LAB.Virtual. Introducció

Next

Hola, Investigador/aNecessitem urgentment la teva experiència per abordar un dels nostres casos més desafiadors: un pacient amb Alzheimer que ha presentat un deteriorament cognitiu significatiu. Aquí tens les dades mèdiques del pacient i els resultats dels nostres darrers estudis. Junts, podem explorar possibles enfocaments per millorar la seva qualitat de vida.

BHC

• Nom: Joan Garcia López
• Edat: 79 anys
• Sexe: Masculí
• Data de naixement: 15/03/1945
• Data d'ingrés: 03/10/2024

• Malaltia d'Alzheimer (Estadi Avançat)
• Etiologia: Degenerativa

Historial Clínic:

• Progressiva pèrdua de memòria i capacitats cognitives des de fa aproximadament 8 anys.
• Incapacitat per reconèixer familiars propers i per realitzar tasques diàries bàsiques.
• Desorientació temporal i espacial.
• Canvis d'humor, apatia i dificultats de comunicació.

Next

BHC

• Tractament Actual:
• Donepezil: 10 mg/dia (Alentidor del deteriomanet cognitiu).
• Memantina: 20 mg/dia (Modulador del receptor NMDA, reduirdor de la sobreacumulació neuronal evitant dany i mort de les neurones).

• Suport nutricional: Dieta específica per a persones amb Alzheimer.
• Fisioteràpia i atenció continuada: Per a la mobilitat i suport funcional.
• Cures pal·liatives: Per al control de símptomes associats amb el final de la vida.

Next

Next

L'Alzheimer és la malaltia neurodegenerativa més comuna a tot el món, provocant entre el 60% i el 70% dels casos de demència. Les característiques neuropatològiques i neuroquímiques de la malaltia d'Alzheimer inclouen la pèrdua sinàptica i la mort neuronal selectiva, una disminució de neurotransmissors específics. El que provoca una pèrdua progressiva de la memòria i capacitats cognitives, a més com has pogut observar, altres problemes per dur a terme tasques amb normalitat o canvis d'humors greus.

BHC

Next

Aquí et presento algunes de les proves realitzades per comprobar la perdua cognitiva i de la funció neurnal.

Electroencefalografia (EEG) Activitat neuronal molt baixa i lentitud generalitzada del ritme cerebral.

Joan

Persona sana

La baixa concentració de proteïna B-amiloide al líquid cefalorraquidi ens indica que la proteïna beta-amiloide s'ha acumulat massivament, i per això n'hi ha menys quantitat en circulació al líquid cefalorraquidi.

Proteïna B-amiloide Valor normal: >500 pg/ml

• Molt reduïda (indicatiu d'una forta deposició cerebral).

• Valor normal: 80-120 pg/mL
• Elevada (marcador de neurodegeneració).

PET amb marcador per B-amiloide

Elevada acumulació de B-amiloide en diverses regions del cervell, incloent el còrtex prefrontal, temporal i parietal.

BHC

Analisi líquid cefalorraquidi

Mostrar

Next

Next

Com pots observar, malgrat tots els fàrmacs subministrats, l’acumulació d'aquestes proteïnes al voltant les neurones segueix sent molt elevada el que produeix una greu pèrdua de la funció neuronal. En condicions normals, la proteïna precursora amiloide (APP) afavoreix el creixement i la supervivència de les neurones. Però en condicions patològiques, una mutació en l'APP genera un excés de proteïna β-amiloide, que es torna insoluble i s'agrega a les neurones , provocant toxicitat neuronal, apoptosi i disfunció.

Informació

AgrupacionsB-amiloide

B-amiloide

Els polímers poden agrupar-se i formar diferents tipus de conjunts com són les fibril·les. Aquestes fibril·les són el principal problema i al causant de la demència, ja que agrupant-se formen les plaques Aβ, disposicions organitzades de làmines apilades, formant estructures rígides i molt resistents, sent insolubles i agregant-se extracel·lularment al cervell.

Next

Next

Ara, incia la teva tasca com a investigador, desenvolupar una teràpia innovadora capaç de reduir l'acumulació de beta-amiloide i protegir les neurones, amb l'esperança de frenar aquesta devastadora malaltia i oferir una millor qualitat de vida al pacientRecorda, cada minut compta en la lluita contra aquesta malaltia. No podem permetre'ns perdre temps amb solucions que no siguin realment efectives..Confiem en les teves capacitats com a investigador, molta sort!Fins aviat.

El dia següent...

00:03

Next

La teva investigació ha començat, hauras d'obtenir l'informació necessaria per a poder generar una nova terapia pel tractaement d'aquesta demencia.

DIes: 1

El primer pas per a generar una solució és informar-te i obtenir idees per a idear-la. On pots anar?

BIG DATA COMPUTERS

LABORATORIS

DIes: 1

Bona decisió, una de les millors opcions per a obtenir respostes en la investigació dins del laboratori, cooperant amb altres investigadors que poden afavorir la teva investigació.

Next

DIes: 1

Cres que aquí encara no pots fer-hi res, torna enrere i busca una altra opció...

Torna

DIes: 1

Soc el Marc Vilanova,Investigador d'un dels grups de recerca del centre, he sentit a dir que estàs intentant buscar una solució pel tractament de l'alzheimer, crec que et puc ajudar.

Next

Durant el llarg de la setmana hi ha un seguit de conferències a les quals com a investigador del centre tens accés. He seleccionat aquelles que podrien ajudar-te, pensa bé quina podria ser la millor opció recorda que el temps és or.

