화학 및 생체 분자 공학

폴 케니스 연구

마이크로 화학 시스템:마이크로 반응기,마이크로 연료 전지 및 미세 유체 도구

케니스 연구 그룹

케니스 리서치 그룹에서는 마이크로 스케일에서 수송 현상에 대한 정교한 제어 능력을 활용하여 기본 현상(단백질 화학,세포 생물학 포함)을 연구하고 에너지 전환,화학 합성 및 기초 생물 연구를 포함한 다양한 응용 분야에 대한 새로운 기술을 개발합니다. 이러한 학제적 분야에서 연구를 수행하기 위해 전기 화학 시스템의 특성화,미세 제작,미세 유체 기술뿐만 아니라 교통 현상의 분석 및 전산 모델링,다양한 유형의 분광학 및 현미경과 같은 분석 및 재료 특성화 기술에 대한 핵심 전문 지식을 개발했습니다.

현재 그룹은 다음 분야의 연구 프로젝트를 추진하고 있습니다:

1. 이산화탄소 전환 및 연료 전지를위한 전기 화학 시스템
2. 단백질 및 의약품의 결정화를위한 미세 유체 플랫폼
3. 세포 간 및 세포 내 과정을 연구하기위한 미세 유체 플랫폼
4. 화학 합성을위한 마이크로 리액터
5. 마이크로유체학을 위한 제조 기술
6. 신흥 미세유체’바이오’프로젝트

1. 이산화탄소의 전기화학적 환원:

대기 중의 이산화탄소 수준은 꾸준히 상승하여 지구 기후에 부정적인 영향을 미치고 있다. 탄소 포집 및 격리,청정 연료로 전환,재생 가능 에너지 원의 활용 확대 및 건물의 에너지 효율 향상과 같은 여러 전략이 이러한 상승을 억제하기 위해 동시에 채택되어야합니다. 이산화탄소를 부가가치 화학 물질 또는 그 중간체로의 전기 화학적 환원은이 문제를 해결하기위한 또 다른 접근법입니다. 이 과정은 간헐적인 갱신할 수 있는 근원에서 과잉 힘에 의해 몰 수 있어,그로 인하여 동시에 에너지 운반대로 이산화탄소를 재생하고 있는 동안 과잉 간헐적인 갱신할 수 있는 에너지를 저장하는 방법을 제공하. 또한 이산화탄소를 화학 생산의 출발 물질로 활용함으로써 화석 연료에 대한 사회의 의존도가 감소합니다.

이산화탄소의 전기화학 감소를 위해,우리의 그룹은 비발한 촉매의 발달,적당한 전해질의 신청,및 전극 구조 및 반응기 디자인의 최적화를 통해 제품 선택성,정력적인 효율성 및 전환율 개량을 겨냥합니다. 예를 들어,우리는 세포 과전압을 0 미만으로 줄였습니다.2-에틸-3-메틸이미다졸륨 테트라플루오로보레이트(에미)를 함유하는 수용액을 이용하여,반응 중간체(로젠 외)를 안정화시키는 것으로 추정된다. 과학,2011). 우리는 또한 낮은 하중에서 높은 촉매 활성을 나타내는 은계 유기 금속 촉매를 개발했습니다(토르 슨 외. 제이암 켐 사회., 2012). 또한,촉매에 의한 촉매효과를 최소화하고,그 결과 이산화탄소를 저감하는 성능을 저하시키지 않으면서 하중이 대폭 낮아지게 됩니다. 2014). 또한,촉매 층 구조를 엔지니어링하는 것은 촉매 활용 및 전반적인 성능을 극대화하는 접근법을 제공한다. 자동화 된 에어 브러시 촉매 증착 방법은 원치 않는 수소화 진화가 억제되는 동안 촉매 로딩 감소로 이산화탄소 감소에 대한 높은 성능을 이끌어 냈습니다(중 외. 에너지 이잖아요., 2013).

현재 이산화탄소를 화학물질로 전기화학적으로전환하기 위한 촉매와 전극,작동조건에 대한 연구를 지속적으로 추진하고 있습니다. 이 작업 중 일부는 다른 사람들과 협력하고 있습니다: 일본 규슈의 나카시마 리스;이산화 물질의 풍부한 마셀.

