蛋白质类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、类风湿性关节炎以及多发性硬化症等。然而，每种药物背后都隐藏着复杂的制造过程，而这一过程可能会因微观污染物的存在而被减缓甚至中断。弗吉尼亚大学（UVA）工程与应用科学学院的化学工程师Nick Vecchiarello希望改变这一现状，他的努力也得到了美国国家科学基金会（NSF）的认可。
Vecchiarello是化学工程系的一名助理教授，他获得了NSF CAREER奖，以支持其在设计新型分子工程表面方面的研究。这笔60万美元的资助将用于研发能够更高效纯化药物的材料——这些材料可以过滤掉从游离DNA、蛋白质到制造过程中可能混入的病毒等各类杂质。
这项备受瞩目的五年期奖项旨在表彰那些展现出学术榜样潜力，并在其领域内引领研究进展的早期职业教职人员。
“这些药物是在活细胞中生产的，而活细胞不仅会生成药物，还会产生许多你不希望出现在最终产品中的其他物质，”Vecchiarello说道，“我们的任务就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及其团队正在开发涂有短链氨基酸（称为肽）的定制表面。这些肽可以根据制造过程的需求进行调整，选择性地结合或排斥特定分子。这些涂层表面将用于色谱柱——这种工具就像显微镜下的筛子，根据分子的大小、形状或化学特性进行分离。
这项工作的特别之处在于表面的开发方式：Vecchiarello使用高通量筛选技术同时测试多种肽，并结合计算机建模来理解为什么某些组合有效。这些数据随后可以通过反馈循环指导更优表面的设计。
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，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。
“这不仅仅是改进单个产品的问题，”他表示，“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，包括一个暑期工作坊系列，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，后者也在今年早些时候获得了CAREER奖。两个实验室正在共同努力，创造一种创新的、跨学科的药物纯化和先进材料研究方法。
在2023年加入UVA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，之后在麻省理工学院（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CAREER奖是一项巨大的荣誉，”Vecchiarello表示，“它使我们能够追求大胆的研究，探索新想法，并最终创造出可能对医疗保健产生持久影响的材料。”
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