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Las industrias farmacéutica y biotecnológica emplean modelos de relevancia fisiológica para evaluar la toxicidad y predecir el comportamiento de fármacos o de terapias biológicas sobre células y tejidos. Dentro de estos modelos, el cultivo de células en microambientes estáticos representa la opción con menos dilemas éticos y con mejor caracterización y controlabilidad bioquímica y molecular. Sin embargo, se necesita que estas células modelo se comporten como las reales. Para ello se requiere la cuantificación y control extracelular de las condiciones dinámicas, i.e. esfuerzos cortantes, tracción y elongación. Lamentablemente esto es retador y costoso para el caso de los esfuerzos cortantes. Para ello se diseñará un sensor flexible usando como base las estructuras monolíticas empleando un material polimérico compatible con manufactura aditiva por extrusión triaxial. Se optimizará el diseño inicial usando topología computacional en un software de simulación mediante elementos finitos y ecuaciones matemáticas propuestas por el grupo de investigación. Se verificará que el sensor flexible cuantifique correctamente el esfuerzo cortante al ser integrado a un sistema de microfluídica estándar de región transversal rectangular al cual se le aplicará bajo flujo (0.1 - 0.5 mL/min) y se medirá la flexión y desplazamiento de este mediante procesamiento de imágenes. Para validar el funcionamiento del sistema integral, se realizarán pruebas del sistema de microfluídica con el biosensor en células cultivadas bidimensionalmente para observar las modificaciones generadas por el flujo. Así, el desarrollo de este sensor abrirá el camino para el desarrollo de sistemas dinámicos de cultivo celular en el país para aprovechar las ventajas competitivas de nuestra diversidad biológica. Proyecto PUCP PI0990.
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El cáncer es una de las principales causas de muerte en el mundo a pesar de los esfuerzos por el desarrollo de novedosas terapias y métodos de diagnóstico. Entre los distintos tipos de cáncer que existen, uno de los más letales es el cáncer colorrectal (CRC). Se estima que el 30% de las defunciones podrían evitarse con un mayor número de análisis rutinarios que permitieran la detección temprana de la enfermedad. Para que esto sea posible, es necesario el desarrollo de sensores que, además de ser muy sensibles, sean sencillos de manipular y asequibles, para que puedan implementarse incluso en sistemas con baja inversión sanitaria. Este proyecto propone la preparación de un ensayo de flujo lateral, un sistema que ha demostrado ampliamente su aplicabilidad rutinaria (tests de embarazo y pruebas de Covid-19) para la detección del antígeno carcinoembrionario (CEA). El CEA es un biomarcador tumoral, cuya presencia en altas concentraciones en sangre (> 2 ng/mL), está ligada a CRC y a procesos metastásicos. El sistema propuesto se basa en utilizar nanopartículas de oro (AuNPs) modificadas con un aptámero-horquilla biotinilado, molécula que cambia su forma espacial cuando se une selectivamente al CEA, dejando expuesta una biotina, antes escondida. Esta biotina es la que será reconocida por estreptavidinas presentes en la tira de flujo lateral, haciendo que las nanopartículas se queden retenidas en caso haya CEA en la muestra y así sea posible monitorear cambios en las propiedades ópticas, mediante 3 técnicas diferentes, convirtiéndolo en un sistema multidetección, que le da mayor versatilidad al sensor. Así, haciendo uso de nuevas tecnologías se propone la obtención de un sensor sensible, fácil de preparar y de utilizar, de bajo costo y cuyos resultados pueden obtenerse mediante el uso de equipos accesibles, incluso portátiles, lo que hará que esta estrategia sea atractiva y cumpla las expectativas para ser implementada en análisis rutinarios para detección.
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