chemické a biomolekulární inženýrství

Paul Kenis Research

mikrochemické systémy: Mikroreaktory, Mikrofuilové buňky a mikrofluidní nástroje

Kenis Research Group

ve výzkumné skupině Kenis využíváme schopnost vynikající kontroly nad dopravními jevy na mikroskopu ke studiu základních jevů (včetně chemie bílkovin, buněčné biologie) a vývoji nových technologií pro řadu aplikací, včetně přeměny energie, chemické syntézy a základních biologických studií. Provádět výzkum v těchto interdisciplinárních oblastech, vyvinuli jsme základní odborné znalosti v charakterizaci elektrochemických systémů, mikrofabrikace, mikrofluidní technologie, stejně jako analytické a výpočetní modelování dopravních jevů, a analytické a materiálové charakterizační techniky, jako jsou různé typy spektroskopie a mikroskopie.

v současné době skupina realizuje výzkumné projekty v těchto oblastech:

1. Elektrochemické systémy pro přeměnu oxidu uhličitého a palivové články
2. Mikrofluidní platformy pro krystalizaci proteinů a léčiv
3. Mikrofluidní platformy pro studium inter-a intra-buněčných procesů
4. Mikroreaktory pro chemickou syntézu
5. Výrobní technologie pro mikrofluidika
6. Vznikající mikrofluidní “ bio “ projekty

1. Elektrochemické systémy pro přeměnu oxidu uhličitého a palivové články

1a. elektrochemické snížení CO2:

hladiny CO2 v atmosféře neustále rostou, což vedlo k negativnímu dopadu na globální klima. K omezení tohoto nárůstu je třeba současně použít několik strategií, jako je zachycování a sekvestrace uhlíku, přechod na čistší paliva, rozšíření využití obnovitelných zdrojů energie a zvýšení energetické účinnosti budov. Dalším přístupem k řešení této výzvy je elektrochemická redukce CO2 na chemikálie s přidanou hodnotou nebo jejich meziprodukty. Tento proces může být poháněn přebytečnou energií z přerušovaných obnovitelných zdrojů, čímž poskytuje prostředky k ukládání přebytečné přerušované obnovitelné energie a současně recykluje CO2 jako nosič energie. Navíc využitím CO2 jako výchozího materiálu pro chemickou výrobu se snižuje závislost společnosti na fosilních palivech.

pro elektrochemickou redukci CO2 se naše skupina zaměřuje na zlepšení selektivity produktu, energetické účinnosti a konverzní rychlosti vývojem nových katalyzátorů, aplikací vhodných elektrolytů a optimalizací struktury elektrod a konstrukce reaktoru. Například jsme snížili nadpotenciál buňky na méně než 0.2 V použitím vodného roztoku obsahujícího 1-ethyl-3-methylimidazoliumtetrafluorborát (EMIM BF4), který pravděpodobně stabilizuje reakční meziprodukt (Rosen et al . Věda, 2011). Vyvinuli jsme také organokovové katalyzátory na bázi stříbra, které vykazují vysokou katalytickou aktivitu při nízkém zatížení Ag (Thorson et al ., J. Cheme. SOC., 2012). Jako nosný materiál se TiO2 používá k minimalizaci velikosti částic Ag a ke zvýšení aktivity katalyzátoru, což má za následek drasticky nižší zatížení Ag, aniž by došlo ke snížení výkonu CO2 na CO (Ma et al ., ChemSusChem, 2014). Také inženýrství struktury vrstvy katalyzátoru poskytuje přístup k maximalizaci využití katalyzátoru a celkového výkonu. Automatizovaná metoda nanášení katalyzátoru vzduchem vedla k vysokému výkonu při redukci CO2 se sníženým zatížením katalyzátoru, zatímco nežádoucí vývoj H2 byl potlačen (Jhong et al ., ADV. Energy Mater., 2013).

v současné době pokračujeme ve výzkumu směrem k lepším katalyzátorům, elektrodám a provozním podmínkám pro elektrochemickou přeměnu CO2 na zajímavé chemikálie. Některé z těchto prací jsou ve spolupráci s ostatními: Nakashima, Lyth v Kjúšú, Japonsko; a Rich Masel na oxidových materiálech.

