Proyectos en nanobioconjugados antimicrobianos y penetrantes de células
Durante los últimos cuatro años hemos trabajado en la funcionalización de nanopartículas de magnetita con polímeros biocompatibles para producir plataformas listas para usar en la conjugación de proteínas y péptidos translocantes. Hasta el momento hemos conjugado tres moléculas con las nanopartículas de magnetita: Buforina II (BUF-II), Frenatina 2.3S (F2.3S) y la proteína OmpA de E. Coli. Descubrimos que los nanobioconjugados obtenidos tienen la capacidad de penetrar varias líneas celulares mamíferas como fibroblastos, queratinocitos, neuroblastoma, glioblastoma y monocitos de leucemia. También hemos explorado el escape endosomal y el tráfico intracelular en dichas líneas. De interés particular para el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas es atravesar la barrera hematoencefálica. Para evaluar el potencial de nuestros nanobioconjugados para lograr esta tarea, llevamos a cabo experimentos de liberación en células endoteliales del cerebro. En todos los casos estudiados, nuestros resultados sugieren una tendencia marcada para escapar compartimentos endosomales e incluso penetrar los núcleos de las células. Algunos experimentos adicionales de biocompatibilidad no demostraron un impacto significativo en la hemo- y cito-compatibilidad. Adicionalmente, y teniendo en cuenta que tanto BUF-II y F2.3S son péptidos antimicrobianos, demostramos que tras su conjugación al menos 50% de la actividad nativa contra S. aureus y E. coli se mantiene.
Financiación
2019
- Convocatoria pacto para la generación de nuevo conocimiento a través de proyectos de investigación científica en ciencias médicas y de la salud. 2019. Evaluación de terapias génicas para el tratamiento de la enfermedad de Parkinson empleando vehículos nanoestructurados y CRISPR/Cas9. IP: Natasha Bloch.
- Convocatoria pacto para la generación de nuevo conocimiento a través de proyectos de investigación científica en ciencias médicas y de la salud. 2019. Nuevos sistemas antimicrobianos y de penetración celular: moléculas con actividad de membrana a partir de bibliotecas cribadas en sistemas de alto rendimiento on a chip. IP: Luis H. Reyes.
- Convocatoria Conjunta FSB-Uniandes 2019. Producción de péptidos antimicrobianos recombinantes para la modificación de materiales de interés biomédico. IP:Luis H Reyes.
2018
- Convocatoria Conjunta FSB-Uniandes 2018. Desarrollo de magnetoliposomas multifuncionales como vehículos de liberación de terapias combinadas de baja dosis y alta biodisponibilidad para el tratamiento de la enfermedad de Parkinson. IP: Juan C. Cruz.
- Convocatoria Colciencias 807.Desarrollo de una plataforma de edición genómica, por técnica CRISPR-Cas9, para el tratamiento de enfermedades huérfanas asociadas a aneurismas de la aorta torácica. IP: Rodrigo Cabrera. Fundación Cardioinfantil.
Publicaciones: Artículos de revistas revisados por pares
2020
- Ramírez-Acosta, C.M.; Cifuentes, J.; Cruz, J.C.; Reyes, L.H. Patchy Core/Shell, Magnetite/Silver Nanoparticles via Green and Facile Synthesis: Routes to Assure Biocompatibility. Nanomaterials 2020, 10, 1857. https://doi.org/10.3390/nano10091857
- Laura Rueda, Javier Cifuentes, M. Claudia Castellanos, Paola Ruiz, Julian Serna, Carolina Muñoz-Camargo, Juan C Cruz. 2020. Tailoring iron oxide nanoparticles for efficient cellular internalization and endosomal escape. Nanomaterials 2020, 10, 1816. https://doi.org/10.3390/nano10091816.
- Natalia Lopez-Barbosa, Juan G. Garcia, Javier Cifuentes, Lina M. Castro, Felipe Vargas, Carlos Ostos, Gloria P. Cardona-Gomez, Alher Mauricio Hernandez & Juan C. Cruz (2020) Multifunctional magnetite nanoparticles to enable delivery of siRNA for the potential treatment of Alzheimer’s, Drug Delivery, 27:1, 864-875, DOI: 10.1080/10717544.2020.1775724.
- Rangel Muñoz, Nathaly; Suarez, Alejandra; Anguita, Raúl; Osma, Johann F.; Muñoz-Camargo, Carolina; Prats, Guillem;. Cruz Jiménez, Juan Carlos, Boix B, Ester; Salazar Montoya, Vivian A. Antibacterial activity of magnetite nanoparticles functionalized with RNases proteins toward intracellular infection of Pseudomonas aeruginosa. Pharmaceutics 2020, 12(7), 631; https://doi.org/10.3390/pharmaceutics12070631.
- Leal, A.F., Espejo-Mojica, A.J., Sánchez, O.F. et al. Lysosomal storage diseases: current therapies and future alternatives. J Mol Med 98, 931–946 (2020). https://doi.org/10.1007/s00109-020-01935-6.
- Cruz-Jiménez, J. C., Mercado-Montoya, M., Ostos-Ortíz, C. E., & Hernández Validivieso, A. M. (2020). Molecular dynamics simulations of Alzheimer’s BACE1 and BACE2 transmembrane domains in neurons: Impact of cholesterol. Revista Facultad De Ingeniería Universidad De Antioquia, (98), 117-128. https://doi.org/10.17533/udea.redin.20200368.