Next

Teràpia amb antioxidants genèrics

Inhibidors d'enzims inespecífics

Teràpia gènica amb vectors virals no específics

Estimació de la neuroplasticitat

Vacunes basades en proteïnes amiloides

Nanocarriers: Innovacions en Teràpies Dirigides

Escull a quina conferència vols assistir per informar-te i trobar una solució per la teva investigació:

Teràpia amb antioxidants genèrics

Inhibidors d'enzims inespecífics

Teràpia gènica amb vectors virals no específics

Estimació de la neuroplasticitat

Vacunes basades en proteïnes amiloides

Nanocarriers: Innovacions en Teràpies Dirigides

Després d'un llarg dia de conferència, te n'adones que tot i que els antioxidants poden reduir l'estrès oxidatiu, no tenen una acció específica sobre les plaques beta-amiloides, i l'eficàcia clínica ha estat molt limitada. Per tant, aquesta solució no abordaria el problema fonamental...

Next

00:03

Després d'un llarg dia de conferència, te n'adones que tot i que inhibir aquest procés pot semblar lògic, interferir amb enzims inespecífics pot tenir efectes secundaris greus perquè aquestes enzims tenen altres funcions crucials al cervell i el cos. Això podria provocar efectes tòxics en altres vies metabòliques.

Next

00:03

Després d'un llarg dia de conferència, te n'adones que tot i que la teràpia gènica és innovadora, els vectors virals actuals no poden entrar-hi al cervell de manera efectiva. A més, podrien causar una resposta immunològica adversa, amb pocs resultats demostrats en assaigs clínics per l'Alzheimer.

Next

00:03

Després d'un llarg dia de conferència, te n'adones que encara que aquestes tècniques poden millorar la plasticitat sinàptica en altres malalties, no tenen un impacte directe en l’eliminació o reducció de les plaques beta-amiloides. No seria una solució directa al problema.

Next

00:03

Després d'un llarg dia de conferència, te n'adones que encara que aquesta idea sembla prometedora, molts assaigs clínics de vacunes han fracassat o han generat efectes secundaris, com inflamació cerebral. A més, l'eliminació de plaques no sempre millora la funció cognitiva ni deté la progressió de la malaltia.

Next

00:03

Aquesta conferència no t'ha proporcionat una solució, òptima, has perdut un dia de la teva investigació. Creus que d'una altra et podrà ajudar?

Teràpia amb antioxidants genèrics

Inhibidors d'enzims inespecífics

Teràpia gènica amb vectors virals no específics

Estimació de la neuroplasticitat

Vacunes basades en proteïnes amiloides

Nanocarriers: Innovacions en Teràpies Dirigides

Després d'un altre dia de conferència, te n'adones que tot i que els antioxidants poden reduir l'estrès oxidatiu, no tenen una acció específica sobre les plaques beta-amiloides, i l'eficàcia clínica ha estat molt limitada. Per tant, aquesta solució no abordaria el problema fonamental...

Next

00:03

Després d'un altre dia de conferència, te n'adones que tot i que inhibir aquest procés pot semblar lògic, interferir amb enzims inespecífics pot tenir efectes secundaris greus perquè aquestes enzims tenen altres funcions crucials al cervell i el cos. Això podria provocar efectes tòxics en altres vies metabòliques.

Next

00:03

Després d'un altre dia de conferència, te n'adones que tot i que la teràpia gènica és innovadora, els vectors virals actuals no tenen una especificitat adequada per entrar-hi al cervell manera efectiva. A més, podrien causar una resposta immunològica adversa, amb pocs resultats demostrats en assaigs clínics per l'Alzheimer.

Next

00:03

Després d'un altre dia de conferència, te n'adones que encara que aquestes tècniques poden millorar la plasticitat sinàptica en altres malalties, no tenen un impacte directe en l’eliminació o reducció de les plaques beta-amiloides. No seria una solució directa al problema.

Next

00:03

Després d'un altre dia de conferència, te n'adones que encara que aquesta idea sembla prometedora, molts assaigs clínics de vacunes han fracassat o han generat efectes secundaris, com inflamació cerebral. A més, l'eliminació de plaques no sempre millora la funció cognitiva ni deté la progressió de la malaltia.

Next

00:03

He vist que has perdut tres dies de feina triant conferències que no t'ofereixen una solució prou prometedora ni eficaç. Per què no proves amb la conferència sobre Nanocarriers? He sentit que és una molt bona opció com a teràpia innovadora...

Nanocarriers: Innovacions en Teràpies Dirigides

DIes:

00:04

00:01

Bon dia a tots, sóc el Samuel Sánchez, cap de l'equip d'investigadors Smart nano-bio-device.És un honor poder compartir avui el nostre progrés en l'ús de nanopartícules per a teràpies dirigides.

Next

DIes:

La convergència entre la tecnologia i la medicina ha donat lloc a l’emergència de noves fronteres terapèutiques. Un dels principals avenços és l'aplicació de la nanotecnologia en la medicina, permeten la creació de teràpies precises en l'àmbit molecular. Gràcies a aquesta disciplina és possible generar petits compartiments carregats de quantitats específiques de fàrmac, que poden dirigir-se a la zona afectada, minimitzant els efectes secundaris i millorant l'eficiència del tractament. Aquests petits vehicles coneguts com a nanopartícules són el futur i ja el present de la medicina moderna i del desenvolupament de noves teràpies dirigides i en la cura de malalties fins ara intractables.

Next

DIes:

Es coneix una nanopartícula com una partícula sòlides de mida nanomètrica, entre els 10-1000 nm. Aquestes tenen formes, grandàries i estructures diferents, en funció de la seva funció terapèutica. Aquest son sistemes on el fàrmac queda encapsulat dins, envoltat per una membrana de diferents materials i característiques, en funció de la zona o cèl·lula on ha d’alliberar el fàrmac.

DIes:

Distingim dos tipus de nanopartícules: els nanorobots i els nanocarriers, diferenciats per la seva funcionalització superficial, mecanisme de moviment i alliberament del fàrmac.

