Cada año, C&EN selecciona las startups más interesantes según los autores y editores de la revista. La elección se hizo, entre otras cosas, entre empresas en el campo de la inteligencia artificial, análisis y visualización en relación con los campos biomédico y químico.
Los desarrollos de estas compañías nos permitirán examinar con más detalle los cambios en la forma de las proteínas, identificar moléculas, encontrar nuevos medicamentos y materiales a través de experimentos, incluidos los desarrollados utilizando algoritmos de aprendizaje automático.
ARN dirigido con compuestos de bajo peso molecularLanzado: 2015
Dirección: Desarrollo de Drogas
Tecnología: compuestos de unión a ARN de bajo peso molecular
Fundador: Russell Petter
Finanzas: $ 38 millones de inversores, incluidos Canaan Partners, Advent Life Sciences, Pfizer y Celgene
El ARN es un objeto bastante complejo para el desarrollo de estructuras moleculares capaces de unirse selectivamente a él. Muchas compañías han intentado unir ARN dirigidos, por ejemplo, utilizando técnicas de interferencia de ARN en las que la secuencia de ARN se une a una secuencia complementaria. Desafortunadamente, los intentos de hacer que esta tecnología funcione de manera predecible en el cuerpo humano hasta ahora han fallado, con la excepción del éxito reciente en el tratamiento de la enfermedad hepática. Las moléculas de fármacos a menudo se dirigen a las proteínas, pero en Arrakis crean estructuras que se dirigen al ARN. Esas moléculas que pueden unirse al ARNm, el precursor genético de las proteínas, pueden prevenir la formación de proteínas específicas de las causas de la enfermedad.
Si las moléculas pequeñas pueden reconocer con precisión un ARN específico, esto abrirá un nivel completamente nuevo para el desarrollo de fármacos. El problema es que de más de 20,000 proteínas humanas, solo alrededor del 15% están teóricamente disponibles para moléculas pequeñas. Dado que el ARN de matriz (ARNm) es un mediador químico entre el escenario de ADN de una célula y los actores de proteínas, un fármaco de unión a ARNm puede detener la producción de proteínas, incluidas aquellas que no pueden lograrse mediante métodos convencionales.
El ADN se transcribe en ARNm: el fármaco se une y estabiliza selectivamente. El ARNm unido a ARNm no puede participar en la síntesis de proteínas.
Protección vegetal con moléculas que contienen boro que cambian de formaLanzado: 2015
Dirección: control de plagas en la agricultura
Tecnología: Moléculas de boro personalizables
Fundadores: Stephen J. Benkovic, Gerald Fink, C. Tony Liu, Paul Schimmel y Lucy Shapiro
Finanzas: $ 10 millones de la Fundación Bill y Melinda Gates, Arch Venture Partners, Flagship Pioneering, Bayer y Syngenta Ventures
Según la ONU, cada año las enfermedades de las plantas y los parásitos destruyen del 20 al 40% de los cultivos del mundo. El comercio en un mundo globalizado ha permitido a los agricultores expandir los mercados, pero también ha permitido que se propaguen enfermedades graves, como el
fusarium , que amenaza la producción de banano.
A pesar del hecho de que las grandes compañías agrícolas introducen nuevos pesticidas cada año, es imposible desarrollar un pesticida universal. Para dos de los fungicidas más vendidos que se comercializaron a principios de los años 60, muchos organismos ya han desarrollado resistencia.
Liu y sus colegas de Boragen crearon una biblioteca de compuestos de boro para matar las plagas de las plantas, que tienen una cosa en común: una estructura basada en el boro.
Los fungicidas clásicos se basan en la química del carbono, nitrógeno, azufre o metales. El uso de compuestos que contienen boro es un nuevo enfoque, que sugiere la posibilidad de buscar mecanismos de acción previamente desconocidos. Esta característica le dio a Boragen un lugar en el nuevo Research Triangle Park, NC, basado en AgTech Accelerator. A principios de este año, la compañía se retiró de AgTech con 10 millones de inversores aceleradores, incluidas la Fundación Bill y Melinda Gates, Bayer y Syngenta.