- Carlos M. Ramírez-Acosta, Javier Cifuentes, Maria Claudia Castellanos, Rodolfo José Moreno, Carolina Muñoz-Camargo, Juan C. Cruz and Luis H. Reyes.2020 PH-Responsive, Cell-Penetrating, Core/Shell Magnetite/Silver Nanoparticles for the Delivery of Plasmids: Preparation, Characterization, and Preliminary In Vitro Evaluation. Pharmaceutics, 12(6), 561; doi:10.3390/pharmaceutics12060561.
- Natalia Lopez-Barbosa‡, Alejandra Suárez-Arnedo‡, Javier Cifuentes, Andres Fernando Gonzalez Barrios, Carlos A. Silvera Batista, Johann F. Osma, Carolina Muñoz-Camargo, Juan C. Cruz. 2020. Magnetite-OmpA nanobioconjugates as cell-penetrating vehicles with endosomal escape abilities. ACS Biomater. Sci. Eng. 2020, 6, 1, 415-424. https://doi.org/10.1021/acsbiomaterials.9b01214.
- Jessica Perez, Javier Cifuentes, Monica Cuellar, Alejandra Suarez-Arnedo, Juan C. Cruz , Carolina Muñoz-Camargo. 2019. Cell-Penetrating and Antibacterial BUF-II Nanobioconjugates: Enhanced Potency via Immobilization on Polyetheramine-modified Magnetite Nanoparticles. International Journal of Nanomedicine 14:8483-8497. https://doi.org/10.2147/IJN.S224286.
- JCuellar, M., Cifuentes, J., Perez, J. Suarez-Arnedo, A., Serna J. A., Groot, H., Muñoz-Camargo C., Cruz J. C. 2018. Novel BUF2-magnetite nanobioconjugates with cell-penetrating abilities. Int J Nanomedicine. 13:8087-8094. doi: 10.2147/IJN.S188074.
Actas de congresos
2020
- 2nd International Online-Conference on Nanomaterials. Ramirez-Acosta, C.M., Cruz, J.C. and Reyes, L.H. Biocompatible bimetallic nanoparticle magnetite@silver with tunable surface: a nanomaterial with possible applications in nanomedicine.
- 2nd International Online-Conference on Nanomaterials. Ramírez-Acosta, C.M., Cruz, J.C., and Reyes, L.H. SBench scale synthesis of magnetite nanoparticles: CFD analysis of a static mixing approach.
- 2nd International Online-Conference on Nanomaterials. Ravelo-Nieto, E., Duarte-Ruiz, A., Reyes, L.H., Cruz, J.C. Synthesis and characterization of a fullerenol derivative for the development of cell penetration vehicles.
- 2nd International Online-Conference on Nanomaterials. Tatiana Beltran, Javier Cifuentes, María Claudia Castellanos, Paola Ruiz, Laura Ellis, David Arango, Carolina Muñoz-Camargo, Luis H. Reyes *, Juan C. Cruz*Delivery of linear gene-editing systems by cell-penetrating magnetite vehicles: synthesis, characterization and preliminary in vitro testing.
- 2nd International Online-Conference on Nanomaterials. Cristina Gonzalez Melo, Juan Carlos Cruz*, Luis Humberto Reyes*, Carolina Muñoz. Synthesis, characterization and functionalization of chitosan and gelatin type B nanoparticles to develop novel highly biocompatible cell-penetrating agents.
- AIChE Annual Meeting 2020. Henao, M.C., Burgos, J.C., Cruz, J.C., and Reyes, L.H. Study of the Spike (S) glycoprotein from the SARS-Cov-2 as a possible source of translocating peptides of biomedical interest.
- AIChE Annual Meeting 2020. Julian D. Torres, Juan C. Cruz , Luis H. Reyes. Synthesis, characterization, and functionalization of Graphene Oxide-based nanoplatforms for gene delivery.
- AIChE Annual Meeting 2020. Carlos M. Ramirez, Juan C. Cruz and Luis H. Reyes. Scaling-up of magnetite nanoparticles production for drug delivery applications via static mixers: role of turbulent reacting flow.
- AIChE Annual Meeting 2020. Carlos M. Ramirez, Claudia Castellanos, Javier Cifuentes, Juan C. Cruz and Luis H. Reyes. pH-responsive, cell-penetrating, core-shell magnetite-silver nanoparticles for the delivery of plasmid-based gene therapies: preparation, characterization, and in vitro evaluation.
- AIChE Annual Meeting 2020.Tatiana Beltran, Javier Cifuentes, M. Claudia Castellanos, Paola Ruiz, Laura Ellis, David Arango, Carolina Muñoz-Camargo, Luis H. Reyes, and Juan C. Cruz. Delivery of CRISPR/Cas9 gene-editing systems by cell-penetrating magnetite vehicles: synthesis, characterization and in vitro testing.
- AIChE Annual Meeting 2020. Cristina González, Luis H. Reyes, Carolina Muñoz and Juan C. Cruz. Synthesis, characterization and functionalization of chitosan and gelatin type B nanoparticles with cell-penetrating capabilities.
2019
- Termis 2019. Maria C. Castellanos, Javier Cifuentes, Alejandra Suarez-Arnedo, Carolina Muñoz-Camargo, Juan C. Cruz. Preparation and Evaluation of Magnetite-Doxorubicin and Magnetite-Paclitaxel Nanoconjugates as Thrombogenic Agents for Anticancer Therapies.
