Proyectos desarrollo de insumos médicos con industria

Implementación de un centro de desarrollo y evaluación de insumos y dispositivos médicos para la validación técnica y escalado de soluciones.

Las necesidades del sistema de salud colombiano, y de múltiples empresas relacionadas con la salud y la investigación, se incrementan aún más rápidamente en el periodo post pandemia. Con los avances en la tecnología, los plásticos se presentan como materiales versátiles que se adaptan a la naturaleza dinámica de la industria para el desarrollo de insumos y dispositivos médicos desechables. Sin embargo, en Colombia, el mercado de los plásticos para usos médicos y de investigación proviene principalmente de importaciones en este sentido, el panorama indica que el valor de importación de productos plásticos incrementó cerca de un 20% durante y después de la pandemia. Esta situación se presenta entonces como una barrera para el sistema de salud colombiano y para el avance en la investigación debido a los altos costos de la importación de estos productos. Nuestra propuesta es generar una conexión entre la academia y la industria a través de la implementación de un centro de desarrollo y evaluación de insumos y dispositivos médicos manufacturados con plásticos, para la validación técnica y escalado de soluciones y atender la creciente demanda de estos insumos.

En este sentido, la Universidad de los Andes se ha aliado con la empresa del sector plásticos Plastinovo, a la vez que colaboran mano a mano con entidades prestadoras de servicios de salud como la Fundación CardioInfantil Instituto de Cardiología y la Fundación Santa fé de Bogotá, para identificar necesidades y, desarrollar y escalar soluciones relacionadas con la manufactura de insumos y dispositivos médicos de alta demanda que puedan ser fabricados empleando técnicas de inyección de plásticos, implementando nuevas plataformas innovadoras, como la nanotecnología, y aplicando estrategias de diseño racional a través de ensayos in silico e in vitro que permitan ahorrar costos durante los procesos de manufactura iterativos requeridos para llevar estas nuevas tecnologías a la etapa de comercialización. De esta manera, se pretende potenciar la industria colombiana a la vez que se disminuyen los costos del sistema de salud y de investigación al generar una alianza que permita lograr desarrollos locales que suplan la demanda nacional e, incluso internacional, al fortalecer la red de laboratorios de apoyo al desarrollo de producto y verificación de calidad, para la adecuada consolidación de capacidades de la industria para el prototipado, manufactura y validación de insumos y dispositivos médicos de alto consumo. Este proyecto pretende crear un vínculo entre la academia y la industria para la aplicación de estrategias de biodiseño y traslación clínica para implementar un centro de desarrollo, evaluación de bioseguridad y calidad, orientado a la validación y producción de insumos y dispositivos médicos obtenidos por técnicas de moldeo por inyección y extrusión de plásticos para la prevención, diagnóstico y tratamiento de enfermedades de interés en salud pública en Colombia.

Financiación

Este trabajo fue financiado por el Contrato # 624-2022 del Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación de Colombia.

Boletines divulgativos

La infografía didáctica se puede encontrar en el siguiente link: Infografía del proyecto.

Figura 1: Esquemático general de las fases de desarrollo del proyecto bajo la alianza Plastinovo-Uniandes.

Figura 2: Fases de desarrollo puntas de micropipeta.

Figura 3: Fases de desarrollo hisopo para toma de muestra nasofaríngea (Heicon).

Figura 4: Fases de desarrollo tubos de recolección de sangre.

Investigadores

Juan Carlos Cruz, PhD - Profesor Asociado del Departamento de Ingeniería Biomédica e Investigador Principal del proyecto.

Andreas Nicolay, MBA - Gerente Plastinovo S.A.S. e Investigador del proyecto.

Karol Ramirez - Directora Técnica y Representante de la Dirección Plastinovo S.A.S. e Investigador del proyecto.

Maria Patricia Pérez - Coordinadora Administrativa Plastinovo S.A.S. e Investigador del proyecto.

Valentina Quezada, MSc - Magíster en Ingeniería Biomédica e Investigador del proyecto.

Ian Orjuela, MSc - Magíster en Ingeniería Biomédica e Investigador del proyecto.

Estudiantes

Germán Reyes, BSc - Estudiante de la maestría en Ingeniería Biomédica.