Los fungicidas de benzoxoborona se pueden mezclar con los fungicidas tradicionales. Se utilizan dos mecanismos de acción diferentes para prevenir la resistencia a los fungicidas. La eficacia de una molécula que contiene boro puede reajustarse usando una de dos formas espaciales.
Uso de inteligencia artificial en un laboratorio de materialesLanzado: 2013
Dirección: materiales de I + D
Tecnología: inteligencia artificial
Fundadores: Bryce Meredig, Kyle Michel y Greg Mulholland
Finanzas: $ 7,6 millones de los inversores, incluidos los esfuerzos de innovación, Prelude Ventures y Data Collective
La compañía se organizó sobre la base de un grupo de investigación en la Universidad de California en Santa Bárbara, que recopiló una base de datos de materiales termoeléctricos.
En septiembre, Citrine anunció el éxito de los investigadores de UCSB y General Motors que utilizaron su software para resolver problemas de larga data que dificultan el uso de aleaciones de aluminio en la impresión 3D.
Utilizando los principios de IA y aprendizaje automático en software en la nube, Citrine acelera y avanza la investigación de materiales a través del modelado basado en datos patentados y disponibles públicamente.
Un nuevo enfoque para el diseño de bioprocesamientoLanzado: 2014
Dirección: bioprocesamiento
Tecnología: microorganismos modificados
Fundadores: Nina Lin y Jeremy Minty
Financiación o socios conocidos: subvenciones de una agencia del gobierno de los EE. UU. Por un total de más de $ 1 millón, inversiones ángel y un proyecto financiado por AkzoNobel
Los enfoques tradicionales de bioprocesamiento generalmente implican varios pasos secuenciales. Por el contrario, Ecovia ofrece un proceso más eficiente, utilizando diferentes microorganismos simultáneamente para el procesamiento en una etapa. Ecovia llama a este enfoque la creación de ecosistemas microbianos sintéticos. Según la compañía, el sistema EcoSynth Ecovia puede reducir el costo de los productos químicos en casi dos órdenes de magnitud.
El uso de familias bacterianas para el bioprocesamiento en una etapa.
Inteligencia artificial para reducir el costo y acelerar el desarrollo y la búsqueda de medicamentos.Lanzado: 2014
Dirección: Búsqueda y diseño de medicamentos.
Tecnología: Algoritmos de IA para encontrar los mejores candidatos a drogas
Fundador: Andrew Hopkins
Financiación o socios conocidos: Evotec, GSK, Sanofi, Sumitomo Dainippon Pharma y Sunovion
Exscientia utiliza datos de muchas fuentes, incluida una compañía farmacéutica asociada, literatura científica y sus propios resultados de detección utilizando resonancia de plasmón superficial. El algoritmo procesa los datos, ofreciendo conexiones prometedoras. Luego, los químicos eligen 20 compuestos realistas para la producción, que la compañía farmacéutica socia de Exscientia sintetiza y prueba usando varias pruebas. Los resultados se devuelven a Exscientia, donde se seleccionan otros 20 compuestos en función de estos resultados. El ciclo completo dura aproximadamente dos semanas (en otras compañías farmacéuticas, el ciclo puede tomar dos meses).
La búsqueda de drogas en Exscientia comienza con el procesamiento de los datos existentes que se utilizan para desarrollar 20 compuestos de la primera ronda para síntesis y pruebas. A continuación, los resultados de la primera ronda se procesan en la siguiente ronda para su posterior diseño, síntesis y prueba.
