Сканирующая зондовая микроскопия и оптические исследования живых клеток in vitro

Мы разрабатываем и изготавливаем модифицированные зонды для сканирующей зондовой микроскопии (СЗМ) и комбинированных с СЗМ оптических методик флуоресцентной наноскопии. Одно из актуальных применений таких зондов - это неинвазивная (сохранающая целостность объекта) диагностика наноразмерных пространственных вариаций свойств интактных (живых) клеток. В настоящий момент мы сфокусированы на технологию ярких флуоресцентных нанозондов (размеры во всех трех измерениях менее 100 нм) с сильными электро- и/или магнитооптическими эффектами. Нам важно искать решения следующих задач: 1) Разработка методик СЗМ и комбинированных с ней методик флуоресцентной наноскопии; 2) Разработка методик изготовления, инкапсуляции и манипуляции флуоресцентными нанозондами; адаптация нанозондов для применений в оптике и СЗМ; 3) Оптические исследования вариаций электрических и магнитных полей на границах конденсированных сред; с пространственным разрешением лучше дифракционного предела Аббе 4) Картирование мембранного потенциала живой клетки.
Рис.1. Способ изготовления субмикронного сферического зонда с калиброванным радиусом кривизны. Оптическая фотография «рабочего места» (a). Тэппинг АСМ изображения участка поверхности с агломератами гранул до (b) и после (c) манипуляции. СЭМ фотография зонда с коллоидной a-SiO2 гранулой диаметром 250nm. Стрелками указаны: 1- кантилевер с острым зондом; 2- область с агломератами гранул; 3- жидкая капля клея; 4- гранула, выбранная для закрепления на зонде. Внизу схема основных стадий изготовления зонда. Использован кантилевер CSG30.
 
Технология изготовления зондов подробно изложена в следующих работах: 1) А.В. Анкудинов, В.А. Быков, И.А. Няпшаев, А.Б. Шубин, О.В. Сафронова // Патент
 
RU2481590C2. -2013. -C. 1-9. 2) И.А. Няпшаев. Атомно-силовая микроскопия механических свойств различных наносистем // Диссертация на соискание степени к.ф.-м.н. Санкт-Петербург, ФТИ им. А.Ф. Иоффе. -2013. 155c. 3) А.В. Анкудинов Диагностика наноустройств методами Сканирующей Зондовой Микроскопии//Диссертация на соискание степени д.ф.-м.н. Санкт-Петербург, ИАП РАН. -2015. 303c. C 2011 по 2016 год осуществлялся мелкосерийный выпуск таких зондов для компании NTMDT (в 2017 году производство временно приостановлено по нашей инициативе из-за нехватки кадров).
Группа сотрудничает с институтом физиологии им. И.П. Павлова РАН Санкт-Петербург и институтом экспериментальной кардиологии, Минздрав, Москва. Наши задачи в таком сотрудничестве заключаются в: 1) совершенствовании измерительных и аналитических походов СЗМ для рутинных неразрушающих исследований рельефа и локальных механических свойств живых клеток; 2) СЗМ исследованиях живых клеток и анализе закономерностей в гетерогенном строении примембранных комплексов, в отклике клеток на внешнее воздействие.
Рис.2. Исследование сенсорных нейронов при воздействии коменовой кислотой, связывающейся с мембранным опиоидоподобным рецептором (рецептор-опосредованно), а также очень низкой (эндогенной) концентрацией уабаина (трансдуктор-опосредованно). (a) Оптическая фотография живого сенсорного нейрона куриного эмбриона. (b) СЗМ изображение значений модуля Юнга сенсорных нейронов. На (с) и (d) приведены гистограммы значений модуля Юнга контрольных клеток и клеток под воздействием анальгетика уабаина и, соответсвенно, коменовой кислоты. Средние значения модуля Юнга: контрольные клетки, 115±90 кПа (исследовао n=30 клеток); клетки под действием коменовой кислоты, 120±97 кПа (n=21); клетки под действием уабаина, 172±109 кПа (n=15). РНФ № 14-15-00677 «Принципы создания новых неопиоидных анальгетиков: от молекулярной мишени до клинических исследований». Результат получен в рамках выполнения работ по проекту РНФ № 14-15-00677 «Принципы создания новых неопиоидных анальгетиков: от молекулярной мишени до клинических исследований».
 
Подробную информацию можно найти в наших публикациях: 1) М.М. Халисов и др.// ПЖТФ 43, 4, 56 (2017); 2) М.М. Халисов и др.// ЖТФ 87, 2, 282 (2017); 3) А.В. Анкудинов и др.// ЖТФ 85, 10, 126 (2015); 4) M.M. Khalisov et.al.// Acta Physiol. Hung. 102, 2. 125 (2015); 5) М.М. Халисов и др.// ПЖТФ 43, 89 (2017); 6) И.А.Няпшаев и др.// ЖТФ 82, 10, 109 (2012).
 
Руководители направления: Александр Витальевич Анкудинов
 

Информация © 2015-2017 Университет ИТМО
Разработка © 2015 Департамент информационных технологий