Kjemisk Og Biomolekylær Ingeniør

Paul Kenis Research

Mikrokjemiske Systemer: Mikroreaktorer, Mikrofuel Celler Og Mikrofluidiske Verktøy

Kenis Research Group

I Kenis research group utnytter vi evnen til utsøkt kontroll over transportfenomener ved mikroskala for å studere grunnleggende fenomener (inkludert proteinkjemi, cellebiologi) og å utvikle nye teknologier for en rekke applikasjoner, inkludert energikonvertering, kjemisk syntese og grunnleggende biologiske studier. For å utføre forskning på disse tverrfaglige områdene har vi utviklet kjernekompetanse innen karakterisering av elektrokjemiske systemer, mikrofabrikasjon, mikrofluidiske teknologier, samt analytisk og beregningsmodellering av transportfenomener, og analytiske og materielle karakteriseringsteknikker som ulike typer spektroskopi og mikroskopi.

for tiden driver gruppen forskningsprosjekter på følgende områder:

1. Elektrokjemiske systemer for konvertering av karbondioksid og brenselceller
2. Mikrofluidiske plattformer for krystallisering av proteiner og legemidler
3. Mikrofluidiske plattformer for å studere inter – og intracellulære prosesser
4. Mikroreaktorer for kjemisk syntese
5. Produksjonsteknologier for mikrofluidikk
6. Emerging microfluidic ‘ bio ‘ prosjekter

1. Elektrokjemiske systemer for karbondioksidkonvertering og brenselceller

1a. Elektrokjemisk reduksjon AV CO2:

CO2-nivåene i atmosfæren har steget jevnt, noe som har ført til en negativ innvirkning på det globale klimaet. Flere strategier, som karbonfangst og sekvestrering, bytte til renere drivstoff, utvide bruken av fornybare energikilder og øke energieffektiviteten til bygninger, må brukes samtidig for å dempe denne økningen. Elektrokjemisk reduksjon AV CO2 til verdiskapende kjemikalier eller deres mellomprodukter er en annen tilnærming for å løse denne utfordringen. Denne prosessen kan drives av overskuddskraft fra intermitterende fornybare kilder, og gir dermed et middel til å lagre overflødig intermitterende fornybar energi samtidig som co2 resirkuleres som energibærer. VIDERE reduseres samfunnets avhengighet av fossile brensler ved å bruke CO2 som utgangsmateriale for kjemisk produksjon.

for elektrokjemisk reduksjon AV CO2 har vår gruppe som mål å forbedre produktets selektivitet, energisk effektivitet og konverteringsfrekvens gjennom utvikling av nye katalysatorer, anvendelse av egnede elektrolytter og optimalisering av elektrodestrukturen og reaktordesignet. For eksempel reduserte vi cellen overpotensial til mindre enn 0.2 v ved bruk av en vandig løsning inneholdende 1-etyl-3-metylimidazolium tetrafluoroborat (EMIM BF4), som antagelig stabiliserer en reaksjon mellom (Rosen et al. Vitenskap, 2011). Vi har også utviklet sølv-baserte organometalliske katalysatorer som viser høy katalytisk aktivitet ved lav Ag lasting (Thorson et al. J. Am. Chem. Soc., 2012). Som et støttemateriale Brukes TiO2 til å minimere Ag-partikkelstørrelse og øke katalysatoraktiviteten, noe som resulterer i en drastisk lavere ag-belastning uten å ofre ytelsen mot å redusere CO2 TIL CO (Ma et al ., ChemSusChem, 2014). Prosjektering av katalysatorlagsstrukturen gir også en tilnærming for å maksimere katalysatorutnyttelsen og den generelle ytelsen. En automatisert airbrushed katalysator deponering metode førte til høy ytelse PÅ CO2 reduksjon med redusert katalysator lasting mens uønsket H2 evolusjon ble undertrykt (Jhong et al ., Adv. Energi Mater., 2013).

