基于蛋白质的药物正在改变我们治疗癌症和慢性疾病的方式，包括糖尿病、类风湿性关节炎和多发性硬化症。然而，每种药物背后都有一个复杂的制造过程，这一过程可能因微小的污染物而减缓或中断。弗吉尼亚大学工程与应用科学学院（University of Virginia School of Engineering and Applied Science）的化学工程师Nick Vecchiarello希望改变这一现状，而美国国家科学基金会（NSF）也对此表示了关注。
Vecchiarello是化学工程系的助理教授，他获得了NSF职业奖（CAREER Award），以支持其关于构建新型分子工程表面的研究。这项60万美元的资助将用于设计能够在生产过程中更有效地纯化这些药物的材料——从过滤掉游离的DNA和蛋白质到在制造过程中可能混入的病毒。
这一享有盛誉的五年期奖项旨在表彰在其领域中表现出领导潜力并能够成为学术榜样的早期职业教职人员。
“这些药物是在活细胞内生产的，细胞不仅生成药物，还会生成许多你不希望出现在最终产品中的其他物质，”Vecchiarello说，“我们的任务是将有价值的成分与潜在危险的杂质分离。”
为了实现这一目标，Vecchiarello和他的团队正在开发定制化的表面，这些表面涂有称为肽的短链氨基酸。这些肽可以根据生产工艺的要求调整，选择性地结合或排斥特定分子。这些涂覆的表面被应用于色谱柱中——这种工具就像微型筛子，根据分子的大小、形状或化学特性进行分离。
这项工作特别强大的地方在于这些表面的开发方式：Vecchiarello使用高通量筛选技术一次测试多种肽，并通过计算机建模来理解某些组合为何有效。这些数据随后会反馈到更好的表面设计中，形成一种闭环优化机制。
预期的结果是什么？一种更快、更清洁且更具成本效益的蛋白质类药物纯化方法，这不仅可以减少浪费和失败批次，从而为制造商节省数百万美元，还能帮助患者以更低的成本获得关键治疗。
“这不仅仅是改进单一产品的问题，”他说，“而是要改变支撑制药行业重要部分的材料和工艺。”
该奖项还将支持学生培训和外展活动，包括一系列暑期研讨会，帮助下一代工程师在生物分离和材料设计方面获得实践经验。
Vecchiarello的工作与其同事Camille Bilodeau的计算研究相辅相成，后者在今年早些时候也获得了职业奖。两个实验室共同致力于为药物纯化和先进材料研究创造创新的跨学科方法。
在2023年加入弗吉尼亚大学之前，Vecchiarello在伦斯勒理工学院（Rensselaer Polytechnic Institute）获得了博士学位，并曾在安进公司（Amgen）担任纯化科学家，随后在麻省理工学院（MIT）从事博士后研究。他的实验室最近发表了第一篇论文，由博士生Janani Ram主导。
“获得职业奖是一项巨大的荣誉，”Vecchiarello说，“这使我们能够追求大胆的研究，探索新想法，并最终创造可能对医疗保健产生持久影响的材料。”
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