Paula Guzmán, BSc - Estudiante de la maestría en Ingeniería Biomédica.

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

2022

- Novel Photo- and Thermo-Responsive Nanocomposite Hydrogels Based on Functionalized rGO and Modified SIS/Chitosan Polymers for Localized Treatment of Malignant Cutaneous Melanoma. Front. Bioeng. Biotechnol. 10, 947616. https://doi.org/10.3389/fbioe.2022.947616

- Ruiz Puentes, P.; Henao, M.C.; Cifuentes, J.; Muñoz-Camargo, C.; Reyes, L.H.; Cruz, J.C.; Arbeláez, P. Rational Discovery of Antimicrobial Peptides by Means of Artificial Intelligence. Membranes 2022, 12, 708. https://doi.org/10.3390/membranes12070708

- Henao, M.C.; Ocasion, C.; Puentes, P.R.; González-Melo, C.; Quezada, V.; Cifuentes, J.; Yepes, A.; Burgos, J.C.; Cruz, J.C.; Reyes, L.H. Translocating Peptides of Biomedical Interest Obtained from the Spike (S) Glycoprotein of the SARS-CoV-2. Membranes 2022, 12, 600. https://doi.org/10.3390/membranes12060600

- Patarroyo ,Jorge Luis; Cifuentes, Javier, Muñoz, Laura N.; Cruz ,Juan C.; Reyes, Luis H. Novel antibacterial hydrogels based on gelatin/polyvinyl-alcohol and graphene oxide/silver nanoconjugates: formulation, characterization, and preliminary biocompatibility evaluation. Heliyon, 2022, 8, 3 https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2022.e09145

- Torres, C.E.; Cifuentes, J.; Gómez, S.C.; Quezada, V.; Giraldo, K.A.; Puentes, P.R.; Rueda-Gensini, L.; Serna, J.A.; Muñoz-Camargo, C.; Reyes, L.H.; Osma, J.F.; Cruz, J.C. Microfluidic Synthesis and Purification of Magnetoliposomes for Potential Applications in the Gastrointestinal Delivery of Difficult-to-Transport Drugs. Pharmaceutics 2022, 14, 315. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics14020315

- Céspedes-Valenzuela, D.N.; Sánchez-Rentería, S.; Cifuentes, J.; Gantiva-Diaz, M.; Serna, J.A.; Reyes, L.H.; Ostos, C.; Cifuentes-De la Portilla, C.; Muñoz-Camargo, C.; Cruz, J.C. Preparation and Characterization of an Injectable and Photo-Responsive Chitosan Methacrylate/Graphene Oxide Hydrogel: Potential Applications in Bone Tissue Adhesion and Repair. Polymers 2022, 14, 126. https://doi.org/10.3390/polym14010126

2021

- Gonzalez-Melo, C.; Garcia-Brand, A.J.; Quezada, V.; Reyes, L.H.; Muñoz-Camargo, C.; Cruz, J.C. Highly Efficient Synthesis of Type B Gelatin and Low Molecular Weight Chitosan Nanoparticles: Potential Applications as Bioactive Molecule Carriers and Cell-Penetrating Agents. Polymers 2021, 13, 4078. https://doi.org/10.3390/polym13234078

- Giraldo, K.A.; Bermudez, J.S.; Torres, C.E.; Reyes, L.H.; Osma, J.F.; Cruz, J.C. Microfluidics for Multiphase Mixing and Liposomal Encapsulation of Nanobioconjugates: Passive vs. Acoustic Systems. Fluids 2021, 6, 309. https://doi.org/10.3390/fluids6090309

- Arango, D.; Bittar, A.; Esmeral, N.P.; Ocasión, C.; Muñoz-Camargo, C.; Cruz, J.C.; Reyes, L.H.; Bloch, N.I. Understanding the Potential of Genome Editing in Parkinson’s Disease. Int. J. Mol. Sci. 2021, 22, 9241. https://doi.org/10.3390/ijms22179241

- Torres-Vanegas, J.D.; Cruz, J.C.; Reyes, L.H. Delivery Systems for Nucleic Acids and Proteins: Barriers, Cell Capture Pathways and Nanocarriers. Pharmaceutics 2021, 13, 428. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics13030428

