Tout au long de l'histoire humaine, les matériaux utilisés comme substituts des parties du corps ont varié à travers les époques. Des coquillages de mer mayas aux matériaux prêts à l'emploi tels que les polymères, les métaux et les céramiques de l'ère héroïque post - Seconde Guerre mondiale, en passant par les matériaux d'ingénierie modernes conçus selon la biocompatibilité, tels que le silicone, l'Hydrogel et l'Hydroxyapatite, pour n'en citer que quelques - uns. Maintenant, la prochaine génération de biomatériaux est également en cours de développement. Les matériaux de nouvelle génération possèdent non seulement une bonne biocompatibilité, mais également une certaine fonctionnalité. Ces matériaux peuvent être adaptés et utilisés pour contrôler l'environnement physiologique et avoir une réactivité induite telle que la réparation tissulaire.

Matériaux supramoléculaires et bioactifs

Les implants qui intègrent avec succès les muscles peuvent réparer efficacement les parties manquantes du corps en répliquant la structure du tissu manquant. Mais même si le matériau de l'implant est compatible avec le corps humain, il existe toujours la possibilité de complications à long terme et de perte permanente de la fonction tissulaire. Il est prévisible que les revêtements bioactifs peuvent restaurer les fonctions corporelles en induisant des interactions telles que la régénération tissulaire et les réactions de réparation, et des travaux sont déjà en cours dans ce domaine. Ces matériaux biofonctionnels sont conçus pour stimuler les Nanostructures supramoléculaires réactives et, en général, ces matériaux sont des polymères, des membranes synthétiques ou d'autres assemblages à l'échelle nanométrique fonctionnalisés par l'incorporation de molécules biologiques telles que des protéines, des peptides ou des médicaments. Ces matériaux fonctionnent de manière réactive et prévisible et sont conçus pour détecter et répondre à l'environnement physiologique environnant, offrant ainsi une surface bien contrôlée. Ces systèmes et matériaux supramoléculaires peuvent être utilisés non seulement comme revêtements d'implant en génie tissulaire et en Médecine régénérative, mais aussi comme vecteurs de médicaments pour stimuler l'administration de médicaments et l'immunologie.

Conception et caractérisation de matériaux bioactifs supramoléculaires

Ces Nanostructures supramoléculaires ont le potentiel d'être appliquées à la modification et à l'ajustement des propriétés des matériaux, promettant de résoudre certains des défis biomédicaux actuels et d'établir potentiellement le statut de la prochaine génération de biomatériaux.

Cependant, pour concevoir ces matériaux bioactifs de manière contrôlée, il est nécessaire de comprendre le processus d'assemblage des composants à l'échelle nanométrique et de caractériser les propriétés des matériaux dans différentes conditions environnementales. Grâce à la technologie qsense, il est possible de surveiller l'assemblage des matériaux en temps réel et de caractériser l'influence dynamique de différentes concentrations de sel, de la température, du pH et de paramètres environnementaux similaires sur la structure du matériau. Cette technique permet également d'évaluer par example les effets fonctionnels des propriétés d'adhésion et d'étalement des cellules, etc.

Références

Biomaterials Science, 3e édition. Introduction aux matériaux médicaux

Édité par Buddy Ratner, Allan Hoffman, Frederick schoen, Jack lemons, 2012