Микрофлюидные сенсоры на основе самонесущих неорганических наногелей, содержащих биораспознающие комплексы, специфичные к антителам, антибиотикам или активным формам кислорода (MINARECO)

Проект «Микрофлюидные сенсоры на основе самонесущих неорганических наногелей, содержащих биораспознающие комплексы, специфичные к антителам, антибиотикам или активным формам кислорода (MINARECO)», выполняемый в рамках соглашения с Минобрнауки России о предоставлении гранта в форме субсидии от «29» сентября 2021 г. № 075-15-2021-935.

Этап №1

В ходе выполнения проекта по соглашению с Минобрнауки России о предоставлении гранта в форме субсидии от «29» сентября 2021 г. № 075-15-2021-935 на этапе № 1 в период с 29.09.2021 г. по 31.12.2021 г. выполнялись следующие работы.

Работы, выполненные Получателем гранта:

• Проведены сравнительная оценка эффективности возможных направлений исследований, а также поиск оптимальных вариантов возможных решений задачи разработки новых нано-/микро-биотехнологических подходов к созданию микрофлюидной наносенсорной платформы.
• Проведены патентные исследования в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96.
• Изготовлены биологически-активные Fab-фрагменты антител (АТ) методом ферментативного щепления и последующей очистки с помощью хроматографических колонок с иммобилизованным протеином А.
• Разработана методика химического конъюгирования АТ и их фрагментов с метками: флуорофорами — флуоресценции (ФЛ) нанокристаллов (НК), или зондами для детекции (HRP).
• Изготовлены методом химического связывания экспериментальные образцы конъюгатов АТ и их фрагментов с метками: флуорофорами — тушителями ФЛ НК или HRP.
• Проведена характеризация экспериментальных образцов конъюгатов АТ и Fab-фрагментов АТ с метками и HRP.

Работы, выполненные Иностранными партнерами:

• Проведен синтез в водной среде бескадмиевых коллоидных нанокристаллов с ядрами CIS и AIS, покрытыми широкозонной полупроводниковой оболочкой ZnS.
• Проведена модификация поверхности нанокристаллов для обеспечения их совместимости с процедурами гелеобразования и гибридизации.
• Проведено локализованное контролируемое гелеобразование и встраивание распознающих молекул и изготовление гибридных наногелей.
• Разработана и оптимизирована конструкция микрофлюидного сенсора.
• Разработан и изготовлен методом печати негативный фотошаблон, который будет использоваться для изготовления штампа микрофлюидного устройства.

В соответствии с планом работ научного исследования, прилагаемым к соглашению о предоставлении из федерального бюджета гранта в форме субсидий, за отчетный период по направлению научного исследования были получены следующие научные (научно-технические) результаты.

Результаты, полученные Получателем гранта:

• Результаты сравнительной оценки эффективности возможных направлений исследований, и вариантов возможных решений задачи разработки новых нано-/микро биотехнологических подходов к созданию микрофлюидной наносенсорной платформы с обоснованием оптимальных вариантов решений задач исследования.
• Результаты оценки возможности правовой защиты результатов исследования.
• Образцы биологически-активных Fab-фрагментов АТ.
• Методика коньюгирования АТ и их фрагментов с метками: флуорофорами — тушителями ФЛ НК, или зондами для детекции (HRP).
• Экспериментальные образцы конъюгатов АТ и их фрагментов с метками: флуорофорами — тушителями ФЛ НК, или HRP.
• Результаты первичной характеризации экспериментальных образцов конъюгатов АТ и Fab-фрагментов АТ с меткам.

Результаты, полученные Иностранными партнерами:

• Первичные образцы водорастворимых бескадмиевых коллоидных нанокристаллов с ядрами CIS и AIS, покрытыми полупроводниковой оболочкой ZnS с широкой запрещенной зоной.
• Промежуточные результаты модификации поверхности НК для достижения их совместимости с процедурами гелеобразования и гибридизации, тестовые результаты изготовления наногелей.
• Первичные результаты экспериментов по изготовлению образцов гибридных наногелей, в каналах микрофлюидного устройства.
• Разработана оптимальная конструкция микрофлюидного сенсора.
• Разработан и изготовлен негативный литографический фотошаблон для формирования микрофлюидных каналов на подложке.

