Nanobioszenzorika

Home Kutatás Nanobioszenzorika

Nanobioszenzorika Lendület kutatócsoport

Csoportvezető: Dr. Horváth Róbert

A 2012-ben alakult Nanobioszenzorika Lendület I. Kutatócsoport kutatási profilja jelölésmentes optikai bioszenzorok kutatás-fejlesztése és alkalmazása, a vizsgált biológiai-biofizikai folyamatok modellezése széleskörű hazai és nemzetközi együttműködésben. Kutatásaik több vonalon folynak: műszeres fejlesztés, sejtek által termelt mikrovezikulák monitorozása, flagellin alapú funkcionális rétegek fejlesztése, emberi eredetű rákos és immunsejtek adhéziós vizsgálatai, elméleti modellfejlesztés.

A csoport üzemelteti az angol nyelvű  Nanobiosensorics.com oldalt.

2019-ben az alábbi eredményeket érték el:

  • Bemutatták, hogy a számítógép-vezérelt mikropipetta egy egyszerű és nagy áteresztőképességű alternatív módszer a funkcionalizált mikrorészecskék felületi adhéziójánák számszerűsítésére. Munkájuk során polisztirén mikrogyöngyöket szilárd felületre helyeztek avidin-biotin kölcsönhatás révén, és kimérték az mikrogyöngyök adhéziójának erősségét speciális robotizált FluidFM mikroszkópiával (FluidFM BOT) és számítógép-vezérelt mikropipettával.
  • A FluidFM (fluidic force microscope) az AFM (atomic force microscope) nanofluidikai kiterjesztésének is tekinthető. Egy másik munkájukban bizonyos kalibrációs paraméterek (inverz optikai emelőkar érzékenység/inverse optical lever sensitivity (InvOLS), és a rugóállandó (k)) pontosságának vizsgálatát tűzték ki célul:  mennyire függ a pontosság a mikropipetta típusú konzol nyílásának méretétől (2, 4 és 8 µm), a konzol hátulján lévő lézerfolt pozíciójától, és a kalibrációhoz használt szubsztráttól (szilícium vagy polisztirén). Eredményeik alapján elmondható, hogy az InvOLS és a rugóállandó értékei egyaránt jelentősen függnek a lézerfolt pozíciójától. Az általuk felvázolt módszer segít lecsökkenteni a helytelen kalibráció miatti hibákat, és így megbízhatóbbá teszi a sejtadhézió vagy elaszticitás mérését FluidFM-mel.
  • Az optikai hullámvezető fénymódus spektroszkópiát (optical waveguide lightmode spectroscopy, OWLS) széleskörben használják fehérje adszorpció, polimer önszerveződés és a sejtek szenzorfelületre történő adhéziójának jelölésmentes nyomon követésére. A leválasztott (analit) réteg (adlayer) optogeometriai paramétereinek meghatározására a homogén és izotrópikus vékony adlayer modellt használják az OWLS adatok elemzéséhez. Azonban a gyakorlatban az analit réteg nem is homogén és nem is izotróp. Ezért megalkottak egy inhomogén adlayer modellt, ahol a leválasztott réteg csak részben fedi a hullámvezető felszínt, és megadtak egy törésmutató profilt, ami merőleges  a szenzorfelületre. Analitikai és numerikus szimulációkat alkalmazva meghatározták a lépésindex és az exponenciális törésmutató profilokat különböző felszín borítottsággal 0-tól 100%-ig.
  • Ebben az évben céljuk volt az antioxidáns hatású szuperoxid dizmutáz (SOD) enzimeket helyettesítő, humángyógyászati alkalmazású fémkomplex rendszerek egyes sejtfolyamatokra gyakorolt hatásainak feltárása és valós idejű nyomon követése korszerű, jelölésmentes bioszenzorikai eljárással. A SALEN- és SALAN-alapú komplexek katalitikusan aktív fémcentrumokkal rendelkező nagyon ígéretes, antioxidáns terápiák részeként használható kis molekulák. Új tanulmányukban módosított SALAN-típusú molekulákat funkcionalizáltak két foszfonát csoporttal, ami jelentősen megnöveli a vízoldhatóságát és segít ellátni a Cu2+ ionokat mono- vagy dinukleáris komplexekkel. Megállapították, hogy a foszfonát csoportok befolyásolják a Cu(II) illeszkedését a SALAN ligandhoz és növeli a vízoldhatóságot; továbbá, a SOD-szerű activitást és a mindenre kiterjedő toxicitást egyaránt befolyásolja a Cu/ligand arány. A SOD-mimc 1Cu/ligand komplexet jól tolerálják az élő sejtek.
  • Az ELTE és a Semmelweis Egyetem kutatóival együttműködésben egy gyors, megbízható és érzékeny tesztet dolgoztak ki, ami segíthet az extracelluláris vezikulák (EV) standardizálásban. Az EV lipid mérések sokkal megbízhatóbbak lehetnek az általuk leírt optimalizált lipid esszé alkalmazásával, mint a fehérje-alapú mérések esetén. Ez az új módszer majdnem olyan érzékeny és könnyű, mint a fehérjék mérése egyszerű BCA teszttel.
  • Élő egyedi sejtek és milliméter-centiméter területű sejt klaszterek mikronyomtatására nagy igény van a sejtalapú bioszenzorok fejlesztésénél. A mikronyomtatásos módszerek alkalmas biomimetikus rendszereket és nyomtatási technológiát egyaránt igényelnek. A mostani tanulmányukban élő emlős sejtek mikronyomtatását végezték el karboximetil-dextrán (CMD) hidrogél rétegekre FluidFM BOT technológiával. Az ultravékony CMD filmmel ellentétben (néhány nm vastag száraz állapotban), –amit általában a jelölésmentes bioszenzoroknál alkalmaznak–,10-50 nm vastagságú CMD rétegeket fejlesztettek, hogy az élő sejtek kontrollált adhézióját segítsék elő.
  • A legújabb review cikkük „A practical review on the measurement tools for cellular adhesion force” címmel útmutatóul szolgál arra, hogy a megfelelő technikát lehessen kiválasztani egy specifikus biológiai kérdés megválaszolására vagy egy orvosbiológiai teszt kiteljesítésére sejtadhézió mérésével.