- 8th International Conference on Bioengineering and Nanotechnology. Martha L. Medina, David Arango, Javier Cifuentes, Carlos Torres, Andrés González Barrios, Sonia L. Albarracin, Carolina Muñoz-Camargo, Juan Carlos Cruz. Multifunctional magnetoliposomes as drug delivery vehicles for the treatment of Parkinson's disease.
- 8th International Conference on Bioengineering and Nanotechnology. Laura L. Cardenas, Javier Cifuentes, Alejandra Suarez-Arnedo, Andrés González Barrios, Carolina Muñoz-Camargo, Juan Carlos Cruz. Evaluation of cytochrome oxidase P450-cell penetrating agent-magnetite nanobioconjugates as anti-carcinogenic treatment vehicles.
- 8th International Conference on Bioengineering and Nanotechnology. Jessica Perez, Javier Cifuentes, Alejandra Suarez-Arnedo, Monica Cuellar, Laura Natalia Muñoz, Andrés González Barrios Carolina Muñoz-Camargo, Juan Carlos Cruz. Immobilization of BUF2 on PEGylated magnetite nanoparticles for the development of antimicrobial topical treatments.
- 1er Congreso Internacional de Ingeniería Biomédica y Bioingeniería- Manizales-2019. Salazar Montoya Vivian, Cruz Juan C., ; Boix Borras Ester, Muñoz-Camargo Carolina. Desarrollo De Nanobioconjuados Buf2-magnetita Y F2.3-magnetita Como Terapia Para Combatir el Crecimiento Candida albicans. Universidad de los Andes y Universidad Autónoma de Barcelona.
- 1er Congreso Internacional de Ingeniería Biomédica y Bioingeniería- Manizales-2019. Castellanos Maria Claudia, Cifuentes Javier Felipe, Suarez Alejandra, Muñoz-Camargo Carolina, Cruz Juan C.Evaluación de Nanobioconjugados de Citocromo Oxidasa P450/Ompa-magnetita como vehículos de Liberación de Fármacos con Potencial Aplicación en Tratamientos Anticancerígenos. Universidad de los Andes.
2018
- AIChE 2018 Annual Meeting (Food, Pharmaceutical & Bioengineering Division). Oct. 28- Nov. 2, 2018. Pittsburgh, PA, USA. Perez J., Cruz J.C. and Muñoz-Camargo C. Antimicrobial Actitvity and Cytotoxicity of Buforin II Immobilized on Magnetite Nanoparticles.
- AIChE 2018 Annual Meeting (Food, Pharmaceutical & Bioengineering Division). Oct. 28- Nov. 2, 2018. Pittsburgh, PA, USA. Lopez Barbosa N., Cifuentes J.F., Muñoz-Camargo C., González Barrios A.F., Osma J.F., and Cruz J.C. Nanoescapology Enabled By Surface Engineered Magnetite: Novel Routes for Targeted Drug Delivery. Annual Meeting (Nanoscale Science and Engineering Forum).
- World Conference & Expo on Biomedical Engineering, July 16-17, 2018, Miami, USA. Lopez-Barbosa N., Cifuentes J., Muñoz-Camargo C, González-Barrios A., Osma J.F., Cruz J.C. Novel Magnetite Nanobioconjugates for Bypassing Endosomal Routes of Drug Delivery.
- IX Seminario Internacional de Ingeniería Biomédica, May 16-18, 2018. Bogotá-Colombia. Perez J., Cruz J.C., Muñoz-Camargo, C. Immobilization of antimicrobial peptide Buforin II on magnetite nanoparticles.
Posters
2019
- Día de la investigación 2019, Fundación Cardio Infantil -IC. Laura Ellis-Aguilar, Mónica Cuellar, Javier Cifuentes, Juan C Cruz, Carolina Muñoz-Camargo, Rodrigo Cabrera. Evaluación in vitro de nanobioconjugados de BUF2-magnetita como método de entrega para terapia génica.
- Día de la investigación 2019, Fundación Cardio Infantil -IC. M. Claudia Castellanos, Javier F. Cifuentes, Alejandra Suárez-Arnedo,Paola Ruiz , Carolina Muñoz-Camargo, Juan C.Cruz. Producción y evaluación de nanobioconjugados citocromo oxidasa P450-magnetita- para liberación controlada de fármacos en tratamientos anticancerígenos.
- Día de la investigación 2019, Fundación Cardio Infantil -IC. Nathaly Rangel, Javier Cifuentes, Carolina Muñoz-Camargo, Juan Carlos Cruz, Ester Boix, Vivian Salazar. Actividad antibacteriana intracelular del hibrido de RNasa 3/1 humanas inmovilizadas en nanopartículas de magnetita frente a Pseudomonas aeruginosa.
- Bogotá Microbial Meeting-2019. Jessica G. Perez, Laura N. Muñoz, Carolina Muñoz-Camargo, Juan C. Cruz. Evaluación de Buforina II inmovilizada en nanopartículas de magnetita PEGiladas como vehículos de penetración celular y escape endosomal.
2018
- Día de la investigación 2019, Fundación Cardio Infantil -IC. Lopez-Barbosa N, Cifuentes J., Muñoz-Camargo C, Gonzalez Barrios A.F., Silvera Batista C., Osma J.F., Cruz J.C. Magnetite-OmpA nanobioconjugates as cell penetrating vehicles with endosomal scape abilities.
