INTERESANTE HISTORIA DE UNA JOVEN EMPRENDEDORA CIENTÍFICA
Los órganos del cuerpo humano se pueden simular utilizando el cubo del cuerpo, cuyo esquema aparece a la derecha. El cubo del cuerpo es un imitador del cuerpo humano que nos permite probar cómo las drogas y otras sustancias interactúan con diferentes células del cuerpo, lo que ayuda a los investigadores a estudiar su toxicidad en el cuerpo de una manera segura.
Crédito: N. Hanacek / M. Esch / NIST / sciencepics / shutterstock.com
Por: Mandy Esch
Mandy B. Esch, Foto Cabecera, es líder de proyectos en la División de Microsistemas y Nanotecnología del NIST. Recibió una maestría en biología y un doctorado. en biotecnología de la Universidad Julius Maximilians en Wurzburg, Alemania. Mandy ha desarrollado varias patentes para sistemas multiorgánicos body-on-a-chip y, como parte de un equipo que desarrolla sistemas MPS, recibió el Premio Lush Science 2015.
Los órganos del cuerpo humano se pueden simular utilizando el cubo del cuerpo, cuyo esquema aparece a la derecha
Al crecer, siempre tuve un amor por los seres vivos, así que fui a la universidad y obtuve una licenciatura en biología. Después de eso, me di cuenta de que quería especializarme en un área que pudiera ayudar a las personas a vivir mejor y conquistar enfermedades, así que decidí obtener un doctorado. en biotecnología.
Durante mi doctorado tesis, aprendí a hacer diminutos canales de millonésimas o mil millonésimas de metro de tamaño donde podamos cultivar células vivas. Las células se organizan a esa escala de longitud dentro de nuestros cuerpos, por lo que el uso de tecnología que puede guiar la organización celular a esa escala en una cámara de cultivo celular de microfluidos ayuda a que cualquier tejido diseñado se comporte de manera más natural.
Mientras trabajaba como enlace de ciencias de la vida en las instalaciones de nanofabricación de la Universidad de Cornell, también aprendí sobre el trabajo de Michael L. Shuler en dispositivos que pueden imitar el cuerpo humano. Al estudiar biología, siempre fui consciente de que los experimentos con animales están involucrados en una buena investigación, pero personalmente no me sentía muy cómodo matando ratones y tratando conejos con drogas. De hecho, evité participar en tales proyectos tanto como pude. Construir una imitación del cuerpo humano que pudiera usarse en lugar de experimentos con animales parecía una gran idea, así que decidí hacer un postdoctorado con su grupo.
Me presentó el concepto de dispositivos que pueden cultivar células de diferentes órganos del cuerpo al mismo tiempo. Se pueden utilizar para probar la eficacia y toxicidad de fármacos recientemente desarrollados. Es posible que algunos medicamentos no sean tóxicos al principio, pero el cuerpo puede convertirlos en moléculas tóxicas durante el metabolismo. A veces, los experimentos con animales pueden revelar tales toxicidades secundarias, pero solo si la droga se somete a los mismos procesos que lo haría en el cuerpo humano. Sin embargo, a menudo, la conversión de drogas sigue un camino ligeramente diferente en un animal, lo que dificulta predecir exactamente lo que sucederá en el cuerpo humano. Para obtener más información, es bueno probar el medicamento usando algo que actúe como el cuerpo humano, como estos dispositivos microfisiológicos de múltiples órganos.
Una vez que completé mi formación en el laboratorio del profesor Shuler, me uní a la Universidad de Syracuse para enseñar nanotecnología para aplicaciones de ciencias de la vida. En 2015, me pidieron que fuera al Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) para dar una presentación sobre mi trabajo y descubrí que los investigadores del NIST también estaban interesados en el tema. Dado que el NIST tiene una instalación de nanofabricación que se presta bien para desarrollar nuevos dispositivos de microfluidos, decidí venir al NIST y construir un laboratorio para el desarrollo de sistemas microfisiológicos.
Mientras participaba en este trabajo, noté que muchos dispositivos multiorgánicos simplemente contienen demasiado sustituto de la sangre para mantener concentraciones realistas de las moléculas que nuestro cuerpo crea durante el procesamiento de medicamentos. Entonces, me desafié a mí mismo para desarrollar un dispositivo que funcione con cantidades de líquido como las que se encuentran en el cuerpo. Lo logré diseñando un dispositivo de cultivo celular de microfluidos donde las cámaras de cultivo celular están dispuestas en un formato 3D en lugar del formato 2D tradicional. Eso me permitió acortar las conexiones de microfluidos entre las cámaras de cultivo celular y, con eso, disminuir la cantidad de líquido necesaria para llenar esos canales. En mi opinión, crear niveles de sustitutos sanguíneos más realistas dentro de los sistemas microfisiológicos es la mejor manera de mejorar la confiabilidad y certeza de las mediciones de toxicidad.
También sabía que los sistemas microfisiológicos tenían buenas posibilidades de ser de uso comercial en la industria farmacéutica. Entonces, una vez que me di cuenta de que habíamos desarrollado un dispositivo bastante único, el body cube , trabajé con la Oficina de Asociaciones Tecnológicas del NIST para ver si podíamos entablar una colaboración con una empresa para usarlo.
Me contaron sobre el programa FedTech Startup Studio , que recluta emprendedores y los empareja con la investigación y el desarrollo emergentes de laboratorios federales, como NIST, para lanzar nuevas empresas comerciales.
Solicité el programa y me asignaron un equipo de emprendedores.
Fue genial explorar la relevancia de mi tecnología para la comercialización. Realmente me orientó hacia los problemas del mundo real que tiene la industria y me hizo buscar soluciones. Por ejemplo, me hizo considerar aplicaciones tales como probar la toxicidad de productos químicos industriales y comercialmente disponibles, o usar los dispositivos para enseñar conceptos sobre el metabolismo de las drogas en el cuerpo humano a los estudiantes.
Cuando finalizaba el programa FedTech Startup Studio, los emprendedores con los que trabajé formaron una nueva empresa que se encontraba entre los invitados a presentar sus tecnologías a un panel de expertos en negocios. Más de 200 espectadores votaron y mi equipo ganó el premio «Elección del público». ¡Fue una gran experiencia!
En el futuro, estoy trabajando para generar más datos para combinaciones de órganos específicos que podamos cultivar dentro del cubo del cuerpo e integrar sensores microfabricados que nos permitan realizar mediciones más complejas. Con suerte, los datos pueden ayudar a convencer tanto a los inversores como a los clientes de que compren la tecnología. También estoy trabajando en una tecnología de seguimiento que será incluso más fácil de usar que la versión actual. Mi sueño es contribuir al desarrollo de dispositivos microfisiológicos y ayudar a hacer realidad su uso potencial como imitación del cuerpo humano.
NIST