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El ingeniero químico de UD apunta perfeccionar el lanzamiento del remedio terapéutico a la carrocería

El cuerpo humano tiene protecciones incorporadas para guardar patógeno fuera.

¿Ese ajuste de estornudo o nariz sofocante cuando usted tiene un frío? Ésa es su carrocería leveraging guarniciones de la mucosa en su sistema respiratorio para expulsar el virus que ofende.

Pero estas defensas naturales también trabajan a veces para guardar fuera el remedio, un problema desafiador que ha obstaculizado las soluciones del tratamiento para las enfermedades tales como cáncer, fibrosis e incluso COVID-19.

La universidad del ingeniero químico Catherine Fromen de Delaware quiere entender mejor cómo estos mecanismos de la órgano-protección trabajan para perfeccionar el lanzamiento del remedio terapéutico a la carrocería.

Fromen se ha concedido una concesión $2 millones de los institutos de la salud nacionales (NIH) que maximizaban el programa de la recompensa de la investigación del investigador, que provee de investigadores prometedores del temprano-escenario el financiamiento continuo para perseguir ideas nuevas.

La concesión de cinco años de MIRA soportará las áreas de base del trabajo de Fromen centradas en el diseño del remedio que va a los interfaces de la mucosa, tales como vacunas inhalables para los problemas respiratorios. Ella está determinado interesada en saber dónde este remedio necesita ir a superar barreras de la mucosa, dice en los pulmones o el aparato gastrointestinal, mejorar obra recíprocamente con las células inmunes.

Por una mejor comprensión cómo el moco y las células se comportan en estas barreras de la mucosa, podemos mejorar métodos y medicaciones de diseño para tratar diversos problemas en estas barreras protectoras.”

Catherine Fromen, profesor adjunto, departamento de la ingeniería química y biomolecular, universidad de Delaware

UDaily alcanzó Fromen para aprender sobre sus planes para avance este trabajo.

Q: ¿Cuáles son interfaces de la mucosa, y porqué son ellos tan importantes para la salud humana?

Fromen: Los interfaces de la mucosa se encuentran en los sistemas respiratorios, gastrointestinales, reproductivos y urinarios del cuerpo humano. Éstos son los sitios donde estamos los más vulnerables y donde los patógeno infectan primero. Las células inmunes únicas allí pueden actuar independientemente del sistema inmune total de la carrocería para producir reacciones región-específicas a cualquier invasor no nativo. Si podemos entregar remedio directamente a estas células en la línea de frente, después podemos pensar en perfeccionar la protección de la barrera y luchar lejos patógeno. Con el pulmón, ésta podía ser soluciones para las enfermedades como cáncer de pulmón o la enfermedad infecciosa como COVID-19 o gripe. En la tripa, ésta podría ser la enfermedad celiaca, que es una reacción (autoinmune) inmune incorrecta al gluten encontrado en ciertas comidas.

Q: ¿Cómo las barreras de la mucosa trabajan, y cómo quisiéramos que trabajaran mejor?

Fromen: El sistema inmune de la carrocería se piensa a menudo en como un ejército, donde cada uno de los diversos tipos de la célula tiene diversas funciones militares. Usted puede pensar en el interfaz de la mucosa como las paredes de un castillo, con las células del soldado de infantería patrullando las células del castillo y del puesto de observación que exploran para el problema en el horizonte. Cualquiera de estas células puede ir dentro del castillo y decir, “monte hacia arriba; es tiempo” y dirige la reacción de carrocería a diversos problemas.

Estas células inmunes pasan mucho tiempo en esta capa protectora que espera la señal correcta de hacer algo. Si podemos mover de un tirón un interruptor aquí, puede crear una cascada entera de acciones para hacer algo totalmente diferente que beneficia al órgano o al paciente entero.

Q: ¿Puede usted compartir un ejemplo?

Fromen: Estas células se han entrenado a veces incorrectamente para ser sobreprotectoras de una manera que tiene efectos secundarios involuntarios. Las células en este interfaz de la mucosa están soportando quizá una célula del tumor y no deben ser -; ¿podemos dar instrucciones de alertar las células inmunes que la célula del tumor es mala, de modo que despierten y lo hagan todas las cosas son normalmente buenas en hacer?

Actualmente, podemos solamente entregar instrucciones de la único-palabra así que esas células pueden formar a las tropas para realizar acciones complicadas. Necesitamos poder conseguir mejor, mensajes más frecuentes a estas células.