1b. palivové články:

(2) mikrofluidní platformy pro krystalizaci proteinů nebo léčiv

krystalizace proteinů a léčiv se mohou rychle stát velmi nákladnými kvůli velkému množství materiálu potřebnému pro screening pro optimální krystalizační podmínky. Navzdory dostupnosti automatizovaných robotických krystalizačních screeningových nástrojů, které mohou využívat kapky velikosti nanolitrů, velká investice do požadovaného kapitálu činí tyto nástroje praktickými pouze pro několik dobře financovaných laboratoří nebo krystalizačních Center. Naše mikrofluidní platformy pro proteinovou a farmaceutickou krystalizaci (i) umožňují vysoce výkonný screening a optimalizaci krystalizačních podmínek při použití několika nanolitrů na pokus; (ii) jsou snadno použitelné a nákladově efektivní alternativou krystalizačních robotů pro průměrnou laboratoř; a (iii) jsou kompatibilní s analytickými technikami vhodným výběrem materiálů (např. vysoký přenos rentgenového záření, UV a IR). Vzhledem k tomu, že jsou rentgenové průhledné, mohou být naše čipy namontovány přímo do rentgenového paprsku pro sběr dat obcházením kroku ručního sběru krystalů. Naše mikrofluidní platformy umožňují studium základních věd o krystalizaci (setí krystalů, nukleace a rychlosti růstu) i aplikované vědy (strukturální analýza, screening v pevné formě) pro proteinovou i farmaceutickou krystalizaci.

2a. krystalizace membránového proteinu:

membránové proteiny (MPs) sídlí v buněčné membráně a působí jako mediátory pro přenos signálu, energie a materiálu do a ven z buňky. Není divu, že porucha membránových proteinů byla spojena s mnoha nemocemi (Quick and Javitch, PNAS, 2007). Poslanci jsou tak běžnými drogovými cíli. Různé analýzy ukázaly, že MPs tvoří téměř 30% proteinů kódovaných v genomech Escherichia coli, Saccharomyces cerevisae a Homo sapiens (Seddon et al ., Bba-Biomembranes, 2004). přes jejich drtivou převahu v buňce představují MPs méně než 1% proteinových struktur uložených v proteinové databance. Stanovení struktury membránových proteinů bylo omezeno obtížemi při získávání dostatečného množství proteinů v důsledku nízké hojnosti a jejich inherentní amfifility, a následné potíže s krystalizací. V naší skupině jsme vyvinuli rentgenové transparentní mikrofluidní platformy pro krystalizaci v surfu a v meso MP. Kromě toho náš výzkum zahrnuje rentgenové průhledné platformy, které umožňují studium lipidických kubických fázových diagramů a screeningu mikroseed matrix, dvou silných, ale typicky nepřístupných krystalizačních technik pro membránové proteiny. Celkovým cílem našeho výzkumu je krystalizovat velké, dobře uspořádané („difrakční kvalita“) krystaly pro rentgenovou analýzu a objasnění struktury. Krystalizovali jsme několik cílů a řešili jejich struktury pomocí dat shromážděných výhradně na čipových proudech úsilí je zaměřeno na krystalizaci proteinů respirační membrány ve spolupráci s Prof. Robert Gennis, oddělení biochemie.

2b. screening kandidátských léčiv v pevné formě:

v raných stádiích objevu farmaceutických léčiv vědci hledají pevné formy aktivních farmaceutických složek (APIs), které mají vhodné fyzikální a chemické vlastnosti (tj. rozpustnost, biologická dostupnost, stabilita), které se mohou později pohybovat potrubím pro vývoj léčiv. Bohužel úspěch při hledání krystalické pevné formy API s optimalizovanými vlastnostmi pomocí konvenčních screeningových postupů (destiček studny) je omezen malým množstvím API dostupných během raných fází objevu léčiva. K řešení tohoto problému jsme vyvinuli mikrofluidní platformy pro farmaceutický screening v pevné formě s cíli (i) snížení množství aktivních farmaceutických složek (API) potřebných pro screening v pevné formě, (ii) zvýšení kompatibility mezi screeningovou platformou v pevné formě a analytickými nástroji a (iii) určení, zda mikrofluidní přístup k screeningu v pevné formě umožňuje objasnění nových pevných forem. Ověřili jsme mikrofluidní platformy založené na difúzi volného rozhraní (Thorson et al ., LOC, 2011) a řízené odpařování (Goyal et al., LOC, 2013), které snižují množství API potřebné pro screening v pevné formě o řádovou velikost (od 5 mg do 5 µg pro každou podmínku), se srovnatelnými výsledky s tradičními pokusy o screening v pevné formě na bázi odpařování. Snížení množství vzorku umožňuje vědcům provádět obrazovky v pevné formě dříve v procesu objevování léků, pokud jsou k dispozici minimální množství API, a umožňuje rozsáhlejší obrazovku umožňující objev nových pevných forem. Navrhli jsme mikrofluidní platformy tak, aby byly opticky transparentní, což umožňuje snadnou identifikaci krystalických pevných látek a vykazovat minimální signál v ramanově spektroskopii a rentgenové difrakci umožňující identifikaci pevných forem na čipu (Goyal et al . Crys. Růst & Des., 2012). V současné době se zabýváme výzkumem řešení krystalových struktur neznámých kokrystalů pomocí naší mikrofluidní platformy pro růst krystalů difrakční kvality. Tato práce je ve spolupráci s AbbVie.

