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:
-
Конвергентные технологии для ранней диагностики, предотвращения и лечения иммунозависимых заболеваний (ТехноДИм). Планируется к финансированию в 2024 - 2029 гг.
-
Универсальная нанофотонная система для высокоточного серологического и иммуногистохимического фенотипирования рака (НаноФотон). Планируется к финансированию в 2024 – 2028.
-
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.
-
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.
-
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.