Q: ¿Dónde usted comenzará?

Fromen: Nos centraremos inicialmente en el pulmón desde entonces que es un campo de especialización para mi laboratorio. Sin embargo, el trabajo es más ampliamente aplicable a los interfaces de la mucosa en otros lugares como la tripa humana porque ambos órganos están en el movimiento constante y tienen una superficie enorme.

En trabajo previo, mi laboratorio creó un modelo del pulmón 3D-printed que incorpora la configuración ramificada única del tejido. Proyectamos agregar el movimiento a nuestro modelo y funcionar con los líquidos y remedio a través de él para imaginar cómo el sistema trabaja en un nivel fundamental. Los investigadores han estudiado en un a escala reducida cómo los flujos mucosos de izquierda a derecha o cómo las cosas difunden con él, pero nadie ha observado los mecanismos de transporte más grandes -; el espesor del moco, cuánto tiempo las cosas pueden tirante en un lugar, cómo las cosas cambian. Queremos ver el pulmón el moverse como crea el aire y el moco encima de él, para estudiar cómo el remedio se mueve a través de este marco macroscópico, incluso antes de que él pega el moco.

Q: ¿Qué esto le informará?

Fromen: Uno de los retos más grandes que hacemos frente de un punto de vista farmacéutico no está sabiendo adónde el remedio va una vez dentro de la carrocería. Podemos construir modelos de la simulación para explorar cosas como cómo el remedio difunde al tejido cuando lo ponemos en los brazos específicos del pulmón, pero no sabemos cómo predecir, efectivo, adónde va dentro del órgano entero o cuánto tiempo tirante allí. Lo mismo es verdad en la tripa. Podemos estimar, pero cada carrocería es diferente.

Además, la mayoría de los estudios y de las simulaciones de cómo el remedio se mueve dentro de la carrocería asumen a una persona sana de un peso corporal determinado. Esto puede ser problemático, puesto que sabemos que los pulmones de una persona pueden aparecer increíblemente diferentes dependiendo de estado, de edad o de peso que fuma. , Sin embargo, no hay actualmente manera de incorporar esta información en predecir cómo el remedio trabajará. Aquí es adonde viene nuestro modelo hacia adentro.

Q: ¿Por qué es importante poder estudiar este movimiento?

Fromen: Incluso algo tan simple como haciendo la epiglotis -; esa pequeña solapa en su paso que reviste el esófago cuando usted traga -; ábrase o cercano es desafiador. Pero esto es un pellizco-punto real para inhalar remedio, tan incluso un modelo con apenas un poco movimiento podría ofrecer la información importante en cómo el remedio se mueve o se dispersa bajo diversas condiciones, por ejemplo, cortas, respiraciones bajas comparado con respiraciones más largas, más profundas.

Q: ¿Qué otras preguntas usted proyectan dirigir?

Fromen: El otro lado del trabajo se centra en la comprensión de qué suceso cuando el remedio consigue donde va. Necesitamos desenredar cómo el diseño de la formulación del remedio obra recíprocamente con las células inmunes específicas que viven en la barrera de la mucosa. Tenemos datos interesantes que estas células pueden vivir para más de largo cerca tomar los objetos no nativos (remedio, virus) y que su vida útil en el interfaz de la mucosa es regulada por la frecuencia de estas acciones recíprocas.

Estas células del centinela son críticas en tomar la información exterior y coordinar la reacción del tejido. Queremos explorar si, cambiando la química de la formulación del remedio inhalado, podemos girar las perillas para controlar lo que están haciendo estas células inmunes y durante cuánto tiempo, para crear un efecto deseado.

Q: ¿Dónde usted espera este trabajo llevará?

Fromen: Hay tanto la enfermedad que origina en este interfaz de la mucosa, así que es una oportunidad real perfeccionar vida humana. Piense en vacunas… si podemos entender mejor cómo entregar remedio a las células de la invitación directamente en el sitio, él somos incluso mejores que consiguiendo una ayuda. Amaría ver lo que estamos haciendo los productos terapéuticos convertidos que terminan hacia arriba aprobado por la FDA para ayudar a pacientes con las entregas respiratorias en mi curso de la vida, o vemos nuestros modelos usados para revisar la terapéutica y el remedio personalizado avance.