Приглашаем студентов для работы в лаборатории

Глобальная научная проблема, в рамках который вы будете выполнять исследования, направлена на усовершенствование флуоресцентного время-разрешенного биоимидиждинга (FLIM), включая стратегии, повышающие временное разрешение системы. Сверхвысокое временное разрешение может значительно улучшить молекулярную специфичность метода, что имеет решающее значение для понимания сложного взаимодействия между внутриклеточными компартментами, несколькими типами клеток или внеклеточными компонентами в пространстве и времени. Основная задача заключается в визуализации коротких времен жизни флуоресценции (менее 100 пс) эндогенных флуорофоров с целью установления взаимосвязи между этими временами и вне- и внутримолекулярными свойствами. В рамках работы предполагается проведение экспериментальных исследований сверхбыстрого затухания поляризованной флуоресценции метаболических флуоресцентных коферментов NADH, NADPH и FAD и их бинарных и третичных комплексов с естественными ферментами – дегидрогеназами, а также флуорофоров с низким квантовым выходом.

Работа направлена на изучение формирования оптических свойств растворов биомолекул в ходе накопления окислительных и посттрансляционных модификаций. Подобные изменения происходят как в организме человека с возрастом (например, гликирование белков), так и в белковых растворах при хранении или освещении, приводя к перестройке структуры и изменению флуоресцентного отклика.
Исследование основано на методах стационарной флуоресцентной спектроскопии, позволяющих фиксировать изменения спектров эмиссии, и времен жизни флуоресценции. Анализ полученных данных позволяет выявить влияние химических модификаций на интенсивность и спектральные характеристики излучения, а также объяснить появление красной и ближней ИК-флуоресценции в биологических системах.
Полученные результаты важны для понимания молекулярных механизмов деградации биомолекул и создания оптических методов оценки стабильности и качества белковых препаратов.

Работа посвящена исследованию изменений молекулярного состава белков и аминокислот в процессе хранения с применением спектроскопии комбинационного рассеяния (КР-спектроскопии). При длительном воздействии света, температуры или кислорода в растворах биомолекул происходят окислительные и структурные преобразования, влияющие на их активность и стабильность.
Метод КР-спектроскопии позволяет регистрировать изменения в химических связях и выявлять появление новых функциональных групп без разрушения образца. Сравнение спектров, полученных на разных стадиях хранения, даёт возможность определить признаки деградации и установить взаимосвязь между молекулярными модификациями и устойчивостью систем.
Результаты исследования могут быть использованы для оптимизации условий хранения биоматериалов, разработки оптических методов контроля качества белковых препаратов и понимания механизмов формирования флуоресцентного фона в биотканях в инфракрасной области спектра.

Флуоресцентная спектроскопия биожидкостей является эффективным методом диагностики заболеваний благодаря наличию селективно возбуждаемых эндогенных флуорофоров, флуоресцентный сигнал которых чувствителен к протеканию патологических процессов. Одним из наиболее перспективных объектов для диагностики является плазма крови, так как в ней содержится большое количество флуорофоров-маркеров, выделяемых в кровь при развитии патологии. Благодаря высокой скорости проведения измерения и его малоинвазивному характеру флуоресцентная спектроскопия плазмы крови обладает значительным потенциалом для применения в клинической практике.
Рак предстательной железы является одним из наиболее распространенных онкологических заболеваний у мужчин. В настоящий момент протокол диагностики рака предстательной железы включает анализ крови на простатспецифический антиген (ПСА) и магнитно-резонансную томографию (МРТ). Несмотря на широкое применение, данные методы обладают ограниченной специфичностью, что приводит к увеличению числа необоснованных биопсий.
Цель данной задачи – во-первых, исследовать флуоресцентный сигнал сыворотки крови пациентов с раком предстательной железы и контрольной группы для выявления “ маркеров” онкологического заболевания. Во-вторых – оценить, может ли совмещение флуоресцентной спектроскопии сыворотки крови с такими стандартными диагностическими методами, как МРТ и анализ крови на уровень ПСА, повысить точность выявления онкологического заболевания предстательной железы.