- Cruz, Luisa F.; Cruz, Juan C.; Carrillo, Daniel, Mtz-Enriquez, Arturo I.; Lamelas, Araceli; Ibarra-Juarez, Luis Arturo; Pariona, Nicolaza. In-vitro evaluation of copper nanoparticles as a potential control agent against the fungal symbionts of the invasive ambrosia beetle Euwallacea fornicatus. Crop Protection 2021, 143, 105564. https://doi.org/10.1016/j.cropro.2021.105564

- Cruz-Jimenez, Juan Carlos et al . Molecular dynamics simulations of Alzheimer's BACE1 and BACE2 transmembrane domains in neurons: Impact of cholesterol. Rev.fac.ing.univ. Antioquia, Medellín , n. 98, p. 117-128, Mar. 2021 . Available from http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0120-62302021000100117&lng=en&nrm=iso. access on 20 July 2022. https://doi.org/10.17533/udea.redin.20200368

2020

- Puentes, P.R.; Henao, M.C.; Torres, C.E.; Gómez, S.C.; Gómez, L.A.; Burgos, J.C.; Arbeláez, P.; Osma, J.F.; Muñoz-Camargo, C.; Reyes, L.H.; Cruz, J.C. Design, Screening, and Testing of Non-Rational Peptide Libraries with Antimicrobial Activity: In Silico and Experimental Approaches. Antibiotics 2020, 9, 854. https://doi.org/10.3390/antibiotics9120854

- 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

2021

- D. N. Céspedes-Valenzuela, S. Sánchez-Rentería, C. Muñoz-Camargo and J. C. Cruz, "Chitosan methacrylate-based bioadhesive: towards a photoresponsive and extrudable material for bone fracture repair," 2021 IEEE 2nd International Congress of Biomedical Engineering and Bioengineering (CI-IB&BI), 2021, pp. 1-5, doi: 10.1109/CI-IBBI54220.2021.9626101

- M. X. Forero, C. David Suarez, M. Forero-Shelton, V. Akle, J. C. Cruz and C. Muñoz-Camargo, "Novel anticancer agents based on co-immobilization of Temozolomide and Hydroxyurea on Magnetite-Buforin II nanobioconjugates: efficacy study in 3D Glioblastoma spheroids," 2021 IEEE 2nd International Congress of Biomedical Engineering and Bioengineering (CI-IB&BI), 2021, pp. 1-7, doi: 10.1109/CI-IBBI54220.2021.9626121

- Carlos E. Torres, Javier Cifuentes, Saul Gomez, Luis H. Reyes, Carolina Muñoz-Camargo, Johann Osma, Juan C. Cruz. Magnetoliposomes for oral drug delivery: Microfluidic-based synthesis and in vitro testing. ACS Fall. 22-26 agosto 2021. https://doi.org/10.1021/scimeetings.1c01243

- Daniela Céspedes-Valenzuela, Santiago Sánchez-Rentería, Laura Rueda-Gensini, Javier Cifuentes, Julian A Serna, Carolina Muñoz Camargo, Juan C Cruz. Novel photo- and thermo- responsive composite hydrogels based on functionalized rGO and modified SIS/chitosan polymers for localized treatment of malignant cutaneous melanoma. ACS Fall. 22-26 agosto 2021. https://doi.org/10.1021/scimeetings.1c01242

- Daniela Céspedes-Valenzuela, Santiago Sánchez-Rentería, Javier Cifuentes, Carolina Muñoz Camargo, Juan C Cruz. Development of a photo-crosslinkable bioadhesive based on methacryloyl-modified chitosan and functionalized reduced graphene oxide for the treatment of bone fractures. ACS Fall. 22-26 agosto 2021. https://doi.org/10.1021/scimeetings.1c01241

- Juan Buitrago, Sabina Nieto-Ramon, Lina Garcia, Clara Goyes, Carolina Muñoz Camargo, Yenny Hernández, Andrés González, Juan C Cruz. Development of flexible and transparent photoelectrochemical cells based on the light-harvesting complexes of Chlamydomonas reinhardtii immobilized on graphene. ACS Fall. 22-26 agosto 2021. https://doi.org/10.1021/scimeetings.1c01246

