Лаборатория нано-биоинженерии (ЛНБИ) НИЯУ МИФИ

Лаборатория нано-биоинженерии (ЛНБИ) НИЯУ МИФИ

Была создана приказом № 773 от 03 ноября 2011 г. под руководством д. х. н., профессора Игоря Руфаиловича Набиева, выпускника НИЯУ МИФИ 1980 г., профессора Реймского Университета Шампань-Арденны (URCA), Франция, и директора Европейской технологической платформы «Полупроводниковые нанокристаллы», в рамках Программы по привлечению ведущих ученых в российские образовательные учреждения высшего профессионального образования (программа «Мега- грантов»). 

Профессор И.Р. Набиев первым в Европе разработал конъюгаты флуоресцентных нанокристаллов с распознающими молекулами и их биомедицинские приложения в качестве флуоресцентных меток для сверхчувствительной детекции и биомедицинской диагностики. Результатом этих исследований стало создание первых полупроводниковых нанозондов, сохраняющих стабильность в биологических буферных растворах, жидкостях и тканях, а также продемонстрирована применимость этих зондов в молекулярной диагностике методами  проточной цитометрии и иммуногистохимии.

ЛНБИ включает в себя пять научных групп, в которых работает в общей сложности 20 ученых, инженеров и менеджеров. Нынешний потенциал ЛНБИ обусловлен сочетанием накопленного опыта физических исследований, оборудования, методов и технологий НИЯУ МИФИ (участника программы «Приоритет 2030») с мировым уровнем профессиональной компетенции ЛНБИ и ее ведущего ученого. 

Коллектив ЛНБИ успешно реализовал более 25-ти национальных и международных проектов, связанных с синтезом и характеризацией наноматериалов и их применением в области медицины и диагностики, а также оптоэлектроники и инженерии, демонстрирует высокую публикационную активность, регулярно превышающую публикационную активность лучших международных лабораторий по данному направлению исследований, основал новую компанию; ЛНБИ вошел и остается членом Европейской технологической платформы «Полупроводниковые нанокристаллы». 

Задачи, которые решает коллектив лаборатории

Ученые лаборатории изучают перенос энергии и сверхбыстрые процессы на наноуровне. Полученные результаты используются в молекулярной диагностике заболеваний и для создания гибридных нано-биосистем, использующих эффекты переноса энергии от нано- к биоматериалам. Сегодня, на тринадцатом году своего существования, ЛНБИ признана одной из самых успешных «Мега-грантовых» лабораторий, продолжающих эффективное функционирование.

Основные научные направления

Главные конкурентные преимущества и профессиональные компетенции ЛНБИ лежат в области разработки нанобиогибридных систем для использования в медицинской диагностике и оптоэлектронике. В последние годы и в течение грядущих нескольких лет основные научные направления лаборатории определяются исследованиями в рамках следующих научных проектов:

1. Конвергентные технологии для ранней диагностики, предотвращения и лечения иммунозависимых заболеваний (ТехноДИм). Планируется к финансированию в 2024 - 2029 гг.

2. Универсальная нанофотонная система для высокоточного серологического и иммуногистохимического фенотипирования рака (НаноФотон). Планируется к финансированию в 2024 – 2028.

3. Поляритонный фотокатализ и прототип фотореактора с ГКР контролем для высокоэффективного производства биологически-активных соединений (PAPhoSERS). Грант РНФ по программе «Проведение исследований научными лабораториями мирового уровня в рамках реализации приоритетов научно-технологического развития РФ Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными», 2021–2024 гг. Рук. проекта профессор, д.х.н. Набиев И.Р.

4. Оценка профилей аллергической сенсибилизации в Российской Федерации на основе микрочипов аллергенов как основа для персонализированного лечения и профилактики аллергии (АллергочипРФ). Грант РНФ по программе «Проведение исследований научными лабораториями мирового уровня в рамках реализации приоритетов научно-технологического развития РФ Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными», 2023–2026 гг. Рук. проекта академик Караулов А.В. Соисполнитель: ЛНБИ НИЯУ МИФИ.

5. Гибридные полиэлектролитные капсулы для адресной иммунотерапии злокачественных опухолей человека (САРСАN). Грант РНФ по программе «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными», 2022 – 2025 гг. Рук. проекта к.х.н. Крюкова И.С.

