Инженерия клеточной поверхности

Инженерия клеточной поверхности - научное направление, которое занимается изменением поверхности живых клеток. Это делается с помощью функциональных наноматериалов: наночастиц, полимерных пленок, нанотрубок и всевозможных их комбинаций, что позволяет усилить или модифицировать полезные свойства клеток, а также собирать из них многоклеточные структуры.
Такие модификации приводят к изменениям функций клетки, зачастую полностью меняя их естественные свойства.  Мы называем модифицированные клетки "клетками-киборгами" -  живой организм покрыт искусственной наноструктурированной оболочкой.
"Клетки-киборги" могут быть использованы для создания клеток-биосенсоров - микро-устройств для защиты от токсичности, тканевой инженерии и создания искусственных многоклеточных кластеров.
Наиболее значимые из наших предыдущих исследований были направлены на создание методов магнитной модификации (“функционализации”) микробных клеток и искусственных многоклеточных систем.
Наши исследования сейчас сосредоточены на нескольких значительных направлениях: 1) создание искусственных тканеподобных кластеров с использованием магнитно-модифицированных клеток человека; 2) создание "умных" поверхностно-модифицирующих покрытий, основанных на  полимерах и функциональных наночастицах и нанотрубках.

Нанотоксикология

Нанотоксикология – интенсивно развивающаяся область, направленная на выявление потенциальной токсичности наноматериалов для людей и экосистем.  Одним из признанных методов исследования воздействия наноматериалов на живые организмы является применение in vivo моделей. Мы применяем разнообразные модели для выявления токсичности наноматериалов. Недавно мы разработали новый метод для обеспечения транспортировки наноматериалов в нематоды Caenorhabditis elegans с помощью покрытых наночастицами клеток, которые используются в виде «нанонаживки». Через глоточный насос эти нанонаживки заглатываются нематодами, в результате наночастицы локализуются в пищевом тракте червей. Мы применяем наш метод доставки наноматериалов для тестирования токсичности серебряных и магнитных наночастич и галлуазитных нанотрубок. Благодаря этой методике живые нематоды могут становиться магнитно-восприимчивыми. В данный момент мы работаем над раскрытием механизма токсичности глинистых наночастиц, а также разрабатываем новые методы с использованием других менее изученных беспозвоночных.



Тканевая инженерия

Тканевая инженерия является динамично развивающимся и популярным сектором биомедицины. Спрос на замену утерянных или поврежденных тканей и органов огромен и не может быть в полной мере удовлетворен за счёт трансплантации донорских органов. В связи с этим, создание прототипов тканей является актуальной проблемой. Важным компонентом искусственно создаваемых тканей является внеклеточный матрикс как структура, необходимая для правильного функционирования клеток. Предлагаемый в нашей лаборатории подход к созданию матриксов характеризуется отсутствием лигирующих агентов, которые могут быть токсичными для клеток, а также введением в состав матрикса наночастиц. Полученные нанокомпозитные каркасы обладают памятью формы при деформации и имеют пористую структуру, подходящую для адгезии и пролиферации клеток. Изучение механических свойств и in vitro/in vivo анализ нанокомпозитных пористых 3D гидрогелей из природных биополимеров с добавлением наночастиц позволило выявить их биосовместимость и биоразлагаемость.

Адресная доставка лекарств

Адресная доставка лекарств  - актуальное направление фармакологии, целью которого является создание систем доставки лекарств, которые бы позволяли действующему веществу достигать целевого органа или клетки. В нашей лаборатории в качестве наноконтейнеров было предложено использовать природные глинистые нанотрубки минерала галлуазита. Его уникальное свойство – наличие внутренней полости, которая может быть заполнена различными соединениями, делает нанотрубки галлуазита перспективным материалом для создания наноконтейнеров. На различных биологических объектах нами показана его низкая токсичность. Кроме того, нами было изучено поглощение нанотрубок галлуазита различными типами клеточных линий. Мы обнаружили, что различные клетки обладают разным «аппетитом» по отношению к нанотрубкам. Этот феномен может быть использован при создании систем доставки лекарств в различные типы тканей организма. Также нами разработана методика формирования функциональных стопперов на концах нанотрубок галлуазита для предотвращения воздействия лекарственного агента до достижения целевой ткани.

«Разработка галлуазит-модифицированных биополимерных матриксов как основы для создания искусственных тканей»

ПРОЕКТ РФФИ - 14-04-32330 мол_а

Фундаментальная научная проблема, на решение которой направлен проект: создание фрагментов тканей и органов для пластической и восстановительной хирургии на основе биополимерных композитных матриксов. Подробнее...

«Магнитно-функционализированные мультиклеточные сфероиды для тканевой инженерии»

ПРОЕКТ РФФИ-15-04-99660

Одной из важнейших задач, которая стоит перед тканевой инженерией, является получение трехмерных многоклеточных образований для регенерации тканей и органов человека. Подробнее...

«Функционализация поверхности клеток млекопитающих полиэлектролитами и нанотрубками галлуазита.»

ГРАНТ 16-34-00196

Создание цитопротекторного каркаса у клеток млекопитающих из нанотрубок минерала галлуазита перспективно для клеточной терапии. Подробнее...

«Функционализация поверхности клеток млекопитающих полиэлектролитами и нанотрубками галлуазита»

ПРОЕКТ РФФИ-16-34-00496

В рамках проекта, исследовалось формирование цитопротекторного каркаса на поверхности клеток млекопитающих из долговечных материалов. Подробнее...

«Наногибридные системы на основе магнитных наночастиц для 2D и 3D культур клеток»

ПРОЕКТ РФФИ 18-34-00306 мол_а

В рамках проекта реализована оценка влияния магнитных наноматериалов, стабилизированных поликатионами, на изменение морфологии, полярности и миграции у разных типов клеток млекопитающих. Подробнее...

«Бактерии-нефтедеструкторы Alcanivorax borkumensis как кишечный симбионт почвенных нематод Caenorhabditis elegans»

ПРОЕКТ РФФИ 18-34-00778 мол_а

В рамках первого этапа проекта изучена взаимосвязь микроскопических свободноживущих нематод Caenorhabditis elegans с нефтеразлагающими бактериями Alcanivorax borkumensis в системе “хозяин-микрофлора”. Подробнее...

«Функциональные нанокомпозиты для распознавания клеток в гетерогенной популяции»

ПРОЕКТ РФФИ 18-44-160001 совместно с Правительством РТ

Известно, что наноматериалы различного химического состава и формы широко применяются во многих отраслях науки и на практике. Подробнее...

«Наноструктурированные смарт-скаффолды для регенеративной медицины»

ПРОЕКТ РФФИ – Академия наук Республики Татарстан № 18-415-160010

Проект направлен на создание методологии конструирования наноструктурированных матриксов (смарт-скаффолдов) для моделирования процессов регенерации костной ткани. Подробнее... 

«Разработка методических подходов для очистки сточных вод от фармацевтических соединений с использованием силан-модифицированных нанокомпозитных-носителей активного донора кислорода: сравнение механизмов сорбции и биодеградации»

ПРОЕКТ РФФИ 18-29-25057

Загрязнение промышленных стоков фармацевтическими препаратами и очистка их для вторичного использования в технических и хозяйственных задачах с каждым годом становится серьезной глобальной проблемой. Подробнее...