Biophotonics NSU

Отличная новость для всей области биофотоники: Нобелевскую премию по физиологии и медицине - 2026 присудили за открытие фотоуправляемых ионных каналов и создание оптогенетики 🎉🎉🎉.

Петер Хегеман и Георг Нагель открыли белок - каналородопсин в одноклеточной водоросли Chlamydomonas (мы писали про неё интересное тут). Этот белок нужен водорослям для того, чтобы чувствовать свет. Под действием света открывается ионный канал, пропускающий положительно заряженные ионы в клетку.

А Карл Дейссерот превратил этот белок в фотоуправляемый переключатель для ативации нейронов. Он продемонстрировал, что введение каналородопсина в нейроны мыши позволяет запускать настоящий нервный импульс, используя свет.

Оптогенетика - невероятно красивый с научной точки зрения метод, но прорывных результатов с её помощью пока не достигли. Однако мы уже рассказывали, что с помощью этой технологии пробуют вернуть зрение людям с дегенерацией сетчатки. Уже одно это было бы отличным достижением! А ещё с помощью оптогенетики проводят различные исследования работы мозга - ведь метод позволяет избирательно активировать нейронные цепи и изучать, как они связаны с другими. Мне, например, очень нравится статья, в которой с помощью оптогенетики изучали чувствительность мышей к кофе.

Друзья, всем привет!

Пришло время нарушить тишину в этом канале. Надеемся, что скоро сможем публиковать для вас посты более регулярно!

А пока обращаем ваше внимание на школу для молодых учёных "Нелинейная и биомедицинская фотоника", которая пройдёт в Новосибирском Академгородке 1-4 сентября.

Одной из открывающих лекций будет наша: "Флуоресцентные молекулы, метки и зонды для биомедицинских исследований".

Традиционно на школе проходят лекции ведущих специалистов в области фотоники для молодых учёных, аспирантов и студентов. Если вы будете в Академгородке в эти даты - приходите послушать обязательно! Узнать больше и подать заявку на участие - тут.

Программа школы - тут.

✨ С Днём российской науки!

8 февраля напоминает нам о вековых традициях отечественной науки: от основания Академии наук при Петре I до современных лабораторий. Сегодня мы продолжаем эту эстафету познания.

Пусть ваши исследования открывают новые горизонты, находят практическое применение и вдохновляют следующее поколение учёных.

🔬Желаем вам смелых гипотез, удачных экспериментов и значимых публикаций. Пусть наука остаётся вашим призванием и страстью!

Друзья, скоро мы продолжим рассказывать о наших исследовательских приключениях, а пока делимся материалом о проекте, который вышел в издании "Коммерсант".

Итак, перед нами встала задача: оценить, сколько флуоресцентной метки накапливают клетки.

Что усложняло задачу?

💥 Меток нужно протестировать много — значит, эксперимент должен быть быстрым и автоматизированным.

💥 Тромбоциты очень разнородны — значит, нужно измерять большие выборки клеток, чтобы получить надёжную статистику.

Поэтому наш выбор пал на проточную цитометрию.

🔬 Как это работает?
Клетки движутся в узком потоке жидкости и по одной пересекают лазерный луч. Лазер возбуждает флуоресценцию, а детектор фиксирует её интенсивность от каждой клетки отдельно.
Это происходит невероятно быстро - можно измерить несколько тысяч клеток всего за секунду.

Да, проточная цитометрия даёт от клетки всего одно число, а не изображение, как в микроскопии. Но это число как раз и отражает то, что нам нужно: сколько флуоресцентной метки накопилось внутри тромбоцита. Для нашей задачи - идеальное решение!

Но на этом возможности метода не заканчиваются.

💡 Проточные цитометры измеряют и рассеянный свет. Эти сигналы связаны не с флуоресценцией, а с размером, формой и внутренней структурой клетки. Поэтому можно легко отличить тромбоциты от лейкоцитов и других клеток.

А с помощью продвинутых приборов по картине рассеяния света даже можно отследить изменение формы тромбоцита при активации. И да, именно этим занимался наш админ в аспирантуре 🙂 Поэтому эксперимент на проточном цитометре тут в Сириусе вызвал неожиданное чувство: столько лет прошло, а тромбоциты - всё в том же знакомом облаке на цитограмме. Будто встретился со старыми друзьями, которые ничуть не изменились 🤔

Чтобы ответить на эти вопросы, необходимо оценивать содержание препарата в клетке. Задача в общем случае далеко не простая! 🤯

🍀 Но некоторые препараты обладают флуоресценцией. С ними проще: тромбоцит флуоресцирует - значит, препарат накопился внутри. Перестал флуоресцировать - значит, "выбросил" препарат наружу.

🔬В биофотонике есть множество методов, которые основаны на явлении флуоресценции. Например, флуоресцентная микроскопия: на клетку светят синим светом, а "картинку" наблюдают в зелёном. Если флуоресцентного красителя в клетке нет, то в микроскоп не будет видно ничего - только темнота.

