Разработка универсальной технологии функционализации наноматериалов для получения диагностических реагентов для иммуноанализа
Номер проекта 25-73-10226
НазваниеРазработка универсальной технологии функционализации наноматериалов для получения диагностических реагентов для иммуноанализа
Руководитель Храмцов Павел Викторович, Кандидат биологических наук, д-р биол. наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук , Пермский край
Конкурс №111 - Конкурс 2025 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными, приоритетного направления деятельности Российского научного фонда «Поддержка молодых ученых»
Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-205 - Аналитическая химия
Аннотация
За последние 20-30 лет разработаны тысячи новых наноматериалов, обладающих как выдающимися, так и поистине уникальными свойствами. Тем не менее, если говорить о коммерческих тест-системах, то наноматериалы не вытеснили традиционные ферментные и флуоресцентные метки в ключевых методах биоаналитической химии и клинической лабораторной диагностики: иммуноферментном анализе, количественной полимеразной цепной реакции, проточной цитометрии и др.
Даже сейчас, в 2025 г. вопрос о выборе способа функционализации наночастиц для конкретного применения является весьма непростым. Еще более непростым он является, когда речь заходит об in vivo диагностике, где требования к диагностикумам на основе наноматериалов куда более строгие. В этом проекте мы будем проводить исследования направленные прежде всего на разработку технологий, предназначенных для in vitro применений, но даже и в этой области проблема функционализации наноматериалов стоит весьма остро.
Важно понимать, что в настоящее время уже недостаточно просто продемонстрировать принципиальную возможность использования определенного способа функционализации, но весьма важным является смотреть чуть дальше, рассматривать вопрос с точки зрения потенциала практического внедрения технологии функционализации. Такой подход существенно усложняет процесс разработки способа функционализации наночастиц, поскольку переход от лабораторных масштабов хотя бы к пилотным накладывает дополнительные ограничения. В частности, недостаточно синтезировать стабильные наночастицы и показать их принципиальную применимость. Необходимо оценивать перспективы масштабирования технология, оценивать ее надежность, воспроизводимость. Технология функционализации должна быть достаточно простой для практического применения, содержать минимальное количество этапов, быть устойчивой к погрешностям, допускаемым при ее реализации (широкие допуски с точки зрения дозировки реагентов, режимов инкубации реакционной среды и т.п.).
Этот проект направлен на разработку технологии функционализации наноматериалов, посредством инкапсулирования их в оболочку из поперечно-сшитых белковых молекул. Основой технологии выступит метод десольватации.
Результатом работы будет технология получения диагностических реагентов на основе наночастиц, обладающих пероксидазоподобной активностью (нанозимов). Основой способа функционализации будет покрытие нанозимов оболочкой, состоящей из ковалентно сшитых молекул альбумина. Покрытие слоем альбумина будет производиться методом десольватации и по сути своей будет представлять собой инкапсулирование целевых нанозимов в альбуминовые наносферы.
Исследование будет включать в себя не только собственно разработку способа синтеза и функционализации нанозимов в масштабе лаборатории, но и подробное исследование их свойств, существенных для практического применения. Будут разработаны способы управления свойствами наносфер, прежде всего размерами и содержанием целевых нанозимов. Будет исследована взаимосвязь между способом ковалентного присоединения распознающих молекул и аналитическими характеристиками иммуноанализов (прежде всего, неспецифическими взаимодействиями с иммуносорбентом). Будут разработаны подходы к масштабированию технологии до граммовых масштабов,. Помимо этого, при помощи модельных иммуноанализов будет проведено сравнение наноразмерных диагностикумов с коммерческими диагностическими реагентами на основе пероксидазы хрена.