Cristales líquidos liotrópicos en iluminación y pantallas.Lanzado: 2013
Dirección: pantallas e iluminación
Tecnología: cristales líquidos liotrópicos para polarizadores y nanosuspensiones
Fundador: Marc McConnaughey
Socios financieros o bien conocidos: $ 29.3 millones en financiamiento de riesgo, incluso de Tokyo Electron, JSR y Tsingda International Venture Capital
La tecnología utilizada por Light Polymers se desarrolló por primera vez en la URSS, cuando en la década de 1970 se hicieron intentos para crear su propia producción de pantallas. A fines de la década de 1990, muchos científicos de cristal líquido formaron nuevas empresas en esta área de investigación. Evgeny Morozov y Valery Kuzmin formaron parte del equipo original que trabajaba en esta tecnología en Rusia. Después de su primer desarrollo en el laboratorio de un centro de investigación en Moscú, se mudaron a California y luego se unieron a Light Polymers, que se fundó en 2013.
Sus materiales son ideales para suspender partículas como los fósforos de los LED. La suspensión se usa para hacer una película delgada que ayuda a convertir la luz azul en blanca. En los LED convencionales, los fósforos se suspenden en aceite de silicona. Los cristales líquidos liotrópicos pueden organizar los fósforos de manera más compacta y precisa que la silicona. Como resultado, un 25% más de salida de luz, menos pérdida óptica y de calor. Más importante aún, puede cambiar la película para emitir un espectro específico.
Otro objetivo para Light Polymers son los polarizadores de pantalla. Actualmente, las películas polarizantes en las pantallas LCD están hechas de alcohol polivinílico coloreado, coloreado y estirado en un disolvente orgánico. Los polímeros ligeros quieren reemplazar este proceso costoso con un proceso económico a base de agua que podría cambiar seriamente la industria número 10 mil millones.
Los polímeros ligeros afirman que sus películas de fósforo de cristal líquido liotrópico convierten la luz azul en blanco de manera más eficiente que las películas de fósforo de silicona. Además, son más delgados y usan menos fósforo.
Ozonólisis segura para la industria.Lanzado: 2011
Dirección: producción química especializada
Tecnología: Ozonólisis fluida
Fundadores: Paul Anastas y Patrick Foley
Socios financieros o bien conocidos: $ 9.6 millones en financiamiento de la Serie B de empresas que incluyen BASF
La industria está tratando de evitar el uso de la ozonólisis debido a la alta reactividad del ozono y las dificultades para escalar el proceso.
Sin embargo, la reacción de ozono de doble enlace es una forma simple y efectiva de producir diácidos, aldehídos y otros productos de oxidación importantes.
El proceso tradicional de ozonólisis implica burbujear una mezcla de ozono con aire a través de un reactor grande durante ocho horas. La reacción es muy exotérmica y puede conducir a subproductos inestables.
En un proceso continuo desde P2, el volumen de reactivos es solo una milésima parte del volumen de un reactor tradicional y el tiempo de reacción se mide en minutos, no en horas.
Para hacer que la ozonólisis sea segura para la producción química, en un reactor de flujo de P2, los reactivos se mezclan con ozono en una capa delgada mientras pasan a través de un tubo de reactor enfriado. Este proceso promete ser más seguro, ya que una parte muy pequeña de los reactivos se mezclan durante el proceso en línea.
El estudio del movimiento de proteínas para buscar objetivos farmacológicos.Lanzado: 2016
Dirección:
Tecnología:
Fundadores: Matthew Jacobson, Dorothee Kern, Mark Murcko y DE Shaw Research
Socios financiados o reputados: $ 29.3 millones de Third Rock Ventures
Si pudiéramos ver el comportamiento real de las proteínas, como realmente sucede, entonces podríamos encontrar un objetivo para enfermedades previamente inaccesibles. Entre los ejemplos más famosos de objetivos inexpugnables está el oncógeno KRas, que se sabe que muta en una gran cantidad de enfermedades oncológicas.
Relay Therapeutics utiliza la última tecnología para registrar el movimiento de las proteínas, que esperan les permita desarrollar una plataforma de investigación para el tratamiento integral del cáncer complejo.
Las tecnologías previamente inaccesibles permitieron a Relay registrar el movimiento de las proteínas, abriendo puntos previamente inaccesibles para el acoplamiento con moléculas de bajo peso molecular.