🗓 При написании заявки мы планировали использовать флуоресцентную микроскопию для оценки накопления препаратов в тромбоцитах. Но в ходе работы что-то пошло не так переключились на другой метод. Как вы думаете, на какой? Об этом в следующих постах ☺️

Всем привет! Пора рассказать про наш новый проект, над которым мы начали работать.

Продолжаем исследовать наш любимый объект - тромбоциты 🥰

💡 в чём идея: тромбоциты естественным образом находят зоны повреждения (воспаления, опухоли, тромбы). А ещё тромбоциты могут выпускать своё содержимое: если заранее загрузить в клетки препарат, они смогут точно доставить его в нужное место.

На первом этапе перед нами стояла задача подтвердить или опровергнуть эту гипотезу и найти методы для управления процессом. То есть ответить на вопросы:
❔ как эффективно "загружать" в тромбоцит препараты
❔ как управлять их "выбросом" из клетки
❔ какие препараты лучше подходят для такой "гибридной доставки"

Как вы думаете, удалось ли нам ответить на эти вопросы? Какие методы вы бы предложили использовать для этого исследования? И при чём тут биофотоника?

✔ Скоро расскажем о проведённых экспериментах и о полученных результатах.
✔ Далее в ходе проекта мы проверим возможность создать из тромбоцитов "роботов", которыми можно будет управлять извне, вызывая активацию и высвобождение содержимого.
✔ А ещё планируем разрабатывать искуственные частицы, имитирующие настоящие тромбоциты. Об этом тоже в следующих постах.

Картинку сгенерировала нейросеть 😊

Поздравляем всех подписчиков с наступающими праздниками!

Мы в этом году начали новый проект в Сириусе. И очень плотно погрузились в работу!

⚡️ Расскажем в следующих постах о том, что получается. Stay tuned 😎

Пишите в комментариях, какое самое классное событие случилось с вами в этом году

Инновационные оптические датчики для биотехнологий

Статья админа с таким названием вышла в журнале "Наука и технологии Сибири", который издаётся сибирским отделением РАН. Полный выпуск журнала тут.

Рассказываем о нашем пути разработки Российского оптического датчика для биотех-промышленности. Один из прототипов прямо сейчас проходит пилотирование на заводе по производству биопротеина.

Приветствуем новых подписчиков на нашем канале! Пара о слов о нас:

☀️ Наша научная группа занимается биофизикой тромбоцитов, оптикой и фотохимией (+ синтезируем разное). Например, мы разработали систему активации тромбоцитов светом не спрашивайте зачем

☀️ В 2025 году мы переехали в университет "Сириус" с новым проектом. Цель - сделать из тромбоцитов "умные" системы доставки лекарств, а ещё научиться делать искусственные аналоги этих клеток для помощи в случаях, когда своих тромбоцитов у пациента не хватает.

С удовольствием ответим на ваши вопросы в комментариях ⤵️

В университете Сириус второй день проходит V Конгресс молодых учёных, который традиционно собрал большое количество участников со всей страны и из-за рубежа. Показываем атмосферу Конгресса изнутри!

Всем привет! Продолжаем тему публикаций. Только что вышла наша новая статья, над которой мы работали в сотрудничестве c ИХКГ СО РАН - сильнейшим институтом Новосибирского Академгородка в области физической химии.

В работе изучается распад специально синтезированного конъюгата красителя BODIPY с адреналином. По задумке под действием света должен был отсоединяться свободный адреналин, однако что-то пошло не так и вместо адреналина образовался адренохром.

История не новая - адреналин легко окисляется и переходит в эту форму. Однако, изучив фотоиндуцированные процессы в динамике с помощью метода ЯМР, мы пришли к выводу, что всё ещё сложнее - распад происходит при участии двух молекул конъюгата. По ходу дела образуется катион-радикал BODIPY, а такого раньше никто не наблюдал и не описывал. Присутствие этого интермедиата говорит о том, что механизмы распада подобных молекул, которые до сих пор публиковались в литературе, могут быть неполными. Продолжаем наблюдение 🫡

#публикации

Unveiling the rationale behind common platelet isolation workflows

🖋 Так называется наша свежая статья-обзор в журнале Current Opinion in Hematology 😍

В нашей лаборатории мы всегда применяли максимально простой метод выделения тромбоцитов из цельной крови, но в статьях порой встречаются протоколы из нескольких шагов с добавкой экзотических веществ на каждой стадии. Поговорив с различными специалистами в области исследования тромбоцитов, мы выяснили: в каждой лаборатории применяется протокол, сложившийся годами, и никто не готов его менять и задумываться над каждой стадией, потому что... он работает. Идея нашей статьи - рассмотреть подбробно каждый шаг и выяснить, что действительно важно.

🟣 всё началось с простого вопроса - нам не удалось пометить тромбоциты красителем, который применяли для этого в других статьях. И мы задумались - может быть, дело в разных протоколах выделения? 🤔

🟣 сам обзор писали с марта 2024 года. Первая версия содержала 18 страниц мелким шрифтом 😳 Для публикации в журнале пришлось сократить обзор до 4-5 страниц. Зато осталось только самое важное!