Nanocarrier

Nanorobot

Next

DIes:

Els nanorobots són aquelles nanopartícules que el seu moviment bé produint gràcies a diverses reaccions enzimàtiques produïdes a la seva superfície. A la seva membrana trobem diversos grups químics que reaccionen amb el medi produint un moviment en el compartiment. Aquest moviment pot ser dirigit en funció de la regió de la membrana on se situen.

Un dels experiments més recent amb aquest tipus de partícules, són els nanorobots que es desplacen gràcies a reaccions a través de l’orina, per l’eliminació de cèl·lules canceroses de bufeta.

• Robots autònoms i (auto)propulsats que corren per les nostres venes
• El repte és trobar el «combustible» que els faci imparables.

Next

Nanorobot

DIes:

Nanocarrier

Els nanocarriers, en canvi, són nanopartícules amb moviment no dirigit que es desplacen per tot l’organisme fins a trobar la zona afectada. A través de diversos anticossos situats a la seva membrana, s’adhereixen a estructures específiques de la regió on alliberen el fàrmac que contenen.

• Orgànics
• Inorgànics

Next

La manipulació de la superfície d’una nanopartícula es coneix com a “funcionalització de la superfície”. Aquesta juga un paper clau, a l'hora d'introduir marcador fluorescent, per comprovar si les nanopartícules han arribat a la zona afecta o bé per introduir anticossos per dirigir aquests petits compartiments. Aquests anticossos es coneixen com a lligands específics. Són la clau de l’efecte terapèutic, ja que distribueixen i dirigeixen la nanopartícula a la zona afectada, eliminant la majoria d’efectes secundaris.

Next

Diana terapèutica

Nanocarrier

ligands específics

DIes:

Crec que és el moment perfecte per fer una petita pausa per a un cafè al pati del recinte. Serà una bona oportunitat per compartir investigacions i noves idees terapèutiques. A la tornada, continuarem amb les possibles estructures i materials d'aquests innovadors vehicles.

Next

DIes:

Ves al pati i busca l'investigador Samuel Sánchez per demanar-li ajuda per a la investigació

DIes:

Les nanopartícules com a vehicles terapèutics han avançat molt, però els nanocarriers semblen ser més eficients pel que fa a la distribució dirigida de fàrmacs.

Tens raó, els nanocarriers tenen més flexibilitat en el control de l'alliberament de fàrmacs. Podem modificar la seva superfície perquè responguin a estímuls específics com el pH

És interessant com aquestes tecnologies poden superar barreres biològiques que impedeixen la teràpia en zones específiques. Quin podria ser el seu impediment?

Aquí no hi és el Samuel busca'l en un altre lloc

Next

Tens raó, els nanocarriers tenen més flexibilitat en el control de l'alliberament de fàrmacs. Podem modificar la seva superfície perquè responguin a estímuls específics com el pH

La idea de moure nanorobots a través de l'orina per atacar cèl·lules canceroses a la bufeta és fascinant. Com creieu que poden controlar-se amb tanta precisió?"

A més, el fet que puguin autodestruir-se després de completar la seva tasca redueix el risc d'efectes secundaris prolongats.

Aquí no hi és el Samuel busca'l en un altre lloc

Next

"I què en penseu dels nous materials per a les nanopartícules? L'ús de polímers biodegradables sembla prometedor per evitar toxicitat a llarg termin

"Estem veient un canvi radical en la manera com abordem el càncer amb nanopartícules. La possibilitat de dirigir fàrmacs directament a les cèl·lules canceroses redueix molt els efectes adversos.

Sembla que aquí tampoc hi és el Samuel busca'l en un altre lloc

Next

Exacte, i també permeten alliberar els fàrmacs de manera controlada durant un període de temps prolongat, augmentant l'eficàcia

És veritat, però el repte és assegurar que no danyin els teixits sans durant el procés. Aquí és on entra el disseny dels sensors integrats en els nanorobots

Aquí no hi és el Samuel busca'l en un altre lloc

He llegit sobre nanorobots que es poden programar per localitzar cèl·lules canceroses i atacar-les directament. La precisió que tenen és increïble

Next

També crec que podem explorar la possibilitat d’utilitzar-los en combinació amb altres teràpies, com la immunoteràpia, per potenciar els resultats.

Interessant, i heu provat d’afegir-hi pèptids específics per millorar l’afinitat amb les cèl·lules tumorals?

He estat treballant en la modificació de la superfície de les nanopartícules per augmentar-ne la biodisponibilitat. Les partícules poden passar desapercebudes pel sistema immunitari amb certs recobriments

Sí, i hem tingut bons resultats. Tot i això, encara hem de millorar la seva estabilitat a llarg termini dins del corrent sanguini

Sembla que aquí tampoc hi és el Samuel busca'l en un altre lloc

Next

DIes:

Next

Abans de començar, pensa en la següent idea.. les nanopartícules són petites, però els problemes que resolen són gegants! Si mai us sentiu aclaparats pel tamany de les vostres molècules, penseu que, com jo, al laboratori no importa si ets gran o petit, sinó com funcionis!

DIes:

Escull el que fer:

Rius per la broma, malgrat que no t'ha fet gràcia

No t'ha fet cap gràcia la broma, no presentes cap reacció

DIes:

Next

...Si has vingut a veure'm necessitaràs alguna cosa com tots els altres investigadors...

DIes:

Bé...Estic investigant en una nova teràpia que pugui ser més efectiva pel tractament de l'alzheimer, l'ús d'aquestes nanopartícules penso que em podria ajudar...