For tiden fortsetter vi å forfølge forskning mot bedre katalysatorer, elektroder og driftsforhold for elektrokjemisk konvertering AV CO2 til kjemikalier av interesse. Noe av dette arbeidet er i samarbeid med andre: Nakashima, Lyth I Kyushu, Japan; Og Rik Masel På Dioxide Materialer.

1b. Brenselceller:

(2) Mikrofluidiske plattformer for krystallisering av proteiner eller legemidler

Krystallisering av proteiner og legemidler kan raskt bli svært dyrt på grunn av de store mengder materiale som trengs for screening for optimale krystalliseringsforhold. Til tross for tilgjengeligheten av automatiserte robotkrystalliseringsskjermer som kan utnytte nanoliter-store dråper, gjør den store investeringen i kapital som kreves slike instrumenter praktisk bare til noen få velfinansierte laboratorier eller krystallisasjonssentre. Våre mikrofluidiske plattformer for protein og farmasøytisk krystallisering (i) muliggjør høy gjennomstrømmingsscreening og optimalisering av krystalliseringsforhold ved bruk av noen få nanoliter per forsøk; (ii) er enkle å bruke, kostnadseffektivt alternativ til krystalliseringsroboter for det gjennomsnittlige laboratoriet; og (iii) er kompatible med analytiske teknikker ved passende utvalg av materialer(f. eks. høy overføring Av Røntgen, UV og IR). Å Være Røntgen gjennomsiktig, kan våre chips monteres direkte i En Røntgenstråle for datainnsamling omgå trinnet med manuelt høsting av krystallene. Våre mikrofluidiske plattformer muliggjør studier av grunnleggende vitenskap om krystallisering (krystallsåing, nukleasjon og vekstrater) samt anvendt vitenskap (strukturanalyse, fast form screening) for både protein og farmasøytisk krystallisering.

2a. Membran protein krystallisering:

Membranproteiner (Mps) ligger i cellemembranen og fungerer som mediatorer for signal, energi og materialtransduksjon inn i og ut av cellen. Ikke overraskende har feilen i membranproteiner vært knyttet til mange sykdommer (Quick And Javitch, PNAS, 2007). MPs er dermed vanlige narkotikamål. Ulike analyser har indikert at MPs utgjør nesten 30% av proteinene kodet i genomene Av Escherichia coli, Saccharomyces cerevisae og Homo sapiens (Seddon et al., Bba-Biomembraner, 2004). Til Tross for deres overveldende overvekt i cellen, står MPs for mindre enn 1% av proteinstrukturer deponert i Proteindatabanken. Strukturbestemmelse av membranproteiner har blitt hemmet av vanskeligheter med å oppnå tilstrekkelige mengder av proteinene på grunn av lav overflod og deres iboende amfifilisitet og påfølgende vanskeligheter med krystallisering. I vår gruppe har vi utviklet røntgen gjennomsiktige mikrofluidiske plattformer for i surfo og i meso MP krystallisering. I tillegg inkluderer vår forskning røntgen gjennomsiktige plattformer som gjør det mulig å studere lipidiske kubiske fasediagrammer og mikroseedmatrisescreening, to kraftige, men vanligvis utilgjengelige krystalliseringsteknikker for membranproteiner. Det overordnede målet med vår forskning er å krystallisere store, velordnede («diffraksjonskvalitet») krystaller for Røntgenanalyse og strukturklarering. Vi har krystallisert flere mål og løst deres strukturer ved hjelp av data samlet utelukkende på chip Nåværende innsats er fokusert på krystalliserende respiratoriske membranproteiner i samarbeid Med Prof. Robert Gennis, Institutt For Biokjemi.