(3) mikrofluidní platformy pro buněčné studie

mikrofluidní platformy poskytují několik charakteristik, které lépe usnadňují studium buněčných a mezibuněčných procesů ve srovnání s tradičními technikami založenými na Petriho misce nebo studně. Příklady zahrnují schopnost studovat jednotlivé buňky ve vysoce kontrolovaném prostředí, vynikající kontrolu nad buněčným mikroprostředím v prostoru a čase a pohodlnou integraci s různými typy mikroskopie. V naší skupině vyvíjíme mikrofluidní platformy pro následující aplikace:

3a. Testování citlivosti na antibiotika:

účinná léčba klinických infekcí je kriticky závislá na schopnosti rychle screenovat vzorky pacientů k identifikaci citlivosti infikujících patogenů na antibiotika. Stávající metody pro testování citlivosti na antibiotika (AST) trpí několika problémy, včetně dlouhých časů obratu (dnů), nadměrné spotřeby vzorku a činidla, špatné citlivosti na detekci a omezených kombinatorických schopností. Tyto faktory vylučují včasné podávání vhodných antibiotik, komplikují léčbu infekcí a zhoršují rozvoj rezistence na antibiotika.

k řešení těchto problémů vyvíjíme mikrofluidní platformy pro AST, které poskytují několik výhod ve srovnání s konvenčními metodami, včetně vyšší detekční citlivosti, rychlých výsledků (<6 hodin), snížené spotřeby činidel a kvantitativnějších výsledků. Například ve spolupráci s Prof. Schroeder použili jsme naše mikrofluidní platformy pro studium citlivosti různých patogenních bakterií, jako je E. coli, P. aeruginosa a k. pneumoniae, proti různým antibiotikům (Mohan et al . Bioseny. & Bioelect., 2013). Platformu jsme také použili ke studiu interakce mezi různými druhy bakterií (polymikrobiální kultury) a vliv těchto interakcí na citlivost na antibiotika. V současné době aplikujeme mikrofluidní platformu ve spojení s použitím výsledných experimentálních dat pro farmakokineticko-Farmakodynamické (PK/PD) modelování, abychom poskytli lepší informace o nejlepším způsobu léčby dané infekce.

3b. studium buněk za řízených kyslíkových podmínek:

jak nádory rostou směrem ven od místní vaskulární architektury, dochází v celé pevné hmotě k tvorbě variabilních hypoxických (subfyziologických okysličení tkání). Tyto hypoxické oblasti byly spojeny s terapeutickou rezistencí, metabolickým přeprogramováním a epiteliálně-mezenchymálním přechodem. Mnoho otázek zůstává ohledně účinků hypoxie na tyto výsledky, ale jen málo metod umožňuje přesnou kontrolu koncentrace kyslíku a zobrazování chování buněk v reálném čase. Mikrofluidní platformy jsou zvláště vhodné pro kontrolu koncentrace kyslíku a zároveň umožňují zobrazování v reálném čase díky jejich kontrole nad časovými a prostorovými chemickými podmínkami. Kromě kontroly nad místním mikroprostředím poskytuje zmenšená stupnice délky v mikrofluidních platformách ve srovnání s konvenčními metodami kratší doby rovnováhy. S využitím výhod mikrofluidních platforem jsme vyvinuli uspořádané zařízení schopné řídit koncentraci kyslíku od 0,5% do 21%. Ve spolupráci s profesorem Rexem Gaskinsem (Katedra věd o zvířatech) využíváme tyto platformy ke studiu změn organelárního redoxního potenciálu v rakovinných buňkách pod hypoxií v reálném čase.