DIes:

Queda't , perquè a continuació de la conferència tractaré els temes que necessites: la mida, la funcionalització de la superfície, el material relacionat amb la biocompatibilitat i la toxicitat. Per la teva investigació, hauries de buscar el professor Martin Lauritzen. Si no ets massa pesat, ell et podria explicar la BBB, que ja hauries de conèixer, però que sembla que no ho has fet. En fi, jo em vaig; fins un altre!

Next

DIes:

Next

Sabia que et faria gràcia, que t'ha semblat aquests nous mètodes?

DIes:

He de dir que la teva presentació sobre els nanocarriers m'ha deixat molt impressionat. Crec que és justament el que necessitem per abordar algunes de les limitacions actuals que presentem al realitzar algunes terapies pel tractament de l'Alzheiemer

Vull destacar que la teva presentació sobre els nanocarriers m'ha impactat molt. Considero que representa una solució perfecta per superar algunes de les barreres que actualment trobem en les teràpies per al tractament de l'Alzheimer.

DIes:

Estic encantat que t'interessi aquesta línia d'investigació. Si el teu propòsit és desenvolupar una nanopartícula per al tractament de l'Alzheimer, el primer que hem de considerar és la funcionalització d'aquestes partícules perquè puguin travessar la barrera hematoencefàlica i dirigir-se específicament a les cèl·lules afectades. Això inclou triar materials biocompatibles i seleccionar molècules de reconeixement, com pèptids o anticossos, que es puguin unir a la proteïna beta-amiloide. A la tornada de la pausa, us presentaré totes les característiques que hem treballat fins ara per dissenyar la nanopartícula més eficient possible. Com a mida, la funcionalització de la superfície, el material relacionat amb la biocompatibilitat i la toxicitat Ens retrobem a dins!

Next

DIes:

"Però espera! Abans de marxar, et recomano que parlis amb un dels investigadors presents en aquesta conferència, el Prof. Martin Lauritzen de la Universitat de Copenhaguen. Ell ha estudiat a fons la barrera hematoencefàlica (BBB), la protecció natural del cervell. Serà crucial que t'informis bé sobre aquesta barrera, ja que el teu nanocarrier haurà de travessar-la per poder exercir el seu efecte terapèutic dins del sistema nerviós. El trobarás sentat tot sol amb el seu quadern llegint les seves anotacions.

Next

DIes:

Busca al Prof. Martin Lauritzen

DIes:

Crec que necessites la meva ajuda. T'he vist parlant amb l'investigador Samuel Sánchez i has vingut ràpidament a parlar amb mi. Dóna'm un moment, que acabo d'omplir els meus apunts...

Next

Next

Apunts BBB

DIes:

Per la teva cara, crec que era el que necessitaves. Ja, ja, ja! Per entendre la barrera hematoencefàlica, has d'entendre que aquesta protegeix l'òrgan més important del nostre cos: el cervell. Per tant, la permeabilitat d'aquesta serà molt específica

Next

DIes:

La barrera hematoencefàlica, també coneguda com a BBB per les seves sigles en anglès, blood brain barrier. És una barrera física i metabòlica que limita el transport de molècules, ions i cèl·lules entre la sang i el i els teixits neuronals. Amb la finalitat d'obtenir l'estabilitat i la protecció del sistema nerviós central (SNC). La BBB està formada principalment per cèl·lules endotelials estretament unides que dificulten el transport de substàncies a través d'ella.

Next

DIes:

La BBB regula estretament l'homeòstasi del SNC, fent possible una funció neuronal adequada a més de protegir el SNC de toxines, patògens o malalties. Molts científics afirmant que la BBB és una barrera quasi impenetrable pel fet que recobreix l'òrgan més important del nostre cos, el cervell. Al que dificulta als investigadors per trobar fàrmacs que puguin penetrar i arribar a l’encèfal.

Next

DIes:

Les nanopartícules exploten tant mecanismes de transport actiu com passiu, incloent-hi la difusió passiva, el transport mediant transportadors i la transcitosi, per tant, presenten una gran gamma de mecanismes per superar la BBB, deguda la seva escassa mida. Com ha explicat anteriorment el Samuel la funcionalització de superfície d'aquests vehicles permet la via més comuna per superar la barrera, el transport mediada per transportadors.

Next

DIes:

Crec que ja coneixes totes les característiques necessàries per a qualsevol investigació relacionada amb aquesta barrera gairebé impenetrable. Ara és hora de tornar a la conferència; el Samuel explicarà propietats essencials per a qualsevol recerca amb nanopartícules, i crec que et podria ajudar.

Esto es un párrafo listo para contener creatividad, experiencias e historias geniales.

DIes:

Next

Ho sento, la sessió ja ha acabat i ara haig de tancar.

Esto es un párrafo listo para contener creatividad, experiencias e historias geniales.

Com que s'ha acabat! Perdona, m'hauré entretingut moltíssim amb l'explicació de la BBB. Hauràs de recuperar la informació pel teu compte per continuar amb la teva investigació. La investigació també consisteix a perseverar, investigar per compte propi i, de vegades, descobrir alguna cosa inesperada. Qui sap, potser aquesta situació t'acosti encara més al que estàs buscant.

DIes:

Next

Esto es un párrafo listo para contener creatividad, experiencias e historias geniales.

Torna al teu laboratori i continua amb la teva investigació. Sigues perseverant i no deixis de creure ni confiar en les teves capacitats. Molta sort!

DIes:

Next

El dia següent...

00:03

Caracteristiques a investigar de les nanopartícules

Ja coneixes les nanopartícules; ara hauràs d'investigar les característiques que en Samuel et va presentar. Recordes quines eren?

Planifica la teva investigació seleccionant aquelles característiques presentades per en Samuel que vols estudiar.

Ja has seleccionat les tres característiques essencials per a la formació de la nanopartícula. Comença a investigar-les!

