Исследования лаборатории Биофункциональные материалы

Создание универсальных чипов для высокопроизводительного скрининга

Используя фотохимию, мы объединяем противоположные функциональные свойства на одной поверхности. Впервые в мире мы используем микроструктурированные омнифобные/омнифильные составы для создания чипов по типу droplet microarray. Данные чипы представляют набор микроучастков, в каждом из которых может быть размещен объем почти любой жидкости объемом от нескольких нанолитров. Это позволяет создать миниатюрные сверхвысокопроизводительные платформы для скрининга живых клеток, создания клеточных паттернов, для создания микрочастиц гидрогелей или металлоорганических каркасов (MOF) или паттернов для формирования бактериальных биопленок.

Одним из направлений данного исследования является разработка новых функциональных материалов и поверхностей для миниатюризации и распараллеливания биологических и микробиологических экспериментов. Распараллеливание и миниатюризация клеточных экспериментов принципиально важны для биологических исследований, фармацевтической промышленности, биотехнологии, а также медицины и диагностики. Миниатюризация увеличивает производительность и снижает стоимость экспериментов на клетках. Большинство клеточных скринингов во всем мире в настоящее время выполняется с использованием 96- или 384-луночных микропланшетов, в которых используются большие количества клеток, дорогие реагенты и материалы и требуются дорогие роботизированные системы обработки. Мы работаем над методами, которые имеют решающее значение для ускорения открытия лекарств и создания доступных решений для персонализированной медицины.

Получение и обработка больших массивов данных
 
Одной из сложностей при работе с методами высокопоточного скрининга является этап считывания данных или read-out. В зависимости от типа поставленного эксперимента, может потребоваться получение информации о цвете или контрастности, отдельные детали в каждой точке. Поэтому работа с большим количеством изображений и тысячами повторностей невозможна без привлечения средств автоматизированной обработки изображений. Алгоритмы отвечают за распознавание цветов, их интенсивности, контрастности, поиск границ объектов, определение их площади.
 

Биологический скрининг

Основной задачей создаваемых платформ является ускорение поиска новых фармсубстанций, отбор перспективных молекул с разными биологическими свойствами, point-of-care подходы по скринингу эффективных лекарств непосредственно у кровати больного и пр.

В настоящий момент мы собираемся развивать направление, направленное на изучение адгезии клеток к омнифобным покрытиям и возможности образования клеточных сфероидов. Данные исследования являются первым шагом к пониманию, насколько омнифобные покрытия могут подходить для целей биологического скрининга. Клеточные сфероиды являются in vitro моделью следующего уровня по сравнению со стандартными монослойными культурами.

Вторым направлением исследования будет создание платформы для тестирования гемостатических характеристик. Исследование проводится в коллабрации с группой нанофармацевтики. На данным момент у нас имеется большой задел в разработке тромболитических и гемостатических средств, в том числе с использованием наноматериалов. Однако современные системы скрининга не подразумевают поточность в оценке тромболитических свойств. Как правило, такие эксперименты занимают детсяки минут или даже часов, что приводит к занчительному затягиванию исследований. Платформы такого типа, как droplet microarrays никогда еще не исользовались для оценки гемостатических характеристик, что позволяет ожидать значительный прогресс в данной области.