2b. Solid form screening av kandidat legemidler:

i de tidlige stadiene av farmasøytisk legemiddelfunn søker forskere etter faste former for aktive farmasøytiske ingredienser (Apier) som har passende fysiske og kjemiske egenskaper (dvs.oppløselighet, biotilgjengelighet, stabilitet) som senere kan bevege seg gjennom legemiddelutviklingsrørledningen. Dessverre er suksess med å finne en krystallinsk fast FORM AV EN API med optimaliserte egenskaper ved bruk av konvensjonelle screeningsprosedyrer (brønnplater) begrenset av liten MENGDE API tilgjengelig i de tidlige stadiene av narkotikaoppdagelse. For å løse dette problemet har vi utviklet microfluidic plattformer for farmasøytisk solid form screening med mål om (i) å redusere mengden av aktive farmasøytiske ingredienser (Apier) som trengs for solid form screening, (ii) øke kompatibiliteten mellom solid form screening plattform og analytiske instrumenter, og (iii) bestemme om en microfluidic tilnærming til solid form screening tillater klargjøring av nye faste former. Vi har validert microfluidic plattformer basert på gratis grensesnitt diffusjon (Thorson et al., LOC, 2011) og kontrollert fordampning (Goyal et al., LOC, 2013) som reduserer MENGDEN API som trengs per fast form screening tilstand med en størrelsesorden (fra 5 mg til 5 µ for hver tilstand), med sammenlignbare resultater med tradisjonelle fordampning basert fast form screening eksperimenter. Reduksjon i prøvemengde tillater forskere å utføre solid form skjermer tidligere i stoffet oppdagelsen prosessen når minimale mengder API er tilgjengelig, og gir mulighet for mer omfattende skjermen muliggjør oppdagelsen av nye faste former. Vi designet microfluidic plattformer for å være optisk gjennomsiktig slik at for enkel identifisering av krystallinske faste stoffer, og for å vise minimal signal I Raman spektroskopi og Røntgendiffraksjon åpner for on-chip identifisering av faste former(Goyal et al. Crys. Vekst & Des., 2012). For tiden arbeider vi med forskning for å løse krystallstrukturer av ukjente cocrystals ved å benytte vår microfluidic plattform for å vokse diffraksjonskvalitetskrystaller. Dette arbeidet er i samarbeid Med AbbVie.

(3) Mikrofluidiske plattformer for cellestudier

Mikrofluidiske plattformer gir flere egenskaper som bedre letter å studere cellulære og intercellulære prosesser sammenlignet med tradisjonelle petriskål-eller brønnplatebaserte teknikker. Eksempler er evnen til å studere enkeltceller i svært kontrollerte miljøer, overlegen kontroll over det cellulære mikromiljøet i rom og tid, og praktisk integrasjon med ulike typer mikroskopi. I vår gruppe utvikler vi mikrofluidiske plattformer for følgende applikasjoner:

3a. Antibiotisk følsomhetstesting:

Effektiv behandling av kliniske infeksjoner er kritisk avhengig av evnen til raskt å screene pasientprøver for å identifisere følsomheten til de smittende patogener mot antibiotika. Eksisterende metoder for antibiotisk følsomhetstesting (AST) lider av flere problemer, inkludert lange behandlingstider (dager), overflødig prøve-og reagensforbruk, dårlig deteksjonsfølsomhet og begrensede kombinatoriske evner. Disse faktorene utelukker rettidig administrering av passende antibiotika, kompliserer behandling av infeksjoner og forverrer utviklingen av antibiotikaresistens.

for å løse disse problemene utvikler vi mikrofluidiske plattformer for AST som gir flere fordeler sammenlignet med konvensjonelle metoder, inkludert høyere deteksjonssensitivitet, raske resultater (< 6 timer), redusert forbruk av reagenser og mer kvantitative resultater. For eksempel, i samarbeid Med Prof. Schroeder vi har brukt våre mikrofluidiske plattformer for å studere følsomheten til ulike patogene bakterier, Som E. coli, P. aeruginosa og K. pneumoniae, mot forskjellige antibiotika (Mohan et al. Biosens. & Bioelect., 2013). Vi har også brukt plattformen til å studere samspillet mellom ulike bakteriearter (polymikrobielle kulturer) og effekten av disse interaksjonene på antibiotikaresistens. For tiden bruker vi microfluidic platform i forbindelse med å bruke de resulterende eksperimentelle dataene for farmakokinetisk-farmakodynamisk (PK/PD) modellering for å gi bedre informasjon mot den beste måten å behandle en gitt infeksjon.