(4) Chemická syntéza v mikroreaktorech

Mikroreaktory poskytují několik výhod pro studium a skutečné provedení chemické syntézy ve srovnání s tradičními přístupy „mokré laboratoře“. Například menší, přesně navržené platformy poskytují lepší přenos tepla a hmoty, sníženou spotřebu činidel a jsou přístupnější pro automatizaci. V naší skupině vyvíjíme mikroreaktory pro následující aplikace:

4a. syntéza radiofarmak:

radiofarmaka jsou třídou léčiv používaných při diagnostice a léčbě několika onemocnění a poruch, včetně některých typů rakoviny a srdečních chorob. Množství prekurzorů pro syntézu těchto léčiv jsou obvykle malá (několik mikrolitrů) kvůli omezené dostupnosti, vysokým nákladům a horním limitům množství radioaktivity, se kterou lze bezpečně manipulovat. Neschopnost konvenčních metod „mokré laboratoře“ účinně manipulovat s nízkými objemy činidla vede nejen k syntéze nekvalitních léčiv pro klinické aplikace, ale také brání vývoji nových léčiv. Tyto problémy se snažíme řešit vývojem mikrofluidních technologií nebo lépe mikroreaktorů pro syntézu těchto radiofarmak. Integrací různých mikrofluidních modulů si představujeme, že tyto sloučeniny mohou být vyrobeny mnohem spolehlivěji a při vyšším výtěžku.

ukázali jsme, že mikrofluidní technologie poskytují několik výhod pro každý krok ve srovnání s konvenčními metodami, včetně zlepšených reakčních výtěžků, snížené spotřeby činidel a přístupnosti pro automatizaci (Goyal et al., Sens. & Act. B, 2014; Hairong et al., LOC, 2014; Hairong a kol., Bioconj. Cheme., 2014; Zeng et al. Nuc. Med. & Bio., 2013; Wheeler a kol., LOC, 2010). V současné době dále optimalizujeme mikroreaktory a vyvíjíme integrovaný systém pro klinické a výzkumné využití. Tento projekt je ve spolupráci s Prof. Výzkumná skupina Davida Reicherta na katedře radiologické chemie na Washingtonské univerzitě v St. Louis.

4b. Mikroreaktory pro syntézu kvantových teček:

fluorescenční polovodičové nanočástice vykazují příslib v technologii polovodičového osvětlení a zobrazení díky výrazně vyšší fotoluminiscenci a lepšímu spektrálnímu chování než konvenční technologie fosforu. Tyto nanočástice mají také potenciální využití v lékařském zobrazování a kvantovém počítání. Vysoké výrobní náklady částečně kvůli nedostatku spolehlivých metod pro výrobu vysoce kvalitních monodisperzních nanočástic v současné době značně brání jejich širokému použití. Konvenční metody dávkové syntézy trpí zejména variací kvality nanomateriálů mezi dávkami. Dávkové syntézy, díky pomalému přenosu tepla a hmoty, postrádají schopnost přesně kontrolovat velikost, morfologii a složení nanočástic. Reaktory s kontinuálním průtokem poskytují potenciální řešení těchto problémů. Úsilí ve skupině Kenis je zaměřeno na vývoj vysoce výkonných kontinuálních reaktorů umožňujících rychlé míchání a zahřívání při vysokých teplotách za účelem syntézy vysoce kvalitních polovodičových nanočástic různého složení a morfologie. Například jsme úspěšně syntetizovali nanorody pomocí jednoho z našich reaktorů s kontinuálním průtokem (viz obrázek). Studujeme jak systémy obsahující Cd, tak i bez Cd, dosahující kvantových výnosů až 60%, což je srovnatelné s komerčními produkty.

(5) výrobní technologie pro mikrofluidika

v naší výzkumné skupině zkoumáme různé výrobní technologie, abychom pokročili ve vývoji mikrofluidních zařízení. Cílem této oblasti je usnadnit integraci mikrofluidik s koncovými aplikacemi. V současné době provádíme výzkum ve dvou směrech:

5a. mikrofluidní komponenty pro zvýšení přenositelnosti a škálování zařízení:

příchod velmi rozsáhlé integrace (VLSI) mikrofluidics umožnil vícestupňové a vysoce výkonné aplikace s masivně paralelními operacemi, které mají být prováděny na jednom čipu. Klíčem k těmto pokrokům byl vývoj pneumatických mikrovalv, které jsou vyráběny měkkými litografickými technikami. Navzdory úspěšné integraci takových pneumatických mikrovalv do mikrofluidních čipů pro různé aplikace vyžadují tyto mikrovalves objemné pomocné látky, které omezují škálovatelnost a přenositelnost těchto mikrofluidních čipů. Tyto problémy řešíme dvěma způsoby:

použití normálně uzavřeného (NC) ventilu Architektura ventilu: zařízení využívající konvenční normálně otevřené (NO) ventily mají omezenou přenositelnost v aplikacích, které vyžadují nepřetržitý uzavřený stav pro provoz, protože tyto ventily potřebují objemné pomocné látky (čerpadla, lahve na dusík, pneumatické periferie) pro ovládání. NC ventily řeší nejen výše uvedené omezení omezené přenositelnosti, ale také si zachovávají snadnou výrobu a integraci do mikrofluidních zařízení. Pro umožnění integrace NC ventilů jsme použili kombinaci analytického a výpočetního modelování a systematických experimentů k formulování konstrukčních pravidel pro vývoj optimálních NC ventilů s cílem minimalizovat ovládací tlaky a usnadnit výrobu těchto ventilů (Mohan et al ., Sens. & Act. B, 2011). Obrázek ukazuje ovládací tlak potřebný jako funkce šířky kanálu tekutiny pro různé tvary mikrovalve (rovný, ve tvaru písmene V adiagonální). Tyto ventily jsme použili pro různé aplikace, jako jsou interakce protein–protilátka detekce virů, krystalizace proteinů, screening v pevné formě a zkoumání dalších aplikací (Schudel et al., LOC, 2011; Thorson a kol., CrystEngComm, 2012; Guha a kol., Sens, & Act. B, 2012; Mohan a kol., Bioseny. & Bioelect., 2013; Tice et al., JMEMS, 2013).

použití elektrostatických mikrovalv k nahrazení nebo doplnění pneumatických mikrovalv: Naše mikrovalve založené na elektrostatickém ovládání si zachovávají malou stopu (1) pro tloušťku membrány ™ 5 µm. Konstrukční parametr space se odhaduje na přítomnost vzduchu (tmavší), oleje (šrafovaného) nebo vody (světlejšího) ve fluidním kanálu. Další zajímavou aplikací, kterou zkoumáme, je použití elektrostatických mikrovalv pro ovládání pneumatických mikrovalv. Tato kombinace pneumatických a elektrostatických mikrovalv výrazně zjednoduší pomocné látky a pomůže při realizaci cíle „lab-in-a-chip „spíše než“ chip-in-a-lab“.

5b. Nové materiály a výrobní procesy:

Poly (dimethylsiloxan) nebo PDMS byl preferovaným materiálem pro výrobu mikrofluidických zařízení, hlavně proto, že použití PDMS umožňuje jednoduchou, rychlou a levnou výrobu zařízení s různým stupněm složitosti. PDM však trpí několika omezeními, přičemž klíčovým je neslučitelnost se širokou škálou organických rozpouštědel a analytických technik. V naší výzkumné skupině zkoumáme různé polymerní materiály jako alternativu k PDM k výrobě mikrofluidických zařízení; některé z těchto materiálů jsou thiolen, cyklicko-olefinový kopolymer a Teflon. Tyto materiály jsme použili k vývoji mikrofluidních zařízení, která jsou kompatibilní s řadou organických rozpouštědel a analytických technik, jako je rentgen a Raman. Ukazujeme také, že hybridní zařízení, která kombinují výhody různých materiálů, jsou lepší alternativou k zařízením obsahujícím jeden nebo dva materiály.

(6) vznikající mikrofluidní “ bio “ projekty

6a. mikrofluidní platformy pro časově rozlišenou FTIR spektroskopii:

naším celkovým cílem je vyvinout inovativní mikrofluidní technologii pro časově rozlišenou Fourierovu transformační infračervenou (FT-IR) spektroskopii biomolekulárních reakcí nebo interakcí. Skládání proteinů, enzymová katalýza a interakce protein-ligand jsou rozhodující pro udržení zdravých buněk a tkání. Kořen mnoha chronických nebo genetických onemocnění lze vysledovat zpět k poruše takových reakcí v proteinech-např. tvorba plaků nesprávně složeným beta-amyloidním peptidem u Alzheimerovy choroby.

výzkumy odhalující reakční mechanismy na molekulární a intermolekulární úrovni jsou nezbytné pro vývoj nových terapeutik od racionálního designu léčiv a jejich testování-např. cesty skládání beta-amyloidů mohou odhalit cíle, na kterých lze testovat a optimalizovat kandidátská léčiva proti tvorbě plaků. Fourierova transformační infračervená spektroskopie (FTIR) poskytuje několik výhod ve srovnání s jinými spektroskopickými technikami, včetně nevyžadování vnějšího značení, jednoduché přípravy vzorku a snadného získávání řady informací (molekulární detaily s vysokým rozlišením až po interakce protein-protein s nízkým rozlišením).