- V Encuentro de Investigadores Conjunto Uniandes- FSFB. Aug. 17, 2018. Lopez-Barbosa N, Cifuentes J., Muñoz-Camargo C, Gonzalez Barrios A.F., Silvera Batista C., Osma J.F., Cruz J.C. Novel magnetite nanobioconjugates for bypassing endosomal routes of drug delivery.
- V Encuentro de Investigadores Conjunto Uniandes- FSFB. Aug. 17, 2018. Perez J., Cifuentes F., Cruz J.C., Muñoz-Camargo C. Immobilization of Antimicrobial Peptide Buforin II on Magnetite Nanoparticles.
Figura 1. Ensayos celulares con Magnetite-BUF-II, Magnetite-F2.3S y Magnetite-OmpA nanobioconjugados. A. Ensayo Live/Dead assay en presencia de los nanobioconjugados. El amplio número de células verdes muestra la baja citotoxicidad de los nanobioconjugados.
Figura 2. Magnetite-BUF-II, Magnetite-F2.3S y Magnetite-OmpA nanobioconjugados. B. Ensayo de escape endosomal en células MDA. Los nanobioconjugados se marcaron con Rhodamine B mientras que los endosomas con Lysotracker Green. Los núcleos se tiñeron con Hoechst 33342
Imágenes por Alejandra Suarez-Arnedo, Uniandes, 2019.
Investigadores
Juan C. Cruz
Líder
Carolina Muñoz-Camargo
Co-Directora y Profesora Asistente
Investigadores Externos
Rodrigo Cabrera
Investigador Fundación Cardioinfantil
Angela Johana Espejo
Pontificia Universidad Javeriana
Carlos Javier Alméciga
Pontificia Universidad Javeriana
Sonia Luz Albarracín
Pontificia Universidad Javeriana
Jhon Sutachán
Pontificia Universidad Javeriana
Carlos Silvera
Vanderbilt University (USA)
Marjan Rafat
Vanderbilt University (USA)
Ester Boix
Universidad Autónoma de Barcelona (España)
Helena Groot
Facultad de Ciencias- Depto. Ciencias Biológicas
Profesores afiliados
Luis H. Reyes
Profesor asistente, IQUI
Natasha Bloch
Profesora asistente IBIO
Natasha Bloch
Profesora asistente IBIO
Johann Osma
Profesor asociado, IELE
Andrés González
Profesor asociado, IQUI
Investigadores postdoctorales
Vivian Salazar
PhD
Investigadores senior
Mónica Cuellar Entrena
MSc
Javier Cifuentes
MSc
Estudiantes de maestría
Julian Torres
Estudiante de doctorado, supervisor principal Luis H. Reyes (IQUI)
Maria Claudia Castellanos
Estudiante de maestría
Cristina González
Estudiante de maestría
Eduardo Ravelo
Estudiante de maestría, Universidad Nacional de Colombia
Tatiana Beltrán
Estudiante de maestría
Laura Ellis
Estudiante de maestría
David Arango
Estudiante de maestría, supervisora principal Natasha Bloch (IBIO)
Carlos Ramírez
Estudiante de maestría, supervisor principal Luis H. Reyes (IQUI)
Paola Ruiz Puentes
Estudiante de maestría/ supervisor principal Pablo Arbeláez (IBIO)
Estudiantes graduados
Jessica Peréz
MSc finalizado en 2019
Javier Cifuentes
MSc finalizado en 2019
Natalia López
BSc finalizado en 2018
Mary Luz Isaza
BSc finalizado en 2019
Carlos Ramírez
BSc finalizado en 2019
Felipe Sierra Hurtado
BSc finalizado en 2019
Rodolfo Moreno de la Hoz
BSc finalizado en 2019
Eduardo Alejandro Fonseca
BSc finalizado en 2020
David Polaina
BSc finalizado en 2020
Andrés Hernández
BSc finalizado en 2020
Proyectos en Microfluídica / Dispositivos a Microescala / Modelado y Simulación Multifísica
Junto con el profesor Johann Osma del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica hace cuatro años iniciamos un programa de investigación para el desarrollo de sistemas de microfluídicas para aplicaciones que van desde biosensores hasta la síntesis de nanomateriales, cápsulas poliméricas y liposomas. Típicamente, el proceso para la producción de un dispositivo comienza con el modelado y simulación multifísica seguido por su manufactura empleando técnicas de bajo costo basadas en corte láser. Una vez el dispositivo es probado, se procede a su manufactura de alta precisión empleando técnicas de sala limpia (e.g., fotolitografía). Esta aproximación nos ha permitido producir decenas de dispositivos que han sido usados para un sinnúmero de aplicaciones que incluyen diagnóstico clínico, encapsulación de compuestos farmacológicos, tratamiento enzimático de efluentes industriales, transporte guiado de nanoportadores magnéticos y separación de librerías de células mamíferas para estudios de células individuales.
Nuestro plan es continuar explorando la aplicabilidad de los dispositivos en las industrias de cosméticos y alimentos. En este caso en particular, nos interesa la producción de emulsiones cosméticas naturales y nutracéuticos más estables. Adicionalmente, estamos planeando incorporar instrumentación miniaturizada para monitorear los procesos y cumplir con parámetros de control de calidad. Nuestro fin último es desarrollar una línea de ensamblaje completamente automatizada que pueda ser monitoreada online empleando los protocolos de Internet de las Cosas (IoT).