- Cristina Gonzalez Melo, Javier Cifuentes, Laura Rueda-Gensini, Paola Ruiz, Luis H. Reyes, Carolina Muñoz-Camargo, Juan C. Cruz. Chitosan and type B gelatin nanoparticles functionalized with BUF-II for highly biocompatible cell-penetrating vehicles. ACS Fall. 22-26 agosto 2021. https://doi.org/10.1021/scimeetings.1c01097

- Javier Cifuentes, Julian A Serna, Luis H. Reyes, Carolina Muñoz-Camargo, Juan C. Cruz. Antimicrobial graphene oxide-silver nanocomposite hydrogel with enhanced potency against antibiotic-resistant bacterial strains. ACS Fall. 22-26 agosto 2021. https://doi.org/10.1021/scimeetings.1c01109

- Tatiana Beltran, David Arango, Javier Cifuentes, Carolina Muñoz-Camargo, Luis H. Reyes, Juan C. Cruz. Functionalization of cell-penetrating magnetite-OmpA vehicles: Efficient delivery of linearized CRISPR/Cas9 editing systems. ACS Fall. 22-26 agosto 2021. https://doi.org/10.1021/scimeetings.1c01218

- Jorge Patarroyo, Juan C. Cruz, Luis H. Reyes. Formulation and characterization of biocompatible hydrogels for the encapsulation of antimicrobial peptides as a topical treatment for the control of skin infections. ACS Fall. 22-26 agosto 2021. https://doi.org/10.1021/scimeetings.1c01111

- Julian D Torres, Juan C. Cruz, Luis H. Reyes. Synthesis and characterization of graphene oxide-based nanostructures for the delivery of gene therapies. ACS Fall. 22-26 agosto 2021. https://doi.org/10.1021/scimeetings.1c01152

- Daniela Rubio Olaya, Javier Cifuentes, Luis H. Reyes, Carolina Muñoz-Camargo, Juan C Cruz. Study of the interactome of Buforin II with Escherichia coli: Revealing the mechanistic details of its antibacterial activity. ACS Fall. 22-26 agosto 2021. https://doi.org/10.1021/scimeetings.1c01116

- David Arango, Tatiana Beltran, Javier Cifuentes, Carolina Muñoz-Camargo, Luis H. Reyes, Juan C. Cruz, Natasha Bloch. Delivery of CRISPR/Cas9 editing systems for the treatment of idiopathic Parkinson’s. ACS Fall. 22-26 agosto 2021. https://doi.org/10.1021/scimeetings.1c01215

- Eduardo Ravelo-Nieto, Alvaro Duarte-Ruiz, Luis H. Reyes, Juan C Cruz. Synthesis, functionalization and characterization of silica nanoparticles and fullerenol: Potential platforms for cell penetration vehicles. ACS Fall. 22-26 agosto 2021. https://doi.org/10.1021/scimeetings.1c01216

- Maria C Henao, Camila Ocasion, Arnovis Yepes, Juan C Burgos Beltrán, Juan C Cruz, Luis H. Reyes. Study of the spike (S) glycoprotein from the SARS-Cov-2 as a possible source of translocating peptides of biomedical interest. ACS Fall. 22-26 agosto 2021. https://doi.org/10.1021/scimeetings.1c01220

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.

Investigadores 

Juan C. Cruz

Líder y Profesor Asociado

Carolina Muñoz-Camargo

Co-Directora y Profesora Asociada

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 senior 

Javier Cifuentes

MSc

Estudiantes de Posgrado 

Julian Torres

Estudiante de doctorado, supervisor principal Luis H. Reyes (IQUI)

Valentina Quezada

Estudiante de maestría

Jessica Gómez

Estudiante de maestría, supervisor principal Luis H. Reyes (IQUI)

Eduardo Ravelo

Estudiante de maestría, Universidad Nacional de Colombia

Paola Ruiz Puentes

Estudiante de maestría/ supervisor principal Pablo Arbeláez (IBIO)