3b. Studerer celler under kontrollerte oksygenforhold:

etter hvert som svulster vokser utover fra den lokale vaskulære arkitekturen, oppstår dannelse av variable hypoksiske (subfysiologiske vevsoksygenering) regioner gjennom hele den faste massen. Disse hypoksiske områdene har vært assosiert med terapeutisk resistens, metabolsk omprogrammering og epitel-mesenkymal overgang. Mange spørsmål gjenstår om effekten av hypoksi på disse utfallene, men bare få metoder muliggjør både presis kontroll over oksygenkonsentrasjon og sanntidsavbildning av celleadferd. Mikrofluidiske plattformer er spesielt godt egnet til å kontrollere oksygenkonsentrasjonen samtidig som de muliggjør sanntidsavbildning på grunn av deres kontroll over tidsmessige og romlige kjemiske forhold. I tillegg til kontroll over det lokale mikromiljøet, gir den reduserte lengdeskalaen i mikrofluidiske plattformer sammenlignet med konvensjonelle metoder kortere likevektstider. Ved å utnytte fordelene med mikrofluidiske plattformer har vi utviklet en arrayed enhet som er i stand til å kontrollere oksygenkonsentrasjon fra 0,5% til 21%. I samarbeid Med Professor Rex Gaskins (Department Of Animal Sciences) bruker vi disse plattformene til å studere sanntidsendringer av organellar redokspotensial i kreftceller under hypoksi.

(4) Kjemisk syntese i mikroreaktorer

Mikroreaktorer gir flere fordeler for studien og faktisk utførelse av kjemisk syntese sammenlignet med tradisjonelle ‘wet-lab’ tilnærminger. For eksempel gir mindre, nøyaktig konstruerte plattformer forbedret varme-og masseoverføring, redusert forbruk av reagenser, og er mer mottagelig for automatisering. I vår gruppe utvikler vi mikroreaktorer for følgende bruksområder:

4a. Syntese av radiofarmaka:

Radiofarmaka Er en klasse legemidler som brukes i diagnostisering og behandling av flere sykdommer og lidelser, inkludert visse typer kreft og hjertesykdommer. Mengdene av forløperne for syntesen av disse legemidlene er vanligvis små (noen få mikroliter) på grunn av begrenset tilgjengelighet, høye kostnader og øvre grenser for mengden radioaktivitet som kan håndteres trygt. Manglende evne til de konvensjonelle ‘wet-lab’ – metodene for effektivt å manipulere lave reagensvolumer fører ikke bare til syntese av lavkvalitetsmedisiner for kliniske anvendelser, men hindrer også utviklingen av nye stoffer. Vi prøver å løse disse problemene ved å utvikle mikrofluidiske teknologier, eller bedre mikroreaktorer, for syntese av disse radiofarmaka. Ved å integrere ulike microfluidic moduler, ser vi for oss at disse forbindelsene kan gjøres mye mer pålitelig og med høyere utbytte.

Vi har vist at microfluidic teknologier gir flere fordeler for hvert trinn i forhold til konvensjonelle metoder, inkludert forbedret reaksjon gir, redusert forbruk av reagenser, og mottagelig for automatisering (Goyal et al ., Sens. & Handle. B, 2014; Hairong et al., LOC, 2014; Hairong et al., Bioconj. Chem., 2014; Zeng et al. Nuc. Med. & Bio., 2013; Jørgen et al., LOC, 2010). For tiden optimaliserer vi mikroreaktorene ytterligere og utvikler et integrert system for klinisk bruk og forskning. Dette prosjektet er i samarbeid Med Prof. David Reicherts forskningsgruppe ved institutt For Radiologisk Kjemi Ved Washington University, St. Louis.