Patentes
- Osma J, Peñaranda P, Ortegón A, Campaña A, Sotelo D, Ortiz J, Cruz J, Gonzalez A. AGENTE SUPRESOR DE POLVO Y SU PROCESO DE ELABORACIÓN. (Código NC2020/0007810) (2020).
- Osma J, Sotelo D, Peñaranda P, Campaña A, Ortiz J, Ortegón A, Cruz J, Gonzalez A. AGENTE IGNÍFUGO Y SU PROCESO DE ELABORACIÓN. (Código NC2020/0007245) (2020).
- Osma J, Cruz J, González A, Campaña A, Sotelo D, Ortiz J, Clavijo M. COMPOSICIÓN DESINFECTANTE DE ALTA FIJACIÓN A SUPERFICIES. (Código NC2020/0007034) (2020).
Financiación
Apoyo de patrocinadores industriales como Luker y Multinsa.
Publicaciones
- Campaña, A.L.; Sotelo, D.C.; Oliva, H.A.; Aranguren, A.; Ornelas-Soto, N.; Cruz, J.C.; Osma, J.F. Fabrication and Characterization of a Low-Cost Microfluidic System for the Manufacture of Alginate–Lacasse Microcapsules. Polymers 2020, 12, 1158. https://doi.org/10.3390/polym12051158.
- Lopez-Barbosa, N.; Campaña, A.L.; Cruz, J.C.; Ornelas-Soto, N.; Osma, J.F. Enhanced Catalytic Dye Decolorization by Microencapsulation of Laccase from P. Sanguineus CS43 in Natural and Synthetic Polymers. Polymers 2020, 12, 1353.https://doi.org/10.3390/polym12061353.
- Lopez-Barbosa, N.; Florez, S.L.; Cruz, J.C.; Ornelas-Soto, N.; Osma, J.F. Congo Red Decolorization Using Textile Filters and Laccase-Based Nanocomposites in Continuous Flow Bioreactors. Nanomaterials 2020, 10, 1227. https://doi.org/10.3390/nano10061227.
- Riveros, A.; Cuellar, M.; Sánchez, P.F.; Muñoz-Camargo, C.; Cruz, J.C.; Sandoval, N.; Lopez Mejia, O.D.; Briceño, J.C. Design and Characterization of a Fluidic Device for the Evaluation of SIS-Based Vascular Grafts. Processes 2020, 8, 1198. https://doi.org/10.3390/pr8091198.
- Campaña, A.L.; Florez, S.L.; Noguera, M.J.; Fuentes, O.P.; Ruiz Puentes, P.; Cruz, J.C.; Osma, J.F. Enzyme-Based Electrochemical Biosensors for Microfluidic Platforms to Detect Pharmaceutical Residues in Wastewater. Biosensors 2019, 9, 41. https://doi.org/10.3390/bios9010041.
- Ortiz-Torres, M.I., Fernández-Niño, M., Cruz, J.C. et al. Rational Design of Photo-Electrochemical Hybrid Devices Based on Graphene and Chlamydomonas reinhardtii Light-Harvesting Proteins. Sci Rep 10, 3376 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-60408-5.
- Mercado-Montoya, M., Cruz-Jiménez, J. C., & Hernandez, A. M. (2019). CFD simulation and validation of flow in small arteries to enable further drug delivery studies. Revista Facultad De Ingeniería Universidad De Antioquia, (97), 78-86. https://doi.org/10.17533/udea.redin.20191257.
Actas de congresos
- 2nd International Online-Conference on Nanomaterials. Torres, C.E., Aranguren, A., Gómez, S.C., Osma, J.F., Reyes, L.H., Cruz, J.C. In silico analysis of microfluidic systems for the purification of magneto-liposomes.
- 2nd International Online-Conference on Nanomaterials. Gómez, S.C., Quezada, V., Reyes, L.H., Osma, J.F. and Cruz, J.C. Design and Simulation of a Microfluidic Platform for the Encapsulation and Separation of Yeasts Expressing Translocating Peptides.
- 2nd International Online-Conference on Nanomaterials. Giraldo, K.A., Bermudez, J.S., Torres, S., Reyes, L.H., Osma, J.F. and Cruz, J.C. Modelling and simulation of multiphase flow for nanoparticle translocation.
- 2nd International Online-Conference on Nanomaterials. Torres, C.E., Aranguren, A., Gómez, S.C., Osma, J.F., Reyes, L.H., Cruz, J.C. Design and FEM simulation of an asymmetric pinched flow fractionation microfluidic system for high-throughput screening applications.
- 2nd International Online-Conference on Nanomaterials. Giraldo, K.A., Bermudez, J.S., Reyes, L.H., Osma, J.F. and Cruz, J.C. Liposomal Encapsulation of Therapeutic Nanobioconjugates Enabled By Microfluidic Devices: In silico Analysis Via Comsol Multiphysics.
- AIChE 2020 Annual Meeting. Giraldo, K.A., Bermudez, J.S., Reyes, L.H., Osma, J.F. and Cruz, J.C. Liposomal Encapsulation of Therapeutic Nanobioconjugates Enabled By Microfluidic Devices: In silico Analysis Via Comsol Multiphysics.