Desarrollo de electrolitos sólidos para baterías más seguras y de mayor capacidad.Lanzado: 2012
Dirección: Baterías
Tecnología: electrolitos sólidos a base de sulfuro
Fundadores: Doug Campbell, Sehee Lee y Conrad Stoldt
Socios financiados o reputados: $ 29.3 millones
Las baterías modernas de iones de litio generalmente funcionan con un cátodo de iones de litio, un ánodo de grafito y un electrolito líquido. El problema es que los electrolitos líquidos pueden encenderse cuando se calientan. Una solución más segura, una que también puede proporcionar una mayor densidad de energía, es cambiar a un electrolito sólido.
Históricamente, el problema con los electrolitos de sulfuro ha sido la fragilidad del material. Solid Power afirma que el procesamiento a baja temperatura de su electrolito permite el uso de aglutinantes de polímeros que reducen la fragilidad. Solid Power también informa que los electrolitos sólidos de sulfuro de litio se pueden producir al mismo precio que los electrolitos líquidos. En las pruebas, el electrolito de Solid Power funciona de manera confiable a temperaturas de alrededor de 150 ° C, condiciones en las que los electrolitos líquidos pueden encenderse.
Solid Power utiliza electrolitos de azufre sólido, que son más seguros a temperaturas más altas que los electrolitos líquidos inflamables. A diferencia de las baterías con electrolitos líquidos que usan ánodos de carbono o grafito, los electrolitos sólidos también se pueden usar con un ánodo de litio, lo que puede aumentar significativamente la densidad de energía. La combinación de un electrolito sólido con un ánodo de litio puede proporcionar una densidad de energía de la batería Solid Power de hasta 400-500 W / kg. Esto es más del doble de la densidad de las celdas de electrolitos líquidos convencionales que usan ánodos de grafito convencionales
Sensor portátil a base de nanoporos con equipo de laboratorio de precisión.Lanzado: 2011
Dirección: Diagnóstico
Tecnología: Detección de moléculas utilizando nanoporos
Fundadores: William Dunbar, Dan Heller y Trevor Morin
Socios financiados o reputados: $ 31.5 millones de Khosla Ventures y otros
Tecnología Nanopore, como herramienta de investigación durante unos 20 años. Empresas como Oxford Nanopore Technologies e Illumina utilizan nanoporos para la secuenciación del ADN. Por el contrario, la tecnología Two Pore Guys no está diseñada para la secuenciación de ADN (al menos por ahora). En cambio, su objetivo es recibir señales electrónicas de moléculas como agentes patógenos o contaminantes ambientales.
El sistema de detección Two Pore Guys se basa en una tira reactiva con un microcanal grabado que conduce a un chip de nitruro de silicio con una apertura de 25-125 nm. La combinación de un slide-plus-chip cuesta alrededor de 50 centavos cuando se fabrica en pequeños volúmenes. El análisis se produce cuando el usuario coloca una tira de prueba en el dispositivo. Una muestra colocada en una tira que contiene el reactivo pasa a través de los canales al cristal, donde una corriente eléctrica del lector atrae moléculas a través del nanoporo. Finalmente, el detector transmite datos en bruto para su interpretación a un teléfono inteligente o tableta.
Con la ayuda de los fondos recaudados, la compañía espera transferir el dispositivo táctil portátil y las tiras reactivas únicas a los desarrolladores a principios del año próximo. Los desarrolladores utilizarán el equipo de Two Pore Guys para crear pruebas rápidas y baratas para detectar virus como el VIH y el Zika, patógenos transmitidos por los alimentos y diversos contaminantes ambientales. Monsanto acordó evaluar su sistema sensorial para el análisis de biomoléculas en cultivos agrícolas, plagas y patógenos.
La sangre, la saliva u otro analito se distribuye en un portaobjetos, que luego se coloca en el detector. Los canales de microfluidos entregan muestras al chip de nanoporos de nanoporos de silicio. La carga del detector transfiere la molécula a través del chip, registra la señal de las moléculas y la envía al dispositivo informático para su interpretación.
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