Значимые результаты работ

За время существования ЛНБИ сотрудниками опубликованы более 350 научных работ в высокорейтинговых зарубежных и отечественных журналах, включая Nanomedicine: NBM, Advanced Materials, ACS Nano, ACS Photonics, Российский биотерапевтический журнал, Письма в ЖЭТФ, Доклады Российской академии наук, Scientific Reports, Biosensors, Nanoscale, Biomaterials Science, Polymers, Russian Chemical Reviews, и многие другие.

В ходе выполнения предыдущих грантов и научных проектов были получены следующие основные результаты:

• Разработана методика синтеза флуоресцентных КТ, в том числе со структурой ядро/оболочка, а также КТ со сниженной токсичностью.

• Разработана методика солюбилизации КТ, что необходимо для их применения в составе диагностических тест-систем.

• Разработана методика функционализации поверхности КТ различными биологическими распознающими молекулами, включая ориентированное позиционирование биологических молекул на поверхности КТ.

• Разработаны технологии получения одАТ, а также фрагментов полноразмерных АТ и методики их модификации для иммобилизации на поверхности КТ.

• Разработаны миниатюрные нанозонды для биологической визуализации.

• Создан прототип прибора обнаружения патогенных биологических агентов в биоматериале человека.

• Получен патент на «Способ биологической визуализации» (патент на изобретение RU 2639125 C1, 19.12.2017. Заявка № 2016149211 от 14.12.2016).

• Получен патент на «Набор для дифференциальной диагностики заболеваний» (патент на изобретение RU 2701742 C1, 01.10.2019. Заявка № 2018127122 от 23.07.2018).

Опыт исследований ведущего ученого И.Р. Набиева в научной области составляет более 20 лет, в течении которых были опубликованы работы по синтезу биосовместимых КТ для мечения мембранных белков и клеток, а также методики их включения в полимерные оболочки микросфер.

Предложены подходы по созданию аналогов системы xMAP (Luminex, США), на основе микросфер, оптически кодированных флуоресцентными квантовыми точками для диагностики рака.

Также показана возможность многопараметрической био-детекции на основе КТ в твердотельных микрочипах .

Опубликовано множество работ по изучению и оптимизации оптических свойств флуоресцентных КТ, а также по изучению их токсичности и взаимодействию с биологическими объектами.

Разработка процедуры ориентированного конъюгирования биологических распознающих молекул с поверхностью КТ позволила создавать ультра-компактные флуоресцентные зонды, которые, благодаря своим физико-химическим свойствам, легко проникают внутрь тканей и клеток, открывая новые перспективы биологической визуализации.

Научный коллектив проекта имеет опыт тестирования своих разработок на реальных клинических образцах для диагностики рака простаты [28] и рака легкого [29].

В сферу научных интересов группы также входит создание тераностических платформ для диагностики, направленной доставки и контролируемого высвобождения химиопрепаратов.

Задачи и получение результатов обосновывается:

• мультидисциплинарной экспериментальной базой, имеющейся в распоряжении коллектива исследователей проекта: полностью оборудованными химической лабораторией для синтеза широкого спектра высококачественных материалов, в том числе наноматериалов, биологической лабораторией, а также оптической лабораторией, укомплектованной оптическим оборудованием для их характеризации, доступом к оборудованию фотофизической лаборатории, в том числе нано-, пико- и фемтосекундным лазерам, излучающим в широком диапазоне длин волн. Кроме того, у коллектива имеется доступ к оборудованию, находящемуся в распоряжении Центров коллективного пользования НИЯУ МИФИ: Наноцентра и Лазерного центра;

• выдающимся опытом работы руководителей и ключевых исполнителей данного проекта в исследованиях, посвященных наноматериалам и их адаптации для использования в биомедицине;

• большим опытом коллектива в создании и исследовании свойств гибридных систем на основе наноматериалов: группы, входящие в состав лаборатории нано-биоинженерии НИЯУ МИФИ, имеют большой опыт как в синтезе широкого спектра наноматериалов, так и в создании и исследовании свойств гибридных структур на их основе;

• подтвержденный публикациями опыт разработки командой МИФИ уникальных диагностикумов и средств доставки на основе полноразмерных и однодоменных антител, позволяющих существенно повысить специфичность взаимодействия диагностических наносенсоров с молекулами-онкомаркерами.

Контакты