4b. Mikroreaktorer for kvantepunktsyntese:

Fluorescerende halvleder nanopartikler viser løfte i solid-state belysning og skjermteknologi på grunn av betydelig høyere photoluminescence og bedre spektral oppførsel enn konvensjonell fosfor teknologi. Disse nanopartikler har også potensielle bruksområder i medisinsk bildebehandling og kvantemåling. Høye produksjonskostnader skyldes delvis mangel på pålitelige metoder for produksjon av høy kvalitet, monodisperse nanopartikler tiden sterkt hemme deres utbredt bruk. Konvensjonelle batch syntese metoder lider spesielt fra batch-til-batch variasjon av nanomaterial kvalitet. Batch synteser, på grunn av langsom varme og masseoverføring mangler evnen til nøyaktig kontroll på størrelse, morfologi og sammensetning av nanopartikler. Kontinuerlig strømningsreaktorer gir potensiell løsning på disse problemene. Arbeidet I Kenis group er fokusert på utvikling av høy gjennomstrømning kontinuerlige reaktorer affording rask blanding og oppvarming ganger ved høye temperaturer for å syntetisere høykvalitets halvleder nanopartikler av varierende sammensetning og morfologi. For eksempel syntetiserte vi vellykket nanoroder ved hjelp av en av våre kontinuerlige strømningsreaktorer (se figur). Vi studerer Både Cd inneholder Og Cd-frie systemer, nå quantum gir så høyt som 60%, som kan sammenlignes med kommersielle produkter.

(5) Produksjonsteknologier for mikrofluidikk

i vår forskningsgruppe undersøker vi ulike produksjonsteknologier for å fremme utviklingen av mikrofluidiske enheter. Fokuset på dette området er å legge til rette for integrering av mikrofluidikk med sluttapplikasjoner. For tiden arbeider vi med forskning i to retninger:

5a. Microfluidic komponenter for å forbedre portabilitet og utskalering av enheter:

bruk av svært stor skala integrasjon (VLSI) microfluidics har aktivert multi-trinns og høy gjennomstrømming programmer med massivt parallelle operasjoner som skal utføres på en enkelt brikke. Nøkkelen til disse fremskrittene var utviklingen av pneumatiske mikroventiler, som er produsert med myke litografiske teknikker. Til tross for vellykket integrering av slike pneumatiske mikroventiler i mikrofluidiske chips for ulike applikasjoner, krever disse mikroventilene store tilleggsutstyr, noe som begrenser skalerbarheten og bærbarheten til disse mikrofluidiske sjetongene. Vi løser disse problemene på to måter:

Ventilarkitektur: Enheter som bruker konvensjonelle normalt åpne (NO) ventiler, har begrenset bærbarhet i applikasjoner som krever kontinuerlig lukket tilstand for drift, da disse ventilene trenger store tilleggsutstyr (pumper, nitrogengassflasker, pneumatiske periferiutstyr) for aktivering. NC ventiler ikke bare ta ovennevnte begrensning av begrenset portabilitet, men også beholde enkel fabrikasjon og integrering i microfluidic enheter. For å muliggjøre integrering av nc-ventiler brukte vi en kombinasjon av analytisk og beregningsmodellering og systematiske eksperimenter for å formulere designregler for å utvikle optimale nc-ventiler med sikte på å minimere aktiveringstrykk og legge til rette for fabrikasjon av disse ventiler (Mohan et al., Sens. & Handle. B, 2011). Figuren viser aktiveringstrykket som trengs som en funksjon av bredden på væskekanalen for forskjellige mikrovalvformer(rett, v-formet ogdiagonal). Vi har brukt disse ventilene for en rekke bruksområder ,for eksempel protein-antistoff interaksjoner virusdeteksjon, proteinkrystallisering, fast form screening, og utforske andre programmer (Schudel et al., LOC, 2011; Thorson et al., Christiansson, 2012; Jørgen et al., Sens, & Handle. B, 2012; Mohan et al., Biosens. & Bioelect., 2013; Tice et al., JMEMS, 2013).