Estudiantes graduados  

Paula González

BSc. Finalizado en 2022

Geraldyne Ortiz

BSc. Finalizado en 2022

Melisa Sanchez Betancourt

BSc. Finalizado en 2022

Daniel Mateo Segura Rodríguez

BSc. Finalizado en 2022

Laura Wandurraga

BSc. Finalizado en 2022

Juan Manuel Molina

BSc. Finalizado en 2022

Cristhian Javier Amado

BSc. Finalizado en 2022

Daniel Alberto Álvarez

BSc. Finalizado en 2022

Armando Güiza

BSc. Finalizado en 2021

Daniela Céspedes

MSc. Finalizado en 2021

Saúl Gómez

MSc. Finalizado en 2021

Tatiana Beltrán

MSc. Finalizado en 2021

Laura Ellis

MSc. Finalizado en 2021

David Arango

MSc. Finalizado en 2021

Maria Camila Henao

MSc. Finalizado en 2021

Laura Muñoz

MSc. Finalizado en 2021

Carlos Ramírez

MSc. Finalizado en 2020

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 Genómica / Proteómica / Biología Sintética

Esta área tiene como propósito construir bibliotecas de secuencias genómicas relacionadas con proteínas o péptidos con potencial farmacéutico (antimicrobiano, translocante), las cuales pueden ser generadas en forma no-racional a partir de fragmentación de genomas bacterianos utilizando herramientas in silico y experimentales. Además de desarrollar un sistema basado en inteligencia artificial acoplado a dinámica molecular para acelerar la identificación de candidatos potenciales, se pretende establecer una plataforma de expresión tipo “surface display” en levaduras para facilitar la identificación de los candidatos con capacidades translocantes, antimicrobianas o formadores de poros. Esto se espera lograr con la ayuda de un sistema de cribado de alta eficiencia “on a chip”, empleando plataformas basadas en dispositivos de microfluídica, ya que estas permiten el control preciso de la interacción entre sistemas liposomales modelo y las levaduras expresando las secuencias de interés.

Además buscamos identificar cambios en el transcriptoma de los genes involucrados en infertilidad inexplicada de una muestra de mujeres, pacientes de la unidad de fertilidad de la Clínica de Marly y la construcción de un mapa de interacciones de estos genes utilizando herramientas computacionales.

Finalmente, estamos trabajando en el mapa de interactómica del péptido Buforina II, teniendo en cuenta que si bien se sabe que este péptido interactúa con ADN para bloquear la replicación de microorganismos, los detalles de dicha interacción son desconocidos. Los resultados de este estudio son valiosos para el diseño de interacciones específicas de péptidos con ADN y mejorar así su diseño para aplicaciones que requieran control preciso a escala genómica.

Financiación

- Estudio piloto de la expresión de los genes HOXA 10-11 y LIF en tejido de endometrio de pacientes con infertilidad inexplicada comparadas con voluntarias sanas en la población que consulta en la Unidad de Fertilidad Procreación Médicamente Asistida de la Clínica de Marly en los años 2019-2021 en Bogotá, Colombia.

- Método para la identificación de la interactómica entre el ADN de Escherichia coli y nanobioconjugados de Buforina II y magnetita. Tesis de Maestría.

- Development of a translocating and antimicrobial peptides library using a recombinant yeast expression system. Tesis de Maestría.

Actas de congresos

2021

- Juan Buitrago, Sabina Nieto-Ramon, Fernando Gómez, Juan C Cruz, Carolina Muñoz Camargo. Role of progesterone receptor (PGR) as a master regulator genes in women’s infertility: A bioinformatic approach. ACS Fall. 22-26 agosto 2021. https://doi.org/10.1021/scimeetings.1c01245

- Nicolás Rincón Téllez, Juan D Valderrama, Héctor Javier Luna Wandurraga, Juan C Cruz, Luis H. Reyes. Evaluation of the green fluorescent protein (GFP) encapsulation in outer membrane vesicles (OMVs) produced by a hypervesiculating strain of Escherichia coli. ACS Fall. 22-26 agosto 2021. https://doi.org/10.1021/scimeetings.1c01104

- Camila Ocasion, Juan C Cruz, Luis H. Reyes. Improving the functional screening of metagenomic libraries via aptamer-based biosensing. ACS Fall. 22-26 agosto 2021. https://doi.org/10.1021/scimeetings.1c01224