- AIChE 2018 Annual Meeting. Oct. 28-Nov. 2, 2018. Pittsburgh, PA, USA. Juliana Noguera, Christian Segura, Sergio Florez, Ana Campaña, Juan C. Cruz, Johann F. Osma. Design and Manufacture of a Torus Microreactor for the Removal of Azo Dyes By Laccase Immobilized on Magnetite Nanoparticles.
- AIChE 2018 Annual Meeting. Oct. 28-Nov. 2, 2018. Pittsburgh, PA, USA. Christian Segura, Juliana Noguera, Sergio Florez, Campaña Ana, Juan C. Cruz, Johann F. Osma. Portable and Low-Cost Potentiostat System for Quantification of Cadmium in Wastewaters.
- VII Latin American Congress on Biomedical Engineering CLAIB 2016, Bucaramanga, Santander, Colombia, October 26th-28th, 2016. M Mercado-M, AM Hernandez, JC Cruz. Permanent Magnets to Enable Highly-Targeted Drug Delivery Applications: A Computational and Experimental Study.
Posters
- 1er Congreso Internacional de Ingeniería Biomédica y Bioingeniería. Nov. 7-9, 2019. Manizales, Colombia. Aranguren, Andrés; Torres, Carlos; Muñoz-Camargo, Carolina; Osma, Johann F., Cruz, Juan C.; High throughput microfluidic device for liposomes synthesis.
- Simposio Bionanotecnología: Oportunidades y Retos. Universidad Central. Oct. 22, 2019. Andrés Aranguren, Carlos E. Torres, Johann F. Osma, Juan C. Cruz. Modeling and Simulation of a Microfluidic System for Liposomes Self-Assembly.
- Simposio Bionanotecnología: Oportunidades y Retos. Universidad Central. Oct. 22, 2019. Juliana Noguera, Paula Andrea Peñaranda, Sergio Florez, Robert Carvajal, Juan C. Cruz, Johann F. Osma. Design and Manufacture of a Torus Microreactor for the Removal of Azo Dyes By Laccase Immobilized on Magnetite Nanoparticles.
- Simposio Bionanotecnología: Oportunidades y Retos. Universidad Central. Oct. 22, 2019. Olga Fuentes, Juan C. Cruz, Johann F. Osma. Life Cycle Assessment of Iron Oxide Nanoparticles (NPs) synthesis by co-precipitation and microfluidic methods.
- Simposio Bionanotecnología: Oportunidades y Retos. Universidad Central. Oct. 22, 2019. Ana Campaña, Ricardo Rivas, Juan C. Cruz, Johann F. Osma. Evaluation of surface nanomodified materials for the removal of cadmium in wastewaters.
Figura 1. Diseño y ensamblaje de dispositivos de microfluídica de bajo costo para la síntesis de liposomas A. Protocolo de ensamblaje para un dispositivo de dos capas. Panel superior: Pegado de láminas de PMMA con la ayuda de un adhesivo basado en metacrilato. Panel inferior: Pegado de láminas de PMMA con la ayuda de 70% (v/v) etanol y una prensa mecánica seguido por calentamiento en plancha (110°C).
Figura 2. Diseño y ensamblaje de dispositivos de microfluídica de bajo costo para la síntesis de liposomas B. Fotografía real de los dispositivos ensamblados Panel superior: Dispositivo de tres capas. Panel inferior: Dispositivo de dos capas.
Figura 3. Diseño y ensamblaje de dispositivos de microfluídica de bajo costo para la síntesis de liposomas C. Análisis por microscopía TEM de los liposomas obtenidos con un dispositivo de dos capas en una solución de NaCl (0.05M) a 4:1 Flow Rate Ratio. Imágenes por Carlos Torres y Andres Aranguren, Uniandes, 2020.
Investigadores
Juan C. Cruz
Líder
Johann Osma
Líder y profesor de IELE
Profesores afiliados
Carolina Muñoz Camargo
Profesora asistente, IBIO
Luis H. Reyes
Profesor asistente, IQUI
Andrés González
Profesor asociado, IQUI
Yenny Hernández
Profesora asociada, PHYSICS
Estudiantes de posgrado
Saúl Gómez
Estudiante de maestría
Carlos Torres
Estudiante de maestría
Sergio Flórez
Estudiante de maestría (IELE, supervisor principal Johann Osma)
Juliana Noguera
Estudiante de maestría (IELE, supervisor principal Johann Osma)
Diana Sotelo
Estudiante de maestría (IELE, supervisor principal Johann Osma)
Estudiantes de Pregrado
Valentina Quezada
Estudiante de pregrado
Kevin Giraldo
Estudiante de pregrado
Samuel Torres
Estudiante de pregrado
Sebastián Bermúdez
Estudiante de pregrado
Estudiantes Graduados
Andrés Aranguren
B.Sc Ingeniería Biomédica
Diana Sotelo
B.Sc Ingeniería Biomédica
Ana Lucía Campaña
MSc Ingeniería Electrónica
Marcela Mercado Montoya
MSc in Bioingeniería, Universidad de Antioquia
Proyectos en Emulsiones
Los productos tópicos para tratar infecciones nosocomiales causadas por cepas bacterianas resistentes a los antibióticos β-Lactámicos como la meticilina, son de gran interés principalmente debido a la ausencia de tratamientos efectivos y el riesgo que estos organismos presuponen para los sistemas de salud a escala global. Las nuevas alternativas para contrarrestar y el daño causado por cepas resistentes de Staphylococcus aureus incluyen el uso de péptidos antimicrobianos, los cuales también facilitan la recuperación de los tejidos afectados. Este proyecto se ha dedicado al desarrollo de un tratamiento tópico que incorpora el péptido antimicrobiano Buforina II como agente activo principal. Se emplearon tanto emulsiones directas como inversas para preparar la crema tópica con un nanobioconjugado de magnetita y Buforina II dispersado en ella. Análisis de tamaño de partícula y ensayos de caracterización biológica confirmaron una estabilidad relativamente alta. Más aún, a través de ensayos antibacterianos y de biocompatibilidad se estimó el uso potencial del tópico sobre tejido humano infectado.