bruk av elektrostatiske mikroventiler for å erstatte eller supplere pneumatiske mikroventiler: Våre mikroventiler basert på elektrostatisk aktivering beholder det lille fotavtrykket ( 1), for membrantykkelser ™ av 5 µ. Designparameterrommet er beregnet for tilstedeværelse av luft (mørkere), olje (klekket) eller vann (lettere) i væskekanalen. Et annet interessant program som vi utforsker er bruken av elektrostatiske mikroventiler for å kontrollere pneumatiske mikroventiler. Denne kombinasjonen av pneumatiske og elektrostatiske mikroventiler vil i stor grad forenkle ancillaries, og hjelpe til med å realisere målet om ‘ lab-in-a-chip ‘i stedet for’ chip-in-a-lab’.

5b. Nye materialer og fabrikasjonsprosesser:

Poly (dimetylsiloksan) ELLER PDMS har vært det foretrukne materialet for fabrikasjon av microfluidics-enheter, hovedsakelig fordi bruken AV PDMS muliggjør enkel, rask og billig fabrikasjon av enheter med varierende grad av kompleksitet. PDMS lider imidlertid av flere begrensninger, en nøkkel er inkompatibilitet med et bredt spekter av organiske løsemidler og analytiske teknikker. I vår forskningsgruppe utforsker vi en rekke polymere materialer som et alternativ TIL PDMS for å produsere mikrofluidikk-enheter; noen av disse materialene er tiolen, syklisk-olefin-kopolymer og Teflon. Vi brukte disse materialene til å utvikle mikrofluidiske enheter som er kompatible med en rekke organiske løsemidler og analytiske teknikker, for eksempel Røntgen og Raman. Vi viser også at hybridenheter, som kombinerer fordelene med forskjellige materialer, er overlegne alternativer til enheter som består av ett eller to materialer.

(6) Nye microfluidic’ bio ‘ prosjekter

6a. Microfluidic plattformer FOR tid-løst FTIR spektroskopi:

Vårt overordnede mål er å utvikle en innovativ mikrofluidisk teknologi for tidsoppløst Fourier-transform infrarød (FT-IR) spektroskopi av biomolekylære reaksjoner eller interaksjoner. Proteinfolding, enzymkatalyse og protein-ligand-interaksjoner er avgjørende for å opprettholde sunne celler og vev. Roten til mange kroniske eller genetiske sykdommer kan spores tilbake til feilen i slike reaksjoner i proteiner – for eksempel plakkdannelse ved misfoldet beta-amyloidpeptid I Alzheimers sykdom.

Undersøkelser for å avdekke reaksjonsmekanismer på molekylært og intermolekylært nivå er avgjørende for å utvikle nye terapeutiske midler fra rasjonell legemiddeldesign, samt til testing – f. eks. kan beta-amyloid foldeveier avsløre mål som kandidatmedisiner mot plakkdannelse kan testes og optimaliseres. Fourier transform infrared (FTIR) spektroskopi gir flere fordeler sammenlignet med andre spektroskopi teknikker, inkludert ikke-krav til ytre merking, enkel prøvepreparering, og enkel anskaffelse av en rekke opplysninger (høy oppløsning molekylære detaljer til lav oppløsning protein-protein interaksjoner).

imidlertid har flere begrensninger med gjeldende ftir-strømningsceller, inkludert lav tidsoppløsning, kostnad og krav til store prøvevolumer, forhindret bred bruk AV FTIR. Vi løser disse problemene ved å utvikle mikrofluidiske FITR-strømningsceller ut av rimelige, IR-gjennomsiktige materialer. Foreløpige resultater med ubiquitin har validert vår tilnærming, og vi optimaliserer strømningscellen for å utføre eksperimenter med klinisk relevante proteiner. Dette prosjektet er i samarbeid Med Professor Rohit Bhargava ved Institutt For Bioteknologi.