🟣 нам очень помогли коллеги-соавторы из НМИЦ ДГОИ им. Дмитрия Рогачева и госпиталя университета Берна, а также другие коллеги, с которыми мы консультировались. И это здорово, что удалось с ними познакомиться и плотно пообщаться во время подготовки обзора.

🟣 Комментарий первого автора обзора, Марии Науменко:

Мечта сбылась!

После многих месяцев упорной работы, многочисленных обсуждений и глубокого погружения в биологию тромбоцитов и биомедицинские исследования я очень рада, что наш обзор был опубликован в журнале Current opinion in hematology.

В статье рассматриваются научные основы широко используемых протоколов выделения тромбоцитов, освещаются ключевые факторы, которые часто недооцениваются на практике, и обсуждается, как новые технологии, включая подходы на основе искусственного интеллекта, могут преобразовать исследования тромбоцитов в будущем.

Я глубоко благодарна всем, кто внёс свой вклад в эту работу, за их преданность делу, идеи и энтузиазм на протяжении всего пути.

#публикации

Твоя скорость, когда скоро отчёт по гранту ☺️

Астаксантин

Многим известен желто-оранжевый растительный пигмент бета-каротин, ответственный за окраску корнеплода моркови, тыквы, ягод шиповника и др. Существует производное бета-каротина красного цвета под названием астаксантин, содержащий по одной оксо- и гидроксо-группе в каждом шестичленном кольце, который определяет цвет мяса лососевых рыб, панцирей ракообразных, некоторых птиц и водорослей. Интересно, что в панцирях раков и омаров астаксантин присутствует в виде сине-зеленого супрамолекулярного комплекса с белком, который разрушается при термической обработке (PNAS, 2002). Именно поэтому варка этих ракообразных придает им характерный ярко-красный цвет.

Хотя точная структура этого супрамолекулярного комплекса до сих пор неизвестна, установлено, что взаимодействие осуществляется за счет водородных связей, причем, по всей вероятности, астаксантин находится в енолизованном (а, значит, отрицательно заряженном) состоянии (PCCP, 2015📕). При нагревании водородные связи разрушаются, и астаксантин высвобождается в виде нейтральной молекулы. Таким образом, наблюдаемое изменение окраски сродни поведению кислотно-основных индикаторов с той лишь разницей, что в случае астаксантина акцептором протонов выступает белок.

Вдохновленные таким термически-индуцированным изменением цвета панцирей лобстеров, исследователи недавно предложили с помощью теплового воздействия частично разрушать сетку водородных связей в гидрогелях на основе поли(N-акрилоилсемикарбазида), вызывая агрегацию звеньев цепи и, как следствие, сильный красный сдвиг флуореценции (Nature Communications, 2024📕). Предложенный супрамолекулярный гидрогель с множественными водородными связями демонстрирует хорошую стабильность флуоресценции, механическую прочность и возможность 3D-печати для настраиваемой формы.

Подводим итоги конференции Невская фотоника🌊

Секция биофотоники собрала широкий спектр тем:
✨современные оптические методы диагностики
✨анализ механических свойств эритроцитов и сил взаимодействия с другими клетками с помощью лазерного пинцета
✨мультимодальные носимые анализаторы (да-да, они тоже получают большой объём информации с помощью света)
И много других интересных тем!
✨доклад сотрудника нашей группы Марии Науменко был посвящён новым методам визуализации и фотоуправляемой активации тромбоцитов:

Невская фотоника-2025 - это насыщенная программа, невероятные встречи и обмен опытом с коллегами и друзьями со всей страны.

Благодарим за возможность посетить департамент оптического материаловедения Университета ИТМО - было невероятно познакомиться с передовыми исследованиями изнутри!

Отдельным достижением стал сертификат о повышении квалификации по программе «Перспективные направления фотоники»✨

Доклад Марии обязательно выложим в комментариях. Доклады коллег можно посмотреть по ссылкам в дружественных телеграм-каналах:
💥 НТЦ биомедицинской фотоники (ОГУ имени И.С.Тургенева).
💥 Лаборатория биомедицинской фотоники (кафедра общей физики и волновых процессов, физический факультет МГУ)
💥 Фотоника СПбГУ (Кафедра фотоники физического факультета СПбГУ)

Стартовала Всероссийская научная конференция «Невская фотоника – 2025» в Университете ИТМО в самом сердце Санкт-Петербурга 🚀

Участники из разных городов собрались, чтобы обсудить новейшие достижения в области фотоники, лазерных технологий и квантовой оптики.

Утро в день начала конференции началось с кофе пленарного доклада о спектроскопии одиночных флуорофоров.

В спектроскопии одиночных флуорофоров исследуется явление флуоресценции на уровне отдельных молекул. Это возможно благодаря удивительной чувствительности и точности современных научных приборов.

В конференции принимают участие и сотрудники нашей группы. Конференции - это всегда свежие идеи и вдохновение на новые открытия! Следите за обновлениями, впереди много интересных новостей из области биофотоники и не только✨

#конференции