DIes

Next

funcionalització de la superfície

materials biocompatibles

Conductivitat elèctrica

Temperatura de fusió

mida

Temperatura de fusió

DIes

Utilitzant mecanismes com Calorímetre diferencial d'escanneig (DSC), tècnica que mesura les variacions en calor que acompanyen els canvis de fase (com el fusió) en una mostra a mesura que se sotmet a una variació controlada de temperatura.

Has arribat a la conclusió que has perdut tot un dia preparant mostres, ja que encara que és una propietat material, no és rellevant per a l'estudi de nanopartícules dins del cos humà, ja que treballen en condicions fisiològiques.

Next

Conductivitat elèctrica

DIes

Utilitzant mecanismes com l'Espectroscòpia d'impedància, tècnica permet mesurar la resposta d'un material a un camp elèctric. S'utilitza per caracteritzar les propietats elèctriques de materials, incloent nanopartícules, a diferents freqüències.

Next

Després d'haver realitzat proves per comprovar la conductivitat elèctrica, has arribat a la conclusió que aquesta és una característica que sovint es considera en materials, però no és essencial per a nanopartícules dissenyades per a interaccions biològiques. Per tant, has malgastat un dia en la teva investigació.

Caracteristiques a investigar de les nanopartícules

Planifica la teva investigació seleccionant aquelles característiques presentades per en Samuel que vols estudiar.

Has perdut un dia molt important d'investigació, estàs més lluny de generar una teràpia en el menor temps possible. Recorda les característiques esmentades per l'investigador.

DIes

Next

funcionalització de la superfície

materials biocompatibles

Conductivitat elèctrica

Temperatura de fusió

mida

Temperatura de fusió

DIes

Utilitzant mecanismes com Calorímetre diferencial d'escanneig (DSC), tècnica que mesura les variacions en calor que acompanyen els canvis de fase (com el fusió) en una mostra a mesura que se sotmet a una variació controlada de temperatura.

Has arribat a la conclusió que has perdut tot un dia preparant mostres, ja que encara que és una propietat material, no és rellevant per a l'estudi de nanopartícules dins del cos humà, ja que treballen en condicions fisiològiques.

Next

Conductivitat elèctrica

DIes

Utilitzant mecanismes com l'Espectroscòpia d'impedància, tècnica permet mesurar la resposta d'un material a un camp elèctric. S'utilitza per caracteritzar les propietats elèctriques de materials, incloent nanopartícules, a diferents freqüències.

Next

Després d'haver realitzat proves per comprovar la conductivitat elèctrica, has arribat a la conclusió que aquesta és una característica que sovint es considera en materials, però no és essencial per a nanopartícules dissenyades per a interaccions biològiques. Per tant, has malgastat un dia en la teva investigació.

Caracteristiques a investigar de les nanopartícules

Planifica la teva investigació seleccionant aquelles característiques presentades per en Samuel que vols estudiar.

Ja has perdut dos dies d'investigació. La feina d'un bon investigador també consisteix a estar atent a les investigacions d'altres companys, ja que poden ser-te molt útils.

DIes

Next

funcionalització de la superfície

materials biocompatibles

Conductivitat elèctrica

Temperatura de fusió

mida

DIes: 1

La primera característica a treballar són els materials. Pensa què pots fer per determinar-la.

BIG DATA COMPUTERS

LABORATORIS

Torna

DIes

No tinguis pressa, velocista... Encara no coneixes les possibilitats. Recordes quina és la primera tasca d'un investigador? Informar-te. Pensa on podries aconseguir la informació que necessites.

DIes: 1

Torna

BIG DATA RESERCH

PARC CIENTÍFIC DE BARCELONA

Nanomedice

Neurology

Oncology

Farmaceutic

Nanomedice

Articles:

Nanomedicine Tumor Targeting.

Nanomedicine Tumor Targeting. Lammers T. Adv Mater. 2024 Jun;36(26):e2312169. doi: 10.1002/adma.202312169. Epub 2024 Apr 12.

Nanomedicine in autoimmunity

Clemente-Casares X, Santamaria P. Immunol Lett. 2014 Mar-Apr;158(1-2):167-74. doi: 10.1016/j.imlet.2013.12.018. Epub 2014 Jan 6.

Antibacterial nanomedicine

Xavier Clemente-Casares 1, Pere Santamaria 2 2014 Mar-Apr;158(1-2):167-74. doi: 10.1016/j.imlet.2013.12.018.

Nanomedicine in neurodegenerative disseases

Armand Santiago 1, IBEC 2024 Nov-Dec;158(1-2):167-74. doi: 10.1016/j.imlet.2024.07.26

Nanomedicine in neurodegenerative disseases

Armand Santiago 1, IBEC 2024 Nov-Dec;158(1-2):167-74. doi: 10.1016/j.imlet.2024.07.26

Abstract:

Neurodegenerative diseases such as Alzheimer’s, Parkinson’s, and Huntington’s disease are challenging to treat due to the Blood-Brain Barrier (BBB), which restricts drug entry into the brain. Nanomedicine offers innovative solutions, with nanoparticles (NPs) designed to cross the BBB in a controlled manner and target specific cells. These NPs improve drug bioavailability, minimize side effects, and increase treatment safety. This study explores advances in NP design for drug delivery in neurodegenerative disease therapies.

Sections:

This section introduces major neurodegenerative diseases, such as Alzheimer’s and Parkinson’s, highlighting their impact on patients and the urgent need for effective treatments, setting the context for innovative drug delivery approaches.

This section discusses the BBB's role as a selective barrier that limits drug entry into the brain, emphasizing the challenges it poses for treating neurodegenerative diseases.

This section presents nanomedicine as a promising approach to drug delivery, focusing on the advantages of nanoparticles (NPs) in enhancing drug targeting and minimizing side effects.

