Biomimetic Nanophotonic Sensors for Immunotherapy Evaluation

Resumen

Esta tesis doctoral se centra en el desarrollo de biosensores nanofotónicos innovadores destinados a mejorar la evaluación de inmunoterapias para el cáncer y las enfermedades infecciosas, especialmente a través del uso de anticuerpos monoclonales (mAbs). Los métodos actuales para evaluar las interacciones de los mAbs con células inmunitarias o patógenos dependen de técnicas laboriosas como los cultivos celulares y los ensayos colorimétricos, lo que provoca retrasos en el desarrollo de terapias eficaces y aumenta los costos. Para abordar estas limitaciones, esta tesis introduce biosensores nanofotónicos avanzados diseñados para agilizar y acelerar la selección y evaluación de mAbs, especialmente como inhibidores de puntos de control inmunitarios o agentes antivirales. La investigación enfatiza la creación de biosensores en tiempo real y sin etiquetas, capaces de analizar interacciones biomoleculares y celulares. Estos sensores, diseñados para su uso en el punto de atención, ofrecen mejoras significativas sobre los métodos tradicionales. El trabajo incluye la fabricación de nanoestructuras plasmónicas de oro y plata, así como nanoresonadores dieléctricos a partir de materiales de alto índice de refracción como el silicio. Estas nanoestructuras funcionan como sensores refractométricos de alta sensibilidad, capaces de detectar cambios mínimos en el índice de refracción que ocurren durante las interacciones biomoleculares. En esta tesis también se desarrolla un novedoso protocolo de biofuncionalización, que permite la formación de membranas celulares artificiales directamente sobre la superficie del sensor. Utilizando bicapas lipídicas, este enfoque biomimético crea un microambiente biológicamente relevante en los sensores, lo que les permite anclar ligandos y receptores específicos. Al imitar entornos celulares naturales, los sensores proporcionan datos más fiables y biológicamente precisos. Este protocolo mejora la capacidad de los sensores para evaluar el potencial terapéutico de los mAbs y otros candidatos de inmunoterapia. Se exploran dos aplicaciones específicas de estos biosensores: primero, en la selección de mAbs como posibles terapias antivirales, incluidas las para el tratamiento del COVID-19. La capacidad de evaluar rápidamente las interacciones de los mAbs con proteínas virales ofrece ventajas críticas para responder a enfermedades infecciosas emergentes. En segundo lugar, los biosensores se utilizan para evaluar inhibidores de puntos de control inmunitarios dirigidos a la vía PD-1, que es crucial en la inmunoterapia contra el cáncer. Estos sensores contribuyen a evaluaciones más rápidas y precisas de los inhibidores, mejorando el proceso de selección de candidatos terapéuticos y conduciendo a tratamientos contra el cáncer más efectivos. En general, esta tesis representa un avance significativo en la tecnología de biosensores nanofotónicos, ofreciendo métodos más rápidos, simples y fiables para evaluar mAbs y otros candidatos terapéuticos. Las innovaciones tecnológicas en el diseño de sensores y la funcionalización bioquímica presentadas aquí tienen potencial para una amplia gama de aplicaciones biomédicas, incluidas el diagnóstico de precisión y la medicina personalizada. Al abordar desafíos clave en la evaluación de inmunoterapias, estos biosensores nanofotónicos están destinados a convertirse en herramientas esenciales en la investigación biomédica futura y el desarrollo de terapias.

Fecha de lectura	11 nov 2024
Idioma original	Inglés
Supervisor	Laura Lechuga Gómez (Director/a) & María Soler Aznar (Director/a)