Adicionalmente, atendiendo a nuestra experiencia con la síntesis y caracterización de emulsiones, iniciamos un proyecto en colaboración con colegas del Departamento de Ingeniería Química sobre el uso de nanobioconjugados OmpA-magnetita para separar y recuperar emulsiones obtenidas como subproductos de actividades petroquímicas.
Financiación
Apoyo de los Departamentos de Ingeniería Química y Biomédica.
Publicaciones
- Fernández-Niño M, Rojas L, Cifuentes J, Torres R, Ordoñez A, Cruz JC, et al. (2019) Insights into the behavior of six rationally designed peptides based on Escherichia coli’s OmpA at the water-dodecane interface. PLoS ONE 14(10): e0223670. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0223670
- Mariana Acosta, Luis H. Reyes, Juan C. Cruz, and Diego Pradilla. Energy & Fuels 2020 34 (5), 5665-5678. DOI: 10.1021/acs.energyfuels.0c00313
Actas de congresos
8th International Conference on Bioengineering and Nanotechnology. May 28-31, 2019. Baltimore, MD, USA. Jessica Perez, Javier Cifuentes, Alejandra Suarez-Arnedo, Monica Cuellar, Laura Natalia Muñoz, Andrés González Barrios Carolina Muñoz-Camargo, Juan Carlos Cruz. Immobilization of BUF2 on PEGylated magnetite nanoparticles for the development of antimicrobial topical treatments.
Posters
Bogotá Microbial Meeting (V Edition), American Society of Microbiology and International Society of Microbial Ecology. Jul. 25-26, 2019. Universidad Nacional de Colombia. Muñoz, Laura N., Pérez, Jessica G., Muñoz, Carolina, Cruz, Juan C., González, Andrés. Formulación de un tratamiento tópico basado en un nanobioconjugado magnetita-Buforina II para el tratamiento de infecciones causadas por Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (MRSA).
Simposio Bionanotecnología: Oportunidades y Retos. Universidad Central. Oct. 22, 2019. Muñoz-Rangel, N., Muñoz-Camargo, C., González-Barrios, A., Pradilla, D.C. and Juan C. Cruz. Synthesis and Characterization of Bionanocompounds of OmpA and Laccase Co-immobilized on Magnetic Nanoparticles for Simultaneous Crude Oil and Water Emulsions Demulsification and Treatment.
Figura 1. Bionanocompuestos de OmpA y Lacasa co-inmovilizadas en nanopartículas de magnetita para la demulsificación y tratamiento de emulsiones de crudo en agua. A. Bionanocompuesto de magnetita-PEA-OmpA-Lacasa diseñado y sintetizado.
Figura 2. Bionanocompuestos de OmpA y Lacasa co-inmovilizadas en nanopartículas de magnetita para la demulsificación y tratamiento de emulsiones de crudo en agua. B. Demulsificación de emulsiones crudo en agua (O/W) después de 1 hora and tras aplicar un campo magnético permanente con una intensidad de 1.2 T. Los resultados indican un buen potencial para recuperación de agua producida. Imágenes por Nathaly Rangel, Uniandes, 2020
Investigadores
Juan C. Cruz
Líder
Carolina Muñoz Camargo
Líder
Profesores afiliados
Andrés González
Profesor asociado, IQUI
Johann Osma
Profesor asociado, IELE
Diego Pradilla
Profesor asociado, IQUI
Oscar Alvarez
Profesor asociado, IQUI
Estudiantes de posgrado
Laura Muñoz
Estudiante de maestría
Estudiantes de Pregrado
Valentina Jaramillo
Estudiante de pregrado
Estudiantes Graduados
Nathaly Rangel Muñoz
MSc en Ingeniería Biomédica
Julián David Álvarez Vargas
B.S. en Ingeniería Química (2017)
Maria Jose Aranguren Acevedo
B.S. en Ingeniería Química (2017)
Paola Ruíz
B.S. en Ingeniería Biomédica (2019)
Proyectos en Biorreactores
Nuestro principal interés es el desarrollo de bioreactores de bajo costo para poder llevar a cabo experimentos de prueba de concepto para la producción eficiente de metabolitos de interés comercial. Este reto lo estamos resolviendo en dos direcciones principales. En primer lugar, a través del diseño y ensamblaje de bioreactores airlift de volumen pequeño, llamados milibioreactores, los cuales pueden ser evaluados a muy bajos costos (por debajo de 20 USD) para estudiar patrones de mezclado, transferencia de oxígeno y producción de biomasa. La segunda dirección es la manufactura y prueba de geles de colágeno para la encapsulación de los microorganismos responsables de la síntesis de las moléculas de interés. Los materiales pueden moldearse en varias topologías 3D, las cuales ya han sido probadas en la encapsulación de la levadura K. lactis. Más aún, los encapsulados también fueron evaluados en fluidos simulados que representan diferentes secciones a lo largo del tracto gastrointestinal con resultados muy destacados. Estos hallazgos nos motivaron a considerar los encapsulados para aplicaciones en la liberación oral de probióticos.