Полученные на первом этапе результаты будут использованы на дальнейших этапах выполнения проекта для разработки биосенсорной платформы на основе оптически кодированных наногелей, функционализированных специфическими распознающими молекулами, с целью выявления молекулярных структур, служащих прогностическими маркерами при оценке состояния окружающей среды и диагностики заболеваний человека.

Таким образом, обязательства по соглашению на отчетном этапе № 1 исполнены надлежащим образом и в полном объеме.

Этап № 2

В ходе выполнения проекта по соглашению с Минобрнауки России о предоставлении гранта в форме субсидии от «29» сентября 2021 г. № 075-15-2021-935 на этапе № 2 в период с 01.01.2022 г. по 31.12.2022 г. выполнялись следующие работы.

Работы, выполненные Получателем гранта:

• Изготовлены рабочие лоты конъюгатов антител (АТ) и их фрагментов с метками: флуорофорами — тушителями флуоресценции нанокристаллов (НК).
• Изготовлены рабочие лоты конъюгатов АТ и их фрагментов с зондами для детекции (пероксидазой хрена, HRP).
• Разработана программа и методика характеризации рабочих лотов конъюгатов АТ и их фрагментов с метками: флуорофорами — тушителями флуоресценции НК.
• Разработана программа и методика характеризации рабочих лотов конъюгатов АТ и их фрагментов с зондами для детекции (HRP).
• Проведена характеризация рабочих лотов конъюгатов АТ и их фрагментов с метками: флуорофорами — тушителями флуоресценции НК.
• Проведена характеризация рабочих лотов конъюгатов АТ и их фрагментов с зондами для детекции (HRP).

Работы, выполненные Иностранными партнерами:

• Проведены оптимизация и масштабирование водного синтеза бескадмиевых коллоидных НК с ядрами CIS и AIS, покрытыми полупроводниковой оболочкой ZnS с широкой запрещенной зоной.
• Проведены оптимизация, масштабирование процедур и наработки НК, поверхность которых совместима с процедурами гелеобразования и гибридизации.
• Проведена оптимизация процесса гелеобразования и наработки наногелей, полученных методом контролируемого гелеобразования и встраивания распознающих молекул.
• Проведена комплексная оценка характеристик гибридных наногелей.
•  Изготовлен кремниевый штамп путем переноса рисунка фотошаблона на кремниевую подложку с помощью фотолитографии.
• Изготовлены микрофлюидные устройства с помощью техники фотолитографии.
• Проведена характеризация микрофлюидных устройств.

В соответствии с планом работ научного исследования, прилагаемым к соглашению о предоставлении из федерального бюджета гранта в форме субсидий, за отчетный период по направлению научного исследования были получены следующие научные (научно-технические) результаты.

Результаты, полученные Получателем гранта:

• Изготовленные рабочие лоты конъюгатов АТ и их фрагментов с метками: флуорофорами — тушителями флуоресценции НК.
• Изготовленные рабочие лоты конъюгатов АТ и их фрагментов с зондами для детекции (пероксидазой хрена, HRP).
• Программа и методика характеризации рабочих лотов конъюгатов АТ и их фрагментов с метками: флуорофорами — тушителями флуоресценции НК.
• Программа и методика характеризации рабочих лотов конъюгатов АТ и их фрагментов с зондами для детекции (HRP).
• Результаты характеризации изготовленных рабочих лотов конъюгатов АТ и их фрагментов с метками: флуорофорами — тушителями флуоресценции НК.
• Результаты характеризации изготовленных рабочих лотов конъюгатов АТ и их фрагментов с зондами для детекции (HRP).