2020

- Camila Ocasión-Martínez, Juan C Cruz, Alvaro Monguí, Luis H Reyes. In silico Design and Validation of Riboswitches for the High-Throughput Detection of Isoflavone Genistein. 2020 Virtual AIChE Annual Meeting. https://aiche.confex.com/aiche/2020/meetingapp.cgi/Paper/599694

Investigadores 

Líderes 

Juan C. Cruz

Líder y Profesor Asociado

Carolina Muñoz-Camargo

Codirectora y Profesora Asociada

Profesores afiliados 

Luis H. Reyes

Profesor asistente, IQUI

Jorge Duitama

Profesor asistente, ISIS

Andrés González

Profesor asistente, IQUI

Pablo Arbeláez

Profesor asistente, IBIO

Investigadores senior 

Daniela Rubio

MSc

Estudiantes de Posgrado 

Valentina Quezada

Estudiante de maestría

Cristian Rodríguez

Estudiante de maestría

Estudiantes Graduados 

Daniela Rubio

MSc. finalizado en 2021

Nicolás Rincón Téllez

BSc. finalizado en 2021

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

- Florez, S.L.; Campaña, A.L.; Noguera, M.J.; Quezada, V.; Fuentes, O.P.; Cruz, J.C.; Osma, J.F. CFD Analysis and Life Cycle Assessment of Continuous Synthesis of Magnetite Nanoparticles Using 2D and 3D Micromixers. Micromachines 2022, 13, 970. https://doi.org/10.3390/mi13060970

- Rodriguez-Soto, M.A.; Garcia-Brand, A.J.; Riveros, A.; Suarez, N.A.; Serrano, F.; Osma, J.F.; Muñoz Camargo, C.; Cruz, J.C.; Sandoval, N.; Briceño, J.C. Blood-Vessel-Inspired Hierarchical Trilayer Scaffolds: PCL/Gelatin-Driven Protein Adsorption and Cellular Interaction. Polymers 2022, 14, 2135. https://doi.org/10.3390/polym14112135

- Peñaranda, P.A.; Noguera, M.J.; Florez, S.L.; Husserl, J.; Ornelas-Soto, N.; Cruz, J.C.; Osma, J.F. Treatment of Wastewater, Phenols and Dyes Using Novel Magnetic Torus Microreactors and Laccase Immobilized on Magnetite Nanoparticles. Nanomaterials 2022, 12, 1688. https://doi.org/10.3390/nano12101688

- Rodriguez-Soto, M.A.; Riveros, A.; Suarez Vargas, N.; Garcia-Brand, A.J.; Camargo, C.M.; Cruz, J.C.; Sandoval, N.; Briceño, J.C. Failure Analysis of TEVG’s II: Late Failure and Entering the Regeneration Pathway. Cells 2022, 11, 939. https://doi.org/10.3390/cells11060939

- Sotelo, L.D.; Sotelo, D.C.; Ornelas-Soto, N.; Cruz, J.C.; Osma, J.F. Comparison of Acetaminophen Degradation by Laccases Immobilized by Two Different Methods via a Continuous Flow Microreactor Process Scheme. Membranes 2022, 12, 298. https://doi.org/10.3390/membranes12030298

- Riveros, A.; Garcia-Brand, A.J.; Rodriguez-Soto, M.A.; Sandoval, N.; Muñoz-Camargo, C.; Cruz, J.C.; Briceño, J.C. Computational Characterization of Mechanical, Hemodynamic, and Surface Interaction Conditions: Role of Protein Adsorption on the Regenerative Response of TEVGs. Int. J. Mol. Sci. 2022, 23, 1130. https://doi.org/10.3390/ijms23031130

- Rodriguez-Soto, M.A.; Suarez Vargas, N.; Riveros, A.; Camargo, C.M.; Cruz, J.C.; Sandoval, N.; Briceño, J.C. Failure Analysis of TEVG’s I: Overcoming the Initial Stages of Blood Material Interaction and Stabilization of the Immune Response. Cells 2021, 10, 3140. https://doi.org/10.3390/cells10113140