Financiación
BIORREACTOR MODULAR CON PARTES INTERCAMBIABLES, 857-2019 CONVOCATORIA PARA EL APOYO A LA PRESENTACIÓN DE PATENTES VÍA NACIONAL-PCT.
Publicaciones
- Patarroyo, J.L.; Florez-Rojas, J.S.; Pradilla, D.; Valderrama-Rincón, J.D.; Cruz, J.C.; Reyes, L.H. Formulation and Characterization of Gelatin-Based Hydrogels for the Encapsulation of Kluyveromyces lactis—Applications in Packed-Bed Reactors and Probiotics Delivery in Humans. Polymers 2020, 12, 1287. https://doi.org/10.3390/polym12061287.
- Marroquín-Fandiño, J.E.; Ramírez-Acosta, C.M.; Luna-Wandurraga, H.J.; Valderrama-Rincón, J.A.; Cruz, J.C.; Reyes, L.H.; Valderrama-Rincon, J.D. Novel external-loop-airlift milliliter scale bioreactors for cell growth studies: Low cost design, CFD analysis and experimental characterization. Journal of Biotechnology, 2020, 324, 71-82. https://doi.org/10.1016/j.jbiotec.2020.09.022 .
Actas de congreso
AIChE 2020 Annual Meeting. Patarroyo, J.L.; Cruz, J.C.; Reyes, L.H. Formulation and Characterization of Gelatin-Based Hydrogels for the Encapsulation of Kluyveromyces lactis—Applications in Packed-Bed Reactors and Probiotics Delivery in Humans.
AIChE 2019 Annual Meeting. Nov 14, 2019. Orlando, FL, USA. Jorge Luis Patarroyo Argüello, Juan C. Cruz, Luis H. Reyes. Collagen-Based Hydrogels for the Encapsulation of Saccharomyces Cerevisiae: Applications in Highly-Efficient Packed-Bed Reactors for Bioethanol Production.
AIChE 2019 Annual Meeting. Nov 14, 2019. Orlando, FL, USA. Juan Sebastian Flórez, Juan Daniel Valderrama-Rincon, Luis H Reyes, Juan C Cruz. Design and Manufacture of Novel Airlift Milibioreactors: A Low-Cost Lab Scale Approach for Proof-of-Concept Experiments.
V BOMM Bogotá Microbial Meeting, 2019. Patarroyo, J.L., Cruz, J.C., y Reyes, L.H. Hidrogeles a base de colágeno para la encapsulación de Saccharomyces cerevisiae: aplicaciones en reactores de lecho empacado altamente eficientes para la producción de metabolitos de interés.
V BOMM Bogotá Microbial Meeting, 2019. Flórez Rojas, J.S., Valderrama, J.D., Reyes, L.H., y Cruz, J.C. Diseño y fabricación de milibiorreactores tipo airlift: un enfoque de laboratorio de bajo costo para experimentos de prueba de concepto.
Figura 1. Diseño y ensamblaje de milibioreactores airlift de loop externo. A. El milibioreactor fue modelado a través de la implementación del módulo bubbly turbulent flow en Comsol multiphysics.
Figura 2. Diseño y ensamblaje de milibioreactores airlift de loop externo. B. La técnica de impresión 3D con el uso de termoplásticos se implementó para el moldeo de las partes de los bioreactores. Los bioreactores se ensamblaron exitosamente y se hicieron pruebas de fugas.
Figura 3. Diseño y ensamblaje de milibioreactores airlift de loop externo. C. La prueba de concepto se llevó a cabo por 72 horas empleando un lecho empacado de geles de colágeno con la levadura K. lactis encapsulada. Imágenes por Juan Sebastian Florez, Uniandes, 2019.
Investigadores
Juan C. Cruz
Líder
Luis H. Reyes
Líder y profesor de IQUI
Investigadores Externos
Peter Czermak
Director of the Institute of Bioprocess Engineering and Pharmaceutical Technology – IBPT at the Technische Hochschule Mittelhessen, University of Applied Sciences, Giessen, Germany
Profesores afiliados
Juan Valderrama
Universidad Antonio Nariño
Estudiantes de posgrado
Carlos Ramírez
Estudiante de maestría, supervisor principal Luis H. Reyes
Jorge Patarroyo
Estudiante de maestría, supervisor principal Luis H. Reyes
Daniela Bolaños
Estudiante de maestría, supervisor principal Luis H. Reyes
Estudiantes de Pregrado
Juan Sebastián Flórez
Estudiante de pregrado
Nathaly Rangel-Muñoz, Alejandra Suarez-Arnedo, Raúl Anguita, Guillem Prats-Ejarque, Johann F. Osma, Carolina Muñoz-Camargo, Ester Boix, Juan C. Cruz, Vivian A. Salazar (2020). Magnetite Nanoparticles Functionalized with RNases against Intracellular Infection of Pseudomonas aeruginosa. Pharmaceutics 12 (631), 1-25.
Desarrollo de una plataforma de edición genómica, por técnica CRISPR-Cas9, para el tratamiento de enfermedades huérfanas asociadas a aneurismas de la aorta torácica. Colciencias