This combined section explores the design of nanoparticles for delivering therapies across the BBB, highlighting the importance of selecting biocompatible materials and surface functionalization to improve drug delivery efficacy.

1. Introduction and Neurodegenerative Diseases

2. Blood-Brain Barrier (BBB)

3. Nanomedicine

4. Nanoparticles (NPs) and Materials

Materials

Organic carriers

Polimerics nanoparticules

Nanoembulsions nanoparticles

Lipid nanoparticles

Polymeric nanoparticles and micelles are those formed by polymers ranging in size from 1 to 1000 nm. They have a core-shell structure, with an external shell surrounding an internal core, and hydrophilic polymers coating the surface. These polymers in the shell have an affinity for water, providing stability to the nanoparticles and preventing destabilization or aggregation. The core contains a polymer matrix that serves as a container to store the desired amount of drug.

Nanoparticles can be designed as vesicles, similar to those found inside cells, with a lipid bilayer that surrounds and stores the drug. Lipid nanoparticles typically consist of four main lipid components: phospholipids and cholesterol, which are necessary for particle formation and stability; and cationic or ionizable lipids, which enable binding with negatively charged nucleic acids, thereby increasing the drug load.

Polimeric

Lipid

Materials

Inorganic carriers

Gold/Silvernanoparticules

Carbonnanoestructures

Silica (mesoporosus)nanoparticles

The fabrication of nanoparticles using inorganic materials, such as metals and metal oxides, was crucial in pioneering targeted nanoparticle therapies. Their introduction was essential in opening doors in this field of research, enabling treatments for diseases that previously lacked effective cures.

Nanocarriers made from materials such as gold, silver, carbon, and silica have emerged as promising options in the field of nanomedicine due to their unique properties and versatility. These materials can encapsulate and transport drugs, enabling more precise and targeted therapies for specific cells or tissues. Among them, silica stands out for its application in biomedicine, as it offers a mesoporous structure that facilitates controlled drug loading and release. This structure makes it a key candidate for advanced research in nanocarrier development.

Inorganic

Gold/Silver/Carbon/Silica

properties

00:05

error in the system

00:05

properties

Next

?

?

?

?

Sembla que hi ha hagut una errada al sistema central i han desaparegut un parell de dades de la base general. Hauràs de trobar-les per tu mateix

DIes: 1

Ja has vist que dur a terme un experiment no és una tasca gens fàcil; la quantitat d'informació prèvia és importantíssima per a l'obtenció de resultats. Ara et toca experimentar i trobar la millor nanopartícula terapèutica possible.

DIes

Recorda quines propietats de cada material no coneixes a causa de l'error del sistema. Et deixo un resum amb les propietats que sí que coneixes al final de la taula. Ara hauràs de buscar les altres mitjançant l'estudi de cultius cel·lulars.

Next

Estudi dels materials

Estudi dels materials

Per a l'estudi d'un medi de cultiu, necessites introduir-lo dins d'un matràs de cultiu cel·lular, on hauràs d'afegir medi de cultiu/creixement. Aquest medi proporciona els nutrients essencials, factors de creixement i condicions fisiològiques necessàries perquè les cèl·lules puguin sobreviure i proliferar fora del seu entorn natural.

Next

Resum

Estudi dels materials

A través d'una pipeta, introdueix suficient DMEN per al creixement òptim de les cèl·lules(fes click a la pipeta per arrosegar-la)

Abans has d'introduir la punta a la pipeta; arrossega la pipeta cap a la punta i fes clic en aquesta per introduir-la.

Resum

Estudi dels materials

Next

Obre el tap del frasc amb medi de cultiu i omple el matràs de cultiu cel·lular amb el medi de creixement utilitzant la pipeta.

Resum

Omple el matràs de cultiu cel·lular amb el medi de creixement utilitzant la pipeta.

Una vegada arrosseguis la pipeta dins del frasc de cultiu, diposita-la fent clic al matràs.

Estudi dels materials

Next

Ja tens tots els teus matrassos amb el medi de creixement; és l'hora d'introduir les cèl·lules al seu interior."

Resum

Has d'estalviar temps; utilitza les dues cèl·lules més relacionades amb el teu experiment.

Has d'estalviar temps; utilitza les dues cèl·lules més relacionades amb el teu experiment.

Has d'estalviar temps; utilitza les dues cèl·lules més relacionades amb el teu experiment.

Selecciona dues de les cèl·lules necessaries per a probar la biocompatibilidad, citotoxicitat, biodegradabilitat i els risc d'acumulació

Next

Next

Resum

NEURONAL cells

ENDOTELIAL cells

CONNECTIVE cells

MUSCULAR cells

MACROPHAGES cells

neuronal

endotelial

Arrossegua la pipeta des del tub amb les cèl·lules fins al matràs; per introduir les cèl·lules, fes clic al matràs.

Introdueix les cèl·lules dins del matràs de cultiu de manera que quedin ben repartides.

Next

Resum

Control:

És hora d'introduir les diverses nanopartícules. Recorda que per a cada experiment has de tenir diverses rèpliques i una de control. Aquí et presento tot el teu equip; prepara tot el material, no és una tasca gens fàcil. Has perdut tot el dia en preparar-ho.

Next

Resum

Matrassos amb cèl·lules endotelials de control.

Matrassos amb cèl·lules neuronals de control.

x12 matrassos endotelials

x12 matrassos neuronals

Comença distribuint les nanopartícules lipidiques als primersmatrassos que contenen neurones.

Arrossega la pipeta dins del tub i fes clic a les nanopartícules per agafar-les amb la pipeta. Seguidament, torna a fer clic al matràs per dipositar-les. Recorda l'ús de rèpliques: per a cada nanopartícula, hi ha d'haver-hi tres matrassos amb nanopartícules.

