КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 22-72-10057-П
НазваниеОптические методы мониторинга эндоцитоза микро- и нанообъектов живыми клетками
Руководитель Дададжанов Далер Рауфович, кандидат наук (признаваемый в РФ PhD)
Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО" , г Санкт-Петербург
Конкурс №5071 - Конкурс на продление сроков выполнения проектов, поддержанных грантами Российского научного фонда по мероприятию «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых»
Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-204 - Нано- и микроструктуры
Код ГРНТИ29.19.22
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Проект нацелен на создание и внедрение инновационных люминесцентных гибридных композитов для высокочувствительного и малоинвазивного мониторинга внутриклеточных процессов. Научная проблема, связанная с отслеживанием эндоцитоза микро- и нанообъектов живыми клетками, остаётся крайне актуальной в контексте развития тераностики, персонализированной медицины, нанобиотехнологий и систем таргетированной доставки лекарств. Несмотря на успехи в синтезе и применении микро- и наночастиц, до сих пор не решены ключевые вопросы механизмов их поглощения, внутриклеточного транспорта и взаимодействия с клеточным матриксом, а также задачи агрегации, контраста показателей преломления и стабильности частиц в биосреде. В рамках Проекта 2022 были отработаны протоколы синтеза полистироловых микросфер и металлических наночастиц, методы поверхностной функционализации и базовые оптические схемы регистрации флуоресцентного и абсорбционного сигналов. В силу выявленных физических и технических обстоятельств — а именно того, что клеточные эксперименты с микро- и наноструктурами сопровождались изменением физико-химических свойств вне и внутреклеточного матриксов (pH, температура) и сильно восприимчивы к размеру, форме и химическому составу частиц, а регистрация суспензий клеток с поглощенными НЧ в дальнем поле даёт значительный вклад рассеяния и снижает точность измерений. Таким образом, для изучения клеточных процессов требуются поиск и разработка более чувствительных, label-free сенсоров, способных отслеживать клеточные процессы оптическими методами.
Целью проекта является разработка гибридных микрорезонаторов, в которых активной средой станут молекулы-хемилюминофоров (люминол, люцигенин), фиксированных в приповерхностные слои или ковалентно связанные на поверхности частиц, либо нанокристаллы и ионы редкоземельных элементов, демонстрирующие ап-конверсионную эмиссию при ИК-накачке. Хемилюминофоры генерируют свет за счёт реакций с активными формами кислорода, образующимися индуцированно внутри клетки и при её взаимодействии с частицами, что устраняет автофлуоресценцию и потребность в внешней накачке. Ап-конверсионные нанокристаллы, возбуждаемые в ближнем ИК-диапазоне, обеспечат глубокое проникновение света, низкий фон и высокую фотостабильность. Отдельное внимание будет уделено исследованию клеточных функций (адгезия, пролиферация и дифференцировка) при взаимодействии с плазмонными метаповерхностями за счет изменения резонансной частоты и оптической активности (кругового дихроизма).
Ожидаемые результаты
В ходе выполнения проекта будут:
(1) разработаны микрорезонаторы с внедренными хемилюминесцентными веществами и нанокристаллами, легированными редкоземельными ионами металлов. Будут установлены физические и химические факторы модификации микросфер, обеспечивающие стабильные оптические свойства и наибольшую добротность.
(2) установлены влияние изменения, интенсивности излучения, показателя преломления, температуры, pH модельной и клеточной среды на параметры микрорезонаторов. Для хемилюминесцентных микрорезонаторов будут оценены изменения люминесцентного отклика в модельных биологических и клеточных средах, присутствии активных форм кислорода.
(3) разработана технология изготовления микрорезонаторов на оптическом волокне с помощью лазерного и дугового нагрева, поддерживающие ап-конверсионную люминесценцию. Установлены технологические параметры формирования микрорезонаторов с наибольшим фактором добротности.
(4) оценена роль плазмонных наночастиц и метаповерхностней на оптические свойства активных микрорезонаторов
(5) установлены закономерности клеточных процессов (дифферинциации, пролиферации и адгезии) с помощью плазмонных метаповерхностей различной топографии
Результаты исследований значительно расширят знания о взаимодействии микро- и наноструктур с живыми клетками, разработке доступных люминесцентных методов необходимы как для проведения фундаментальных биофизических исследований и прикладных нацеленных на диагностику социально-значимых заболеваний. Указанные ожидаемые результаты опираются на самые последние исследования в данной области, соответствуют результатам в ведущих научных журналах и являются оригинальными.