6b. Microfluidic teknologier for å forbedre holme transplantasjon prosessen:

Diabetes Er en ødeleggende sykdom som rammer 25,8 millioner Amerikanere (8% av befolkningen). Human holme transplantasjon er en lovende terapi For type i diabetes mellitus (TIDM). Denne prosedyren er imidlertid ikke veldig reproduserbar og konsistent. For å forbedre resultatene av øyetransplantasjon, må flere kliniske, biologiske og tekniske problemer tas opp. I vår forskningsgruppe utvikler vi mikrofluidiske teknologier for å løse noen av disse problemene, inkludert vedlikehold av optimale forhold under isolering av øyer fra donorpankreas, automatisering av isolasjons-og separasjonsprosessen og bevaring av øyens levedyktighet og funksjonalitet under transplantasjonsprosessen. Dette prosjektet er i samarbeid Med Prof. Jose Oberholzers forskningsgruppe i Division Of Transplant Surgery ved University Of Illinois I Chicago.

6c. Microfluidic plattform for fryse-slukke EPR studier:

De fleste av de interessante fenomenene i mange biokjemiske reaksjoner oppstår i løpet av de første få millisekunder av reaksjonene, f. eks. ATP-syntese mediert av cytokrom bc1-komplekset. Strukturelle og funksjonelle studier av disse tidlige mellomproduktene vil ikke bare belyse mekanismen for disse reaksjonene, men vil også muliggjøre rasjonell utforming av legemidler for å behandle sykdommer og lidelser forbundet med funksjonsfeil i disse reaksjonene. Freeze-quench electron paramagnetic resonance (EPR) er en kraftig teknikk for å studere disse reaksjonene, hvor mellomproduktene av disse reaksjonene raskt fryses for å forhindre ytterligere reaksjoner og senere analyseres VED HJELP AV EPR. Imidlertid har begrensningene i det nåværende apparatet FOR fryse-slukke EPR, hovedsakelig langsom blanding av reagenser, forhindret anvendelsen av denne teknikken for å studere ultra-raske biokjemiske reaksjoner. I vår forskningsgruppe utvikler vi en mikrofluidisk enhet for rask blanding av reagenser (~20 µ) og påfølgende utstøting av de blandede reagensene i form av en ultratynn stråle på et frosset kobberhjuloppsett. Vi har validert denne tilnærmingen med en modell biokjemisk reaksjon og undersøker anvendelsen av klinisk relevante biokjemiske reaksjoner. Dette prosjektet er i samarbeid Med Professor Tony Crofts Fra Institutt For Biokjemi.

6d. Bestemme legemiddel – mål interaksjoner:

all biologi, og i tillegg all farmakologi, avhenger av samspillet mellom proteiner og andre molekyler. Elektronparamagnetisk Resonans (EPR) kombinert Med Spinnmerking (SLEPR) kan brukes til å oppdage slike interaksjoner i sanntid, in vitro eller in vivo, og å spore forholdet mellom bundet til ubundne proteiner, med minimal forstyrrelse av biologien. Dette gjør det til et ideelt verktøy for å studere effekten av farmasøytiske midler direkte på deres biologiske mål og på relaterte biokjemiske systemer, og forbedre nøyaktigheten av tidlige utviklingsprognoser for effekt og toksisitet av legemiddelkandidater. Imidlertid har nåværende våt-lab-metoder for fremstilling av de små prøvene SOM KREVES AV EPR-spektrometre, en tendens til å være sløsing, upresis og langsom (tar 24 timer eller mer). I vår gruppe utvikler vi enheter for rask og presis merking av proteiner, og utnytter den kombinatoriske naturen til mikrofluidiske chips for å lage en serie prøver i flere konsentrasjoner eller med en rekke partnere, og inkorporerer cellekultur på chip når det er nødvendig. Dette prosjektet er i samarbeid Med New Liberty Proteomics.