Гемоглобин — доминирующий по концентрации белок в крови, ответственный за перенос кислорода от легких к тканям. На текущий момент, в клинической диагностике определение концентрации гемоглобина в крови производится с помощью отбора венозной крови. Такой анализ приносит дискомфорт пациенту, а также требует дополнительной пробоподготовки образца для получения результата.
Благодаря своим оптическим свойствам, определение концентрации гемоглобина возможно неинвазивно, без отбора крови. Для этого в литературе предлагается определять концентрацию гемоглобина по “цвету” участков кожи, где гемоглобин преобладает по поглощению света. Одним из таких участков является ногтевая пластина. То есть по фотографическим снимкам ногтевой пластины можно (с некоторой погрешностью) определять концентрацию гемоглобина в крови. Однако для автоматической обработки таких изображений требуется использование продвинутых алгоритмов компьютерного зрения. В задаче придется разобраться с тем, как превратить исходные “сырые” изображения превратить в показатель концентрации гемоглобина в крови, полезный для врача.

Большинство молекул, исходно присутствующих в организме, поглощают и излучают свет в сине-зеленой области спектра. Однако в более длинноволновой области есть те молекулы, которые флуоресцируют (“светятся”) в организме, при этом по их свойствам флуоресцентного отклика часто можно сделать вывод о типе тканей и о том, является эта ткань здоровой или больной.
В этой работе с использованием методов анализа данных, открытых баз и собственных экспериментальных данных, мы попробуем разобраться, с чем связана инфракрасная флуоресценция биотканей и как это можно использовать для клинической диагностики.

Целью работы является повышение точности навигации при лазерной литотрипсии за счет временной фильтрации сигналов флуоресценции и диффузного отражения ткани. В рамках исследования анализируются спектры флуоресценции конкрементов мочевого пузыря и живой ткани почек. Задачи включают фильтрацию модулированных во времени сигналов флуоресценции, разметку данных и построение моделей машинного обучения для классификации тканей и конкрементов.

Цель работы — сравнить современные методы анализа (ИК-Фурье, Рамановской и спектроскопии диффузного отражения) в задаче классификации желчных камней по их химическому составу. Необходимо определить, какой из методов лучше подходит для быстрого и надежного анализа разных типов образцов. Это нужно, чтобы рекомендовать наиболее эффективный инструментальный метод для внедрения в клиническую практику.

Во время операции по удалению колоректального рака (рака кишечника) с помощью лазера важно подбирать мощность излучения так, чтобы не образовывалась карбонизированная ткань. Если ткань сильно карбонизируется, это мешает хирургу четко видеть операционное поле и различать разные типы тканей. Так как мягкая ткань при карбонизации сильно меняет цвет (с красного на черный), ее можно детектировать с помощью спектроскопии диффузного отражения. Данную технологию можно будет затем внедрить непосредственно в лазер для автоматической регулировки его мощности.

Во время эндоскопических операций для улучшения визуализации слизистой оболочки кишечника используется краситель индигокармин. Он избирательно поглощается эпителиальной тканью, но не накапливается в мышечной, благодаря чему можно различать типы тканей по спектрам диффузного отражения, тем самым повышая безопасность проведения операции. Со временем краситель вымывается, и различия между тканями становятся менее заметными, что снижает точность диагностики.
В этой работе с использованием экспериментального анализа оптического поглощения будет исследована динамика накопления и вымывания индигокармина в тканях кишечника. Цель работы — оценить, как дозировка и частота введения красителя влияют на различимость тканей по спектральным характеристикам и как можно использовать эти данные для повышения стабильности и точности эндоскопической диагностики колоректального рака.

Ранняя диагностика рака играет ключевую роль в снижении преждевременной смертности, так как позволяет выявить заболевание на начальных стадиях, когда лечение наиболее эффективно. Однако существуют такие виды рака, выявить которые на ранних стадиях сложно, например, рак эпителиального происхождения или карцинома является одним из наиболее распространенных видов, на долю которого приходится 85% всех случаев рака - особую опасность представляет карцинома in situ — начальная стадия опухолевого процесса, при которой атипичные клетки, сохраняясь в пределах эпителиального слоя, еще не проникают в подлежащие ткани. Несмотря на стремительное развитие диагностических методов карцинома in situ и диспластические изменения эпителиальных тканей плохо детектируются при рутинных медицинских процедурах (УЗИ, МРТ, эндоскопических исследованиях (цитоскопии)).
В то же время пораженные ткани характеризуются увеличенными размерами клеточных ядер, которые, в первом приближении, можно рассматривать в качестве рассеивателей Ми. Таким образом теорию рассеяния света можно использовать для восстановления размеров ядер клеток, на основе которых возможно сконструировать диагностический параметр для метода оптической биопсии.
Важным этапом работы является апробация метода на специальных модельных объектах, имитирующих свойства реальных тканей, - фантомах. Вам будет предложено разработать фантомы нормальных и раковых эпителиальных тканей и применить метод спектроскопии обратного рассеяния на них.