Biomimetic Nanophotonic Sensors for Immunotherapy Evaluation

Resum

Aquesta tesi doctoral se centra en el desenvolupament de biosensors nanofotònics innovadors amb l'objectiu de millorar l'avaluació de les immunoteràpies per al càncer i les malalties infeccioses, especialment mitjançant l'ús d'anticossos monoclonals (mAbs). Els mètodes actuals per avaluar les interaccions dels mAbs amb cèl·lules immunitàries o patògens es basen en tècniques laborioses com els cultius cel·lulars i els assajos colorimètrics, fet que provoca retards en el desenvolupament de teràpies efectives i un augment dels costos. Per abordar aquestes limitacions, aquesta tesi introdueix biosensors nanofotònics avançats dissenyats per agilitzar i accelerar la selecció i l'avaluació dels mAbs, especialment com a inhibidors de punts de control immunitari o agents antivirals. La investigació posa èmfasi en la creació de biosensors sense marcadors i en temps real, capaços d'analitzar interaccions biomoleculars i cel·lulars. Aquests sensors, dissenyats per a l'ús en el punt d'atenció, ofereixen millores significatives respecte als mètodes tradicionals. El treball inclou la fabricació de nanostructures plasmòniques a partir d'or i plata i nanoresonadors dielèctrics de materials d'alt índex de refracció com el silici. Aquestes nanostructures funcionen com a sensors refractomètrics altament sensibles, capaços de detectar canvis mínims en l'índex de refracció que es produeixen durant les interaccions biomoleculars. A més, en aquesta tesi es desenvolupa un protocol nou de biofuncionalització que permet la formació de membranes cel·lulars artificials directament sobre la superfície del sensor. Utilitzant bicapas lipídiques, aquest enfocament biomimètic crea un microambient biològicament rellevant als sensors, permetent-los ancorar lligands i receptors específics. En imitar entorns cel·lulars naturals, els sensors proporcionen dades més fiables i biològicament precises. Aquest protocol millora la capacitat dels sensors per avaluar el potencial terapèutic dels mAbs i d'altres candidats d'immunoteràpia. S'exploren dues aplicacions específiques d'aquests biosensors: primer, en el cribratge de mAbs com a teràpies antivirals potencials, incloent tractaments per a la COVID-19. La capacitat d'avaluar ràpidament les interaccions dels mAbs amb les proteïnes virals ofereix avantatges crítics en la resposta a malalties infeccioses emergents. En segon lloc, els biosensors s'utilitzen per avaluar inhibidors de punts de control immunitari que actuen sobre la via PD-1, vital en la immunoteràpia del càncer. Aquests sensors contribueixen a avaluacions més ràpides i precises dels inhibidors, millorant el procés de selecció de candidats terapèutics i permetent tractaments del càncer més efectius. En conjunt, aquesta tesi representa un avenç significatiu en la tecnologia de biosensors nanofotònics, oferint mètodes més ràpids, senzills i fiables per avaluar mAbs i altres candidats terapèutics. Les innovacions tecnològiques en el disseny dels sensors i la funcionalització bioquímica presentades aquí tenen potencial per a una àmplia gamma d'aplicacions biomèdiques, incloent-hi el diagnòstic de precisió i la medicina personalitzada. En abordar els principals reptes en l'avaluació d'immunoteràpies, aquests biosensors nanofotònics estan preparats per convertir-se en eines essencials en la recerca biomèdica i el desenvolupament terapèutic del futur.

Data del Ajut	11 de nov. 2024
Idioma original	Anglès
Supervisor	Laura Lechuga Gómez (Director/a) & María Soler Aznar (Director/a)