nicméně několik omezení se současnými průtokovými buňkami FTIR, včetně nízkého časového rozlišení, nákladů a požadavku na velké objemy vzorků, bránilo širokému rozšíření použití FTIR. Tyto problémy řešíme vývojem mikrofluidních průtokových buněk FITR z levných, IR-průhledných materiálů. Předběžné výsledky s ubiquitinem potvrdily náš přístup a optimalizujeme průtokovou buňku pro provádění experimentů s klinicky relevantními proteiny. Tento projekt je ve spolupráci s Prof. Rohit Bhargava v oddělení bioinženýrství.

6b. mikrofluidní technologie pro zlepšení procesu transplantace ostrůvků:

Diabetes je ničivé onemocnění, které postihuje 25,8 milionu Američanů (8% populace). Transplantace lidských ostrůvků je slibnou terapií diabetes mellitus typu I (TIDM). Tento postup však není příliš reprodukovatelný a konzistentní. Ke zlepšení výsledků transplantace ostrůvků je třeba řešit několik klinických, biologických a technických otázek. V naší výzkumné skupině, vyvíjíme mikrofluidní technologie k řešení některých z těchto problémů, včetně udržování optimálních podmínek při izolaci ostrůvků z dárcovské slinivky břišní, automatizace procesu izolace a separace ostrůvků, a zachování životaschopnosti a funkčnosti ostrůvků během transplantačního procesu. Tento projekt je ve spolupráci s výzkumnou skupinou Prof. Josého Oberholzera v oddělení transplantační chirurgie na University of Illinois v Chicagu.

6c. mikrofluidní platforma pro freeze-quench EPR studie:

většina zajímavých jevů v mnoha biochemických reakcích se objevuje během prvních několika milisekund reakcí, např. syntéza ATP zprostředkovaná komplexem cytochromu bc1. Strukturální a funkční studie těchto meziproduktů v rané fázi nejen objasní mechanismus těchto reakcí, ale také umožní racionální návrh léčiv k léčbě onemocnění a poruch spojených s poruchou těchto reakcí. Freeze-quench elektronová paramagnetická rezonance (EPR) je výkonná technika pro studium těchto reakcí, kde meziprodukty těchto reakcí jsou rychle zmrazeny, aby se zabránilo dalším reakcím a později analyzovány pomocí EPR. Omezení současného zařízení pro freeze-quench EPR, zejména pomalé míchání činidel, však zabránila použití této techniky ke studiu ultrarychlých biochemických reakcí. V naší výzkumné skupině vyvíjíme mikrofluidní zařízení pro rychlé míchání činidel (~20 µs) a následné vysunutí smíšených činidel ve formě ultratenkého paprsku na zmrzlou sestavu měděných kol. Tento přístup jsme ověřili modelovou biochemickou reakcí a zkoumáme aplikaci klinicky relevantních biochemických reakcí. Tento projekt je ve spolupráci s Prof. Tony Crofts z Katedry biochemie.

6d. stanovení farmaceuticko-cílových interakcí:

celá biologie a potažmo celá farmakologie závisí na interakci proteinů s jinými molekulami. Elektronová paramagnetická rezonance (EPR) v kombinaci se Spinovým značením (SLEPR)může být použita k detekci takových interakcí v reálném čase, in vitro nebo in vivo a ke sledování poměru vázaných na nevázané proteiny s minimálním narušením biologie. To z něj činí ideální nástroj pro přímé studium účinků farmaceutických látek na jejich biologický cíl a na související biochemické systémy, zlepšení přesnosti předpovědí vývoje v rané fázi účinnosti a toxicity kandidátů na léky. Současné mokré laboratorní metody pro přípravu malých vzorků vyžadovaných spektrometry EPR však bývají nehospodárné, nepřesné a pomalé (trvá 24 hodin nebo více). V naší skupině vyvíjíme zařízení pro rychlé a přesné značení proteinů, plně využíváme kombinatorické povahy mikrofluidních čipů k vytvoření řady vzorků ve více koncentracích nebo s různými partnery a v případě potřeby začlenění buněčné kultury na čipu. Tento projekt je ve spolupráci s New Liberty Proteomics.