El vídeo del sitio web muestra un nanotubo de carbono (una estructura reticular medida en milmillonésimas de metro) flotando en una solución y brillando en rojo cuando es impactado por una luz láser.
Scott Nelson, izquierda, y Nathaniel Kallmyer trabajan en el laboratorio de Zymosense, una nueva empresa con sede en el Parque de Investigación de la Universidad Estatal de Iowa. Crédito de la imagen: Universidad Estatal de Iowa/Christopher Gannon.
Una larga hebra de un sustrato proteico, con sus átomos representados en verde, negro y gris, se enrolla alrededor del tubo. Flotando desde la parte superior hay un diagrama de cinta arremolinada de color amarillo, morado y magenta de una proteasa, un tipo de enzima que descompone las proteínas. La enzima corta rápidamente la proteína. Hay una reacción química. De repente, aparecen nuevos productos flotando por ahí.
Y el nanotubo fluorescente se oscurece.
Siga esos apagados ligeros con lectores especiales y podrá medir la actividad enzimática. Y puede hacerlo un 62 % más rápido y con la mitad de pasos que los ensayos existentes o las pruebas de laboratorio para medir diversas propiedades de los materiales.
Esa es la gran idea detrás Zymosense«The Nanoassay Company», una startup que está generando tecnología desarrollada en el laboratorio de Nigel Reuel, titular de la Cátedra Stanley de Interdisciplinariedad. Ingeniería en la Universidad Estatal de Iowa y cofundador y presidente de la empresa.
Todo comenzó cuando Reuel le preguntó a un nuevo estudiante de doctorado de su grupo de investigación: «¿Y si?»
‘Sin enzimas, no hay vida’
Después de sus días de posgrado en el Instituto de Tecnología de Massachusetts, Reuel comenzó a trabajar para DuPont como investigador investigador y luego como explorador de tecnología corporativa con el encargo de «encontrar cosas interesantes que permitieran nuevos negocios».
Bueno, parte del negocio de DuPont consistía en trabajar con proteínas y diseñar nuevas enzimas, los catalizadores biológicos que impulsan todo tipo de reacciones químicas sin ser consumidos por el proceso para poder reutilizarlos. Son vitales para la digestión, el control de enfermedades y mucho más. Como dice una hoja informativa de Zymosense: «Sin enzimas, no hay vida».
Las enzimas también tienen muchos usos industriales y cotidianos en biotecnología, aplicaciones médicas, desarrollo de fármacos y producción de alimentos. Un ejemplo es el de su cuarto de lavado: los detergentes de agua fría utilizan enzimas diseñadas para limpiar sin la ayuda adicional del calor.
Pero trabajar con enzimas fue una tarea ardua. Los procedimientos paso a paso y los reactivos utilizados para medir la actividad enzimática eran complejos y requerían personal y tiempo.
“Eso equivale a su dinero”, dijo Reuel sobre su mensaje a las empresas y la motivación para encontrar una mejor manera.
Entonces, cuando llegó al estado de Iowa en 2016, le pidió a uno de sus primeros estudiantes de posgrado que comenzara a explorar una mejor manera de medir la actividad enzimática. ¿Quizás los sensores fluorescentes con los que trabajó Reuel cuando era estudiante de posgrado podrían ayudar?
“Empecé con Nigel preguntando ‘¿Y si…?’ dijo Nathaniel Kallmyer, quien obtuvo su doctorado en el estado de Iowa en 2021 y ahora es cofundador y director de tecnología de Zymosense. «¿Qué pasaría si pusieras una proteína en la superficie de un nanotubo y le introdujeras una enzima?»
Obtienes un biosensor que funciona, descubrió Kallmyer.
«Me sorprendió lo rápido que funcionó», dijo. «Funcionó la primera vez».
Pero, dijo Reuel, todavía queda mucho trabajo por delante. Los investigadores tuvieron que comprender el proceso, perfeccionarlo para diferentes enzimas y ampliarlo para uso comercial.
‘El futuro de la detección bioquímica’
Pase por la oficina y el laboratorio de Zymosense en el Parque de investigación de la Universidad Estatal de Iowa y no pasa mucho tiempo antes de que Scott Nelson, el director ejecutivo de la startup, regrese al laboratorio y recoja lo que parece una bombilla para luz nocturna.
Hay un líquido grisáceo chapoteando en el interior.
«Nunca volverás a sostener algo como esto en el resto de tu vida», dijo. «Hay un billón de nanotubos de carbono de pared simple allí».
También hay un 2020 patente estadounidense ahí dentro. Es para «nanosensores ópticos para la caracterización de enzimas hidrolíticas». La Universidad Estatal de Iowa Fundación de Investigación solicitó protección de patente sobre los nanosensores e innovaciones relacionadas a partir de 2018 y otorgó la licencia de las tecnologías a Zymosense en 2022.
Reuel y Kallmyer fundaron Zymosense para comercializar la tecnología en 2021.
Progresaron a través del ecosistema de startups del estado de Iowa, incluido el campus de la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. Cuerpo de Innovaciónmás el Fábrica de inicio y Ir al mercado programas. Reuel conoció a Nelson a través de proyectos de tutoría con el Centro Pappajohn para el emprendimiento.
También obtuvieron el apoyo del programa federal de Investigación de Innovación para Pequeñas Empresas y de la Autoridad de Desarrollo Económico de Iowa. En total, han recaudado 850.000 dólares en subvenciones y premios para investigación y desarrollo. También hay cinco inversores.
Todo ello ha permitido que la empresa crezca hasta contar con cinco empleados trabajando con dos asesores técnicos.
“Zymosense es una especie de ejemplo de todo lo que el estado de Iowa está tratando de hacer”, dijo Nelson. «Exploraron todos estos recursos».
Nelson, un graduado del estado de Iowa que tiene experiencia empresarial que abarca General Motors en Detroit y nuevas empresas de software en Denver, dijo que espera que los nanosensores funcionalizados de la compañía estén a la venta a principios del próximo año. Un producto típico serían nanosensores en 5 mililitros de líquido por 499 dólares.
Kallmyer dijo que una botella podría realizar hasta 2.000 pruebas.
Como dice el sitio web de la empresa, «El futuro de la detección bioquímica llega en 2026» y esta es «la era de las enzimas».
Y como Reuel, que ha fundado cuatro empresas y co-enseña un “Creación de empresas de tecnología profunda” Por supuesto, le gusta decir sobre las ideas de startups: “Toda buena innovación surge en respuesta a algún problema o necesidad”.
Resulta que existen todo tipo de industrias que necesitan rastrear y mejorar su fuerza laboral enzimática.
Fuente: Universidad Estatal de Iowa
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