Результаты, полученные Иностранными партнерами:

• Результаты оптимизации и масштабирования водного синтеза бескадмиевых коллоидных НК с ядрами CIS и AIS, покрытыми полупроводниковой оболочкой ZnS с широкой запрещенной зоной.
• Изготовленные образцы оптимизированных НК, поверхность которых совместима с процедурами гелеобразования и гибридизации.
• Результаты оптимизации процесса гелеобразования и наработки наногелей, полученных методом контролируемого гелеобразования и встраивания распознающих молекул.
• Результаты комплексной оценки характеристик гибридных наногелей.
• Изготовленный с помощью фотолитографии кремниевый штамп.
• Изготовленые и охарактеризованные микрофлюидные устройства.

Результаты, полученные на втором промежуточном этапе проекта будут использованы на третьем заключительном этапе проекта для сборки полученных биораспознающих и детектирующих элементов в единую систему биосенсинга с целью обнаружения биомолекул  на основе оптически кодированных наногелей, функционализированных специфическими распознающими молекулами, которые способны генерировать оптический отклик в присутствии целевых молекул в аналите.

Таким образом, обязательства по соглашению на отчетном этапе № 2 исполнены надлежащим образом и в полном объеме.

Этап №3

В ходе выполнения проекта по соглашению с Минобрнауки России о предоставлении гранта в форме субсидии от «29» сентября 2021 г. № 075-15-2021-935 на этапе № 3 в период с 01.01.2023 г. по 31.12.2023 г. выполнялись следующие работы.

Работы, выполненные Получателем гранта:

• Проведена сборка биораспознающих и детектирующих элементов в единую систему биосенсинга.
• Разработана программа и методика экспериментальных исследований (валидации) биосенсорной платформы.
• Проведены экспериментальные исследования (валидация) биосенсорной платформы.
• Проведены дополнительные патентные исследования в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96.
• Подготовлена заявка на патент.
• Проведена оценка полноты решения задачи и выполнения поставленной цели проекта – разработки новых нано-/микро-биотехнологических подходов к созданию микрофлюидной наносенсорной платформы.

Работы, выполненные Иностранными партнерами:

• Проведена сравнительная комплексная оценка характеристик гибридных наногелей во всех лабораториях партнеров.
• Изготовлены экспериментальные образцы и прототипы микрофлюидных устройств с помощью техники фотолитографии.
• Проведено исследование функциональных характеристик экспериментальных микрофлюидных устройств и прототипов сенсорных систем.

В соответствии с планом работ научного исследования, прилагаемым к соглашению о предоставлении из федерального бюджета гранта в форме субсидий, за отчетный период по направлению научного исследования были получены следующие научные (научно-технические) результаты.

Результаты, полученные Получателем гранта:

• Собрана система биодетекции, включающая гибридные наногели и микрофлюидные системы на их основе.
• Программа и методика экспериментальных исследований (валидации) биосенсорной платформы.
• Результаты экспериментальных исследований (валидации) биосенсорной платформы.
• Результаты оценки возможности правовой защиты результатов исследования.
• Заявка на патент.
• Результаты оценки полноты решения задачи и выполнения поставленной цели проекта – разработки новых нано-/микро-биотехнологических подходов к созданию микрофлюидной наносенсорной платформы.

Результаты, полученные Иностранными партнерами:

• Результаты оценки функциональных свойств АГ, АТ и/или их Fab-фрагментов в наногелях.
• Экспериментальные образцы и прототипы микрофлюидных устройств с внедренными наногелями, функционализированными АГ, АТ и/или их Fab-фрагментами.
• Функциональная характеризация рабочих образцов микрофлюидных устройств с внедренными наногелями, функционализированными АГ, АТ и/или их Fab-фрагментами.

Результаты, полученные на третьем заключительном этапе проекта и разработанная микрофлюидная наносенсорная платформа могут быть использованы для экономичного, быстрого и высокочувствительного выявления молекулярных структур, служащих прогностическими маркерами при оценке состояния окружающей среды и здоровья человека.

Таким образом, обязательства по соглашению на отчетном этапе № 3 исполнены надлежащим образом и в полном объеме.