Resum

Arrossega la pipeta dins del tub i fes doble clic a les nmnanoparticulles per agafar-ho amb la pipeta seguidament torna a fer clicl al patras per dipositar-les. Recorda l'ús de rèpliques: per a cada nanopartícula, hi ha d'haver-hi tres matrassos amb nanopartícules.

Elimina la punta carregada amb nanopartícules i col·loca'n una de nova per introduir les següents nanopartícules d'or. Fent clicl dins la caixa de puntes

Comença distribuint les nanopartícules als matrassos que contenen neurones.

Resum

Resum

Carrega la pipeta fent clic a les nanopartícules d'or; seguidament, introdueix-les al segon matràs fent-hi clic.

Arrossega la pipeta dins del tub i fes doble clic a les nmnanoparticulles per agafar-ho amb la pipeta seguidament torna a fer clicl al patras per dipositar-les. Recorda l'ús de rèpliques: per a cada nanopartícula, hi ha d'haver-hi tres matrassos amb nanopartícules.

Elimina la punta carregada amb nanopartícules i col·loca'n una de nova per introduir les següents nanopartícules d'or. Fent clicl dins la caixa de puntes

Comença distribuint les nanopartícules als matrassos que contenen neurones.

Resum

Resum

Carrega la pipeta fent clic a les nanopartícules de carboni; seguidament, introdueix-les al tercer matràs fent-hi clic.

Arrossega la pipeta dins del tub i fes doble clic a les nmnanoparticulles per agafar-ho amb la pipeta seguidament torna a fer clicl al patras per dipositar-les. Recorda l'ús de rèpliques: per a cada nanopartícula, hi ha d'haver-hi tres matrassos amb nanopartícules.

Elimina la punta carregada amb nanopartícules i col·loca'n una de nova per introduir les següents nanopartícules d'or. Fent clicl dins la caixa de puntes

Comença distribuint les nanopartícules als matrassos que contenen neurones.

Resum

Carrega la pipeta fent clic a les nanopartícules de Silice; seguidament, introdueix-les al últim matràs fent-hi clic.

Resum

Arrossega la pipeta dins del tub i fes doble clic a les nmnanoparticulles per agafar-ho amb la pipeta seguidament torna a fer clicl al patras per dipositar-les. Recorda l'ús de rèpliques: per a cada nanopartícula, hi ha d'haver-hi tres matrassos amb nanopartícules.

Elimina la punta carregada amb nanopartícules i col·loca'n una de nova per introduir les següents nanopartícules d'or. Fent clicl dins la caixa de puntes

Comença distribuint les nanopartícules als matrassos que contenen neurones.

Resum

Control:

Després d'un llarg dia de treball, ja tens tots els matrassos preparats amb les nanopartícules per observar com reaccionen. Amb el pas dels dies, podràs veure com les cèl·lules a l'interior interactuen i reaccionen amb les nanopartícules.

Next

Resum

Matrassos amb cèl·lules endotelials de control.

Matrassos amb cèl·lules neuronals de control.

x12 matrassos endotelials

x12 matrassos neuronals

00:05

"Set dies després, tornes al laboratori per observar com han interactuat les cèl·lules de cultiu amb els diferents materials de les nanopartícules.

És hora d'observar el creixement i desenvolupament de les cèl·lules. Compara les teves mostres amb la prova de control i extreu les teves pròpies conclusions. Utilitza el microscopi per analitzar la mostra de neurones de control.

Resum

Ja has pogut observar com les cèl·lules de control han crescut sanes. Ara és hora de comprovar els altres matrassos per veure com han crescut en contacte amb les nanopartícules.

Next

Com hauries de saber, les nanopartícules no són visibles a través del microscopi òptic; per observar-les, s'ha d'utilitzar un microscopi electrònic de transmissió. Per tant, observa la presència de nanopartícules a la cèl·lula i l'estat de les cèl·lules. Fes clic al matràs que vulguis observar, começa per les mostres neuronals

Resum

Next

Next

Next

Next

Continua observant totes les mostres neuronals. En acabar, fes clic al microscopi per tornar a utilitzar l'òptic.

Resum

Seguidament, també és important analitzar les cèl·lules endotelials. Recorda que tindran una funció excepcional en el teu experiment degut al paper de la barrera hematoencefàlica. Analitza les cèl·lules de control fent clic al microscopi òptic

Resum

Next

Analitza les mostres de cèl·lules endotelials tant amb el microscopi òptic com amb l'electrònic. Compara-les amb la mostra de control i extreu-ne les teves pròpies conclusions. Fes clic al matràs per analitzar les cèl·lules que desitgis.

Resum

Next

Next

Next

Next

Continua observant totes les mostres neuronals. EEn acabar, fes clic al microscopi per apagar-lo i guardar-lo.

Resum

Amb l'últim experiment hauria de ser possible que coneguis les característiques dels materials que no apareixen a la taula. Seguidament, no només és important l'estudi del material d'una nanopartícula, sinó també de la seva mida.

DIes

• Vitamina C
• Vitamina E

Dirigida per Martin O. Bergö, suggereixen l'ús d'antioxidants com la vitamina C o E per combatre l'estrès oxidatiu i millorar la salut neuronal.

Karolinska Institutet (Suècia)

Teràpia amb antioxidants genèrics

transport actiu

difusió facilitada

transport passiu

• requereix energia

• a través del seu gradient

• procés altament selectiu

• substàncies:

• glucosa, aminoàcids o ions i certes vitamines.

• no necessita energia

• procés altament selectiu

• Substàncies

• gràcies a un descens de concentració

• no necessita energia

• Substàncies

• molècules petites no polars, com certs gasos (O₂, CO₂).

• no saturable

• requereix la presència de transportadors

• molècules liposolubles, àcids grassos lliures i algunes hormones esteroidals.

