Наукова робота КМФБН
На кафедрі медичної фізики та біомедичних нанотехнологій проводяться дослідження у наступних основних напрямках:
1. Удосконалення методів ультразвукової медичної діагностики.
- дослідження механізмів формування ультразвукового відгуку біологічних рідин і тканин у залежності від їх функціонального стану та створення на цій основі нових фізичних моделей методу синтезованої апертури для неінвазивного дослідження серцево-судинної системи;
- визначення в’язко-пружних властивостей тканин та контролю процесів контрактації м’язів;
- встановлення спектральних властивостей допплерівського відгуку біологічних рідин і м’яких тканин;
- розробка моделі спряження механохімічних процесів при контрактації м’язів з особливостями спектрів відгуку та розробка нового методу ультразвукової міографії.
2. З’ясування біофізичних механізмів формування фібрилярних агрегатів білків, пов’язаних із розвитком амілоїдних захворювань у розчині та у мембранних системах:
- дослідження адсорбційних властивостей амілоїдогенних білків та пептидів;
- кінетичний аналіз мембрано-опосередкованого фібрилогенезу;
- розвиток методичних підходів до диференціації різних стадій агрегації білків на поверхні розділу ліпід-вода;
- вивчення ліпід-індукованих змін конформаційного стану білків та пептидів;
- дослідження впливу білкових агрегатів на структуру та динаміку ліпідного бішару;
- визначення структури ліпід-індукованих пре-фібрилярних та фібрилярних агрегатів.
3. Розвиток нових підходів до детектування змін агрегаційного стану білків:
- розробка нових методів кількісного аналізу ізотерм адсорбції само-асоціюючих мембранозв’язаних лігандів;
- розвиток моделей індуктивно-резонансного переносу енергії (ІРПЕ) між білковими та ліпідними флуорофорами для випадку фібрилізації білка;
- розробка нових методичних підходів до оцінки ступеня агрегації білка та визначення структури білкових агрегатів на основі ІРПЕ та гасіння флуоресценції;
- розробка нових тест-систем для скрінінгу амілоїд-чутливих хромо- та флуорофорів.
4. Пошук нових флуоресцентних маркерів для детектування та структурної характеризації амілоїдних фібрил на основі масштабного скрінінгу новосинтезованих барвників:
- скрінінг барвників, придатних для детектування білкових агрегатів різних типів, таких як інтермедіати у стані розплавленої глобули, олігомери, сферичні агрегати, протофібрили та зрілі фібрили;
- розвиток нових флуориметричних підходів до визначення морфологічних особливостей та топологічних трансформацій фібрилярних агрегатів;
- встановлення кореляції між фотофізичними властивостями зондів та їх специфічністю до фібрилярних агрегатів білків різної морфології;
- дослідження впливу різноманітних чинників (рН, температури, іонного складу середовища, ліпідної матриці) на спектральні властивостей потенційних амілоїдних маркерів та оптимізація стратегії детектування фібрил;
- розробка принципово нового методу детектування фібрил на основі вимірювання ІРПЕ між амілоїд-специфічними флуорофорами.
5. Розробка нових анти-амілоїдних стратегій:
- пошуксполук, здатних інгібувати процес фібрилогенезу білків у водному та ліпідному середовищі;
- дослідження дії мембранотропних агентів на мембрано-індукований фібрилогенез білків;
- з'ясування особливостей модуляції біологічної активності білкових фібрил іонами металів, антиоксидантами та лікарськими препаратами.
6. Дослідження амілоїдів як нового класу наноматеріалів:
- вивчення фізико-хімічних властивостей та стабільності амілоїдних фібрил;
- дослідження реакційної здатності пре-фібрилярних та фібрилярних білкових агрегатів шляхом вивчення їх взаємодії з нативними білками, ДНК, модельними та природними мембранами;
- характеризація адгезійних властивостей амілоїдів з метою створення біосумісних тримірних скаффолдів для тканинної інженерії;
- оцінка можливості інкапсуляції лікарських препаратів в амілоїдні гідрогелі.
7. Створення мультифункціональних ліпосомальних нанопереносників лікарських препаратів:
- встановлення якісних та кількісних закономірностей взаємодії нових протипухлинних препаратів, координаційних комплексів європію ККЄз ліпосомальними мембранами;
- розробка ефективних методик включення ККЄ у звичайні та модифіковані амілоїдними гідрогелями ліпідні везикули;
- оптимізація хімічного складу, заряду, ламелярності, розміру ліпосом, морфології фібрил для забезпечення високого молярного співвідношення ККЄ/ліпід та максимальної колоїдної та хімічної стабільності везикул;
- оцінка можливості коінкапсуляції ККЄ з гідрофільними антинеопластичними агентами;
- створення поліфункціональних ліпосомальних систем, що містять довгохвильові флуорофори у якості фотосенсибілізуючих та візуалізуючих агентів.
Кадровий склад кафедри медичної фізики та біомедичних нанотехнологій:
Матеріальна база кафедри медичної фізики та біомедичних нанотехнологій:
Спектрофлуориметр “Perkin-Elmer FL-6500” | Спектрофлуориметр “Shimadzu RF-6000” |
Спектрофлуориметр “Perkin-Elmer LS-55” | Спектрофотометр “UniSPEC” |
Спектрофотометр “Shimadzu UV-2600” | Спектрофотометр “СФ-46” |
Також кафедра має люмінесцентний мікроскоп з цифровим відеоокуляром; пристрій для вимірювання електрофоретичної рухливості ліпідних везикул та клітин; ультрацентрифуги; рН-метри TOLEDO, дистилятори, потужний комп’ютер для молекулярно-динамічних розрахунків (на платформі CUDA з використанням програмного пакету GROMACS), тощо.