- Gómez, S.C.; Quezada, V.; Quiroz, I.; Muñoz-Camargo, C.; Osma, J.F.; Reyes, L.H.; Cruz, J.C. Design and Manufacture of a Low-Cost Microfluidic System for the Synthesis of Giant Liposomes for the Encapsulation of Yeast Homologues: Applications in the Screening of Membrane-Active Peptide Libraries. Micromachines 2021, 12, 1377. https://doi.org/10.3390/mi12111377

- Campaña, A.L.; Guillén, A.; Rivas, R.; Akle, V.; Cruz, J.C.; Osma, J.F. Functionalization and Evaluation of Inorganic Adsorbents for the Removal of Cadmium in Wastewater. Molecules 2021, 26, 4150. https://doi.org/10.3390/molecules26144150

- Olga P. Fuentes, Mabel J. Noguera, Paula A. Peñaranda, Sergio L. Flores, Juan C. Cruz and Johann F. Osma. Micromixers for Wastewater Treatment and Their Life Cycle Assessment (LCA). 2021 DOI: 10.5772/intechopen.96822

- Aranguren, A.; Torres, C.E.; Muñoz-Camargo, C.; Osma, J.F.; Cruz, J.C. Synthesis of Nanoscale Liposomes via Low-Cost Microfluidic Systems. Micromachines 2020, 11, 1050. https://doi.org/10.3390/mi11121050

- 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

- ACS Fall. 22-26 agosto 2021. Alejandra Riveros, Maria Alejandra Rodriguez, Andres J. Garcia-Brand, Natalia A. Suarez, Carolina Muñoz Camargo, Juan C Cruz, Seungil Kim, Antonio D’Amore, William Wagner, Nestor F. Sandoval, Juan C. Briceño. shorturl.at/FLW18

- ACS Fall. 22-26 agosto 2021. Andres J. Garcia-Brand, Maria Alejandra Rodriguez, Natalia A. Suarez, Alejandra Riveros, Carolina Muñoz Camargo, Juan C Cruz, Seungil Kim, Antonio D’Amore, William Wagner, Nestor F. Sandoval, Juan C. Briceño. https://doi.org/10.1021/scimeetings.1c00978

- ACS Fall. 22-26 agosto 2021. Maria Alejandra Rodriguez, Natalia A. Suarez, Alejandra Riveros, Mónica Garcia-Brand, Andres J., Cuellar, Carolina Muñoz Camargo, Juan C Cruz, Nestor F. Sandoval, Juan C. Briceño. Scaffolds with hierarchical bioactive properties through multilayered 3D configurations via tunable biodegradable PCL. https://doi.org/10.1021/scimeetings.1c01256

- 2021 IEEE 2nd International Congress of Biomedical Engineering and Bioengineering (CI-IB&BI) S. Nieto, C. J. Cifuentes and J. C. Cruz, "Evaluation of polymeric biomaterial as an option for tissue replacement in plantar calcaneonavicular ligament injuries," 2021 IEEE 2nd International Congress of Biomedical Engineering and Bioengineering (CI-IB&BI), 2021, pp. 1-4, doi: 10.1109/CI-IBBI54220.2021.9626057.

- 2021 IEEE 2nd International Congress of Biomedical Engineering and Bioengineering (CI-IB&BI) M. A. Rodriguez-Soto et al., "Mechanical characterization of novel vascular grafts: approaching to the native vessel behavior," 2021 IEEE 2nd International Congress of Biomedical Engineering and Bioengineering (CI-IB&BI), 2021, pp. 1-5, doi: 10.1109/CI-IBBI54220.2021.9626102.

- 2021 IEEE 2nd International Congress of Biomedical Engineering and Bioengineering (CI-IB&BI) C. F. Rodriguez, L. Ortiz C., K. A. Giraldo R., C. Muñoz C. and J. C. Cruz, "In silico study of spheroids fusion through magnetic field gradients," 2021 IEEE 2nd International Congress of Biomedical Engineering and Bioengineering (CI-IB&BI), 2021, pp. 1-9, doi: 10.1109/CI-IBBI54220.2021.9626089.

- 2021 IEEE 2nd International Congress of Biomedical Engineering and Bioengineering (CI-IB&BI) S. C. Gómez, V. Quezada, I. Quiroz, J. F. Osma, L. H. Reyes and J. C. Cruz, "Pinched flow fractionation for size-based separation of polydisperse polymeric microparticles via a low-cost microfluidic device," 2021 IEEE 2nd International Congress of Biomedical Engineering and Bioengineering (CI-IB&BI), 2021, pp. 1-5, doi: 10.1109/CI-IBBI54220.2021.9626119.