• tots dos són processos saturables. Una una vegada que tots els transportadors estan ocupats, no es poden transportar més molècules, independentment de la seva concentració en el plasma.

Els transportadors són proteïnes integrals de la membrana. Gràcies a aquests transportadors poden travessar molècules de gran mida, que no podrien travessar-hi per difusió facilitada. Com són els transportadors/receptors de transferrina

renderització proteica

Pèptid d’uns 36 a 45 aminoàcids de longitud, depenen del lloc del tall de l’APPEn la seva forma com a polímer, pot adoptar diverses conformacions, és a dir estructures d’hèlix α, però té tendència a formar lamines-β antipares quan s’agreguen.L’estructura secundària de la β-amiloide en condicions normals, es replega en forma de proteïna globular sent així hidrosoluble i presentant la capacitat de dissipar-se gràcies a reaccions dins del cervell. En condicions patològiques aquesta tendeix a patir un mal plegament el que promou la seva oligomeració.

Estructura primària:

Estructura secundària:

Estructura terciària:

Sessió finalitzada fa 5 minuts.

IBEC(Instiut de bioengenyeria de Catalunya)

Nanocarriers: Innovacions en Teràpies Dirigides

Introduir les teràpies dirigides i l'alliberament controlat de fàrmac

a través de l'ús de nanocarriers per a l'administració específica de fàrmacs en el tractament de l'Alzheimer

La bbb es troba constituïda per un conjunt de tres barreres, els glicocàlixs endotelials primera barrera en contacte amb la sang. Juntament amb la segona, l'endoteli, que formen la primera barrera per a molècules de gran mida. La tercera, última defensa propera al cervell, els peus terminals dels astròcits.

Capa més externa de la barrera en contacte amb la sang, gel complex situat entre la sang i les cèl·lules endotelials, sent una de les primeres barreres que contribueix en la selecció selectiva de la BBB.format per glicoproteïnes i proteoglicans, formen una mena de pèls que cobreixen tota la superfície. En els seus extrems trobem uns polímers carregats negativament, la qual cosa repel·leix substàncies amb càrrega negativa. A més impedeix la permeabilitat de macromolècules

BBB

glicocàlixs endotelials

Peus terminals dels astròcits:

Els astròcits són cèl·lules glials del cervell que ajuden a la sinapsi nerviosa, a més aquest indueixen un seguit de propietats a la BBB, com al control del flux sanguini. Aquests detecten l’activitat neuronal i alliberant un seguit de molècules que són capaces de regular al diàmetre dels vasos sanguinis, a més de la resposta a un canvi de pressió arterial.

Endoteli

Una única capa de cèl·lules endotelials especialitzades recobreix els vasos sanguins del SNC, a diferència d’altres cèl·lules endotelials de barrera aquestes es troben interconnectades estretament per proteïnes d’unions estretes transmembrana el que provoca una selecció molt específica de les substàncies que poden penetrar la BBB.

perícits (Cèl·lules murals)

Les cèl·lules murals, també conegudes com a perícits són les cèl·lules que envolten els capil·lars sanguinis que formen l’endoteli.

Els capil·lars que formen el SNC es troben associats a una major quantitat d’aquestes cèl·lules que a la resta del cos, presentant una relació de perícits a cèl·lules endotelials d'1:4, sent la relació més alta de tot l'organisme.

• Mantenen les unions entre cèl·lules endotelials
• Contribueixen en la regulació del flux sanguini gràcies a la seva contracció i relaxació
• Ajusten la polarització dels peus vasculars dels astròcits al llarg de la paret capil·lar Provocant que diverses substàncies carregades polarment no penetrin cap al SNC.

Universitat Autònoma de Barcelona (UAB)

Teràpia gènica amb vectors virals no específics

Dirigit pel comite de bioseguretat de la UAB, proposen, utilitzar vectors virals per introduir gens que redueixin la producció de beta-amiloide.

Universitat de Barcelona (UB):

Inhibidors d'enzims inespecífics

Dirigida per José Antonio Del Río Fernández, el seu grup investiga el rol de l'APP, la proteina precursora i el seu rol en la malaltia. La seva proposta és desenvolupar inhibidors d'enzims que bloquegen el trencament de la proteïna precursora amiloide (APP) en beta-amiloide.

Aquest presenten grans avantatges a escala terapèutica, deguda la seva eficàcia, reducció d’efectes secundaris o la seva gran precisió:

Nanopartícules

• La mida d’aquests petits compartiments es pot manipular fàcilment per aconseguir una millor administració tan passiva com activa del fàrmac.
• Les característiques de la matriu poden ser manipulades fàcilment afavorint a l’eficàcia del tractament.
• La manipulació de la membrana de les nanopartícules controla l'alliberament del fàrmac, permetent una distribució específica a la zona afectada, millorar l'eficàcia i reduir efectes secundaris.
• La focalització específica, pot ser controlada a través de diverses reaccions químiques o mitjançant guia magnètica.

Next

Hospital Clínic Barcelona

Estimació de la neuroplasticitat

Sota la codirecció del Dr. Víctor Obach i Dr. Santiago Fernández, neuròlegs, i el Dr. Pedro Roldán i Dr. Jordi Rumià,Utilitzar estimulació elèctrica cerebral a través d'estímuls elèctrics, per millorar la neuroplasticitat i la funció sinàptica en pacients amb Alzheimer.

Harvard Medical School i el seu Centre de Recerca sobre l'Alzheimer

Vacunes basades en proteïnes amiloides

Dr. Dennis J. Selkoe, professor de neurologia i co-director del Centre de Recerca sobre Malalties Neurodegeneratives i el seu grup de científics aporten la idea inovadora de crear una vacuna que estimuli el sistema immune per atacar i eliminar plaques beta-amiloides.