- 2021 IEEE 2nd International Congress of Biomedical Engineering and Bioengineering (CI-IB&BI) M. A. Rodriguez-Soto et al., "Bio-molecular interactions: blood components, cells and biomaterials in the regeneration of acellular vascular grafts," 2021 IEEE 2nd International Congress of Biomedical Engineering and Bioengineering (CI-IB&BI), 2021, pp. 1-6, doi: 10.1109/CI-IBBI54220.2021.9626113.

- 2020 Virtual AIChE Annual Meeting. Olga P. Fuentes, Miguel A. Casalins, Juan C. Cruz, Johann F. Osma. Life Cycle Assessment (LCA) of Iron Oxide Nanoparticles Synthesis by Co-Precipitation: Traditional and Novel Microfluidic Methods. https://www.aiche.org/academy/conferences/aiche-annual-meeting/2020/proceeding/paper/749e-life-cycle-assessment-lca-iron-oxide-nanoparticles-synthesis-co-precipitation-traditional-and

- 2nd International Online-Conference on Nanomaterials Bermudez, J.S.; Rodriguez-Soto, M.A.; Riveros, A.; Suarez, N.; Muñoz-Camargo, C.; Cruz, J.C.; Sandoval, N.; Briceño, J.C. A Chemo-Mechanical Model of the Spreading of Endothelial Cells on the Lumen of Functionalized TEVGs. Mater. Proc. 2021, 4, 74. https://doi.org/10.3390/IOCN2020-07833

- 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.

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

- Ricardo, F.; Pradilla, D.; Cruz, J.C.; Alvarez, O. Emerging Emulsifiers: Conceptual Basis for the Identification and Rational Design of Peptides with Surface Activity. Int. J. Mol. Sci. 2021, 22, 4615. https://doi.org/10.3390/ijms22094615

- Rangel-Muñoz, N.; González-Barrios, A.F.; Pradilla, D.; Osma, J.F.; Cruz, J.C. Novel Bionanocompounds: Outer Membrane Protein A and Laccase Co-Immobilized on Magnetite Nanoparticles for Produced Water Treatment. Nanomaterials 2020, 10, 2278. https://doi.org/10.3390/nano10112278

- 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

ACS Fall. 22-26 agosto 2021. Valentina Jaramillo Mejia, Laura Muñoz, Juan C Cruz, Carolina Muñoz Camargo. Emulsions of lavender essential oil and CW49 peptide for healing assays in a 2D monolayer of human keratinocytes. https://doi.org/10.1021/scimeetings.1c01171

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.

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

- Garcia-Brand, A.J.; Quezada, V.; Gonzalez-Melo, C.; Bolaños-Barbosa, A.D.; Cruz, J.C.; Reyes, L.H. Novel Developments on Stimuli-Responsive Probiotic Encapsulates: From Smart Hydrogels to Nanostructured Platforms. Fermentation 2022, 8, 117. https://doi.org/10.3390/fermentation8030117

- Patarroyo, J.L.; Fonseca, E.; Cifuentes, J.; Salcedo, F.; Cruz, J.C.; Reyes, L.H. Gelatin-Graphene Oxide Nanocomposite Hydrogels for Kluyveromyces lactis Encapsulation: Potential Applications in Probiotics and Bioreactor Packings. Biomolecules 2021, 11, 922. https://doi.org/10.3390/biom11070922

- 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

ACS Fall. 22-26 agosto 2021. Catalina Montoya Carvajal, Rafael Urbina, María Hernández Carrion, Juan C Cruz, Luis H. Reyes. Synthesis and preliminary functional characterization of mucoadhesive alginate/iron encapsulates as food supplements. https://doi.org/10.1021/scimeetings.1c01101

ACS Fall. 22-26 agosto 2021. Angie Bolaños, David Moreno, Juan C. Cruz, Luis H. Reyes. Alginate-beer yeast encapsulates: Impact on fermentation yield and sensory profile. https://doi.org/10.1021/scimeetings.1c01114

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.