1 비.연료 전지:

(2) 단백질 또는 의약품의 결정화를 위한 미세유체 플랫폼

단백질 및 의약품의 결정화는 최적의 결정화 조건에 대한 스크리닝에 필요한 많은 양의 물질 때문에 신속하게 매우 비싸게 될 수 있다. 나노 리터 크기의 방울을 활용할 수있는 자동화 된 로봇 결정화 스크리닝 장비의 가용성에도 불구하고 필요한 자본에 대한 대규모 투자는 이러한 장비를 몇 개의 잘 투자 된 실험실 또는 결정화 센터에서만 실용적으로 만듭니다. 단백질 및 제약 결정 화에 대 한 우리의 미세 플랫폼(나)높은 처리량 심사 및 시험;당 몇 나노 리터를 사용 하는 동안 결정 화 조건의 최적화를 사용(2)평균 실험실에 대 한 결정 화 로봇,비용 효율적인 대안을 사용 하 여 간단; 그리고(3)는 재료의 적절한 선택(예:엑스레이,자외선 및 적외선의 높은 투과율)에 의한 분석 기술과 호환됩니다. 투명한 엑스레이이어서,우리의 칩은 수동으로 결정을 가을걷이의 단계를 우회하는 정보 수집을 위한 엑스레이 광속에서 직접 거치될 수 있습니다. 우리의 미세 유체 플랫폼은 결정화(결정 시드,핵 생성 및 성장 속도)의 기초 과학뿐만 아니라 단백질 및 제약 결정화 모두에 대한 응용 과학(구조 분석,고체 형태 스크리닝)연구를 가능하게합니다.

2 아.막 단백질 결정화:

막 단백질(의원)세포 막 내에 상주 하 고 신호,에너지,및 셀 밖으로 물질 전달에 대 한 매개체 역할을 합니다. 당연히 막 단백질의 오작동은 수많은 질병과 관련이 있습니다(퀵 앤 자비 치,프 나스,2007). 따라서 의원은 일반적인 약물 표적입니다. 다양한 분석에 따르면 의원은 대장균,사카로 마이 세스 세레 비세 및 호모 사피엔스(세돈 등)의 게놈에 암호화 된 단백질의 거의 30%를 구성합니다. 2004). 세포에서의 압도적인 우세에도 불구하고,의원들은 단백질 데이터뱅크에 축적된 단백질 구조의 1%미만을 차지한다. 막 단백질의 구조 결정 낮은 풍부와 그들의 고유한 양친 매성,그리고 결정 화에 후속 어려움으로 인해 단백질의 충분 한 수량을 얻기에 어려움에 의해 방해 되었습니다. 우리 그룹은 서포 및 메조 결정화를위한 엑스레이 투명 미세 유체 플랫폼을 개발했습니다. 또한,우리의 연구는 지질 입방 위상 다이어그램 및 마이크로 시드 매트릭스 스크리닝,막 단백질에 대 한 두 가지 강력한 아직 일반적으로 액세스할 수 결정 화 기술의 연구를 가능 하 게 하는 엑스레이 투명 플랫폼을 포함 합니다. 우리 연구의 전반적인 목표는 엑스레이 분석 및 구조 해명을 위해 크고 잘 정돈 된(“회절 품질”)결정을 결정화하는 것입니다. 우리는 몇 가지 목표를 결정 화 하 고 칩 현재 노력에 전적으로 수집 된 데이터를 사용 하 여 그들의 구조를 해결 교수 공동 호흡 막 단백질을 결정 화에 초점을 맞추고 있습니다. 로버트 게니스,생화학과.

2 비.후보 의약품의 고형형 스크리닝:

제약 신약의 초기 단계에서 과학자들은 적절한 물리적 및 화학적 특성(예:용해도,생체 이용률,안정성)을 가진 고형형 활성 제약 성분을 검색하여 나중에 신약 개발 파이프 라인을 통해 이동할 수 있습니다. 불행히도,기존의 스크리닝 절차(웰 플레이트)를 사용하여 최적화 된 특성을 가진 결정질 고체 형태의 아핀을 찾는 데 성공하는 것은 약물 발견의 초기 단계에서 사용 가능한 소량의 아핀에 의해 제한됩니다. 이 문제를 해결 하기 위해 우리는(1)고체 형태 스크리닝에 필요한 활성 제약 성분의 양을 감소,(2)고체 형태 스크리닝 플랫폼 및 분석 기기 간의 호환성을 증가 하 고(3)고체 형태 스크리닝에 미세 유체 접근 소설 고체 형태의 해명을 허용 하는 경우 결정의 목표와 제약 고체 형태 스크리닝에 대 한 미세 유체 플랫폼을 개발 했습니다. 우리는 무료 인터페이스 확산에 따라 미세 플랫폼 검증(토르 슨 외. LOC,2011 년)및 제어되는 증발(고얄 et al. 고체형 스크리닝 조건 당 필요한 양의 양을 크기(각 조건에 대해 5 밀리그램에서 5 밀리그램으로)로 줄여 전통적인 증발 기반 고체형 스크리닝 실험과 유사한 결과를 제공합니다. 샘플 수량을 줄이면 과학자들은 신약 발견 과정 초기에 최소량의 신약 발견이 가능할 때 고체 형태 스크린을 수행 할 수 있으며,새로운 고체 형태의 발견을 가능하게하는보다 광범위한 스크린을 허용 할 수 있습니다. 우리는 결정 성 고체를 쉽게 식별 할 수 있도록 광학적으로 투명하고 라만 분광학 및 엑스레이 회절에서 최소한의 신호를 보여 주어 고체 형태의 온칩 식별을 가능하게하도록 미세 유체 플랫폼을 설계했습니다.,크리스 성장&데스., 2012). 현재,우리는 회절 품질 결정을 성장 하는 우리의 미세 플랫폼을 활용 하 여 알 수 없는 공 결정의 결정 구조를 해결 하는 쪽으로 연구를 추구 하 고 있습니다. 이 작업은 애브비와 함께 진행된다.

(3)세포 연구를 위한 미세유체 플랫폼

미세유체 플랫폼은 전통적인 페트리 접시 또는 웰 플레이트 기반 기술에 비해 세포 및 세포 간 과정을 더 잘 연구하도록 촉진하는 몇 가지 특성을 제공한다. 보기는 높게 통제되는 환경에 있는 단세포,공간과 시간에 있는 세포질 미세 환경에 우량한 통제,및 현미경의 유형 여러가지 편리한 통합을 공부하는 기능을 포함합니다. 우리 그룹에서 우리는 다음과 같은 응용 프로그램에 대 한 미세 플랫폼을 개발:

3 에이. 항생제 감수성 테스트:

임상 감염의 효과적인 치료는 항생제에 대한 감염 병원체의 감수성을 확인하기 위해 환자 샘플을 빠르게 선별하는 능력에 비판적으로 의존합니다. 항생제 감수성 테스트를위한 기존의 방법은 긴 처리 시간(일),초과 샘플 및 시약 소비,가난한 검출 감도 및 제한된 조합 기능을 포함하여 여러 가지 문제로 고통 받고 있습니다. 이러한 요인들은 적절한 항생제의 적시 투여를 배제하여 감염 관리를 복잡하게하고 항생제 내성의 발달을 악화시킵니다.

이러한 문제를 해결 하기 위해 우리는 높은 탐지 감도,빠른 결과(<6 시간),시 약,그리고 더 많은 양적 결과의 소비 감소를 포함 하 여 기존의 방법에 비해 몇 가지 장점을 제공 하는 미에 대 한 미세 플랫폼을 개발 합니다. 예를 들어,교수와 공동으로. 슈뢰더 우리는 다양한 항생제에 대해 대장균,아에 루기 노사 및 케이 폐렴과 같은 다양한 병원성 박테리아의 감수성을 연구하기 위해 우리의 미세 유체 플랫폼을 사용했습니다(모한 외. 바이오센스입니다. &생물 선택., 2013). 우리는 또한 다른 종의 박테리아(다 미생물 배양)간의 상호 작용과 이러한 상호 작용이 항생제 감수성에 미치는 영향을 연구하기 위해이 플랫폼을 사용했습니다. 현재,우리는 주어진 감염을 치료 하는 가장 좋은 방법으로 더 나은 정보를 제공 하기 위해 모델링 결과 실험 데이터를 사용 하 여 함께 결합 플랫폼을 적용 하는.

3 비.조절된 산소 조건 하에서 세포 연구:

종양 변수 저 산소(하위 생리 조직 산소)영역의 로컬 혈관 아키텍처 형성에서 바깥쪽으로 성장 고체 질량에 걸쳐 발생 합니다. 이러한 저산소 영역은 치료 저항,대사 재 프로그래밍 및 상피 중간 엽 전환과 관련이 있습니다. 이러한 결과에 저산소증의 효과에 관한 많은 질문이 남아 있지만,몇 가지 방법 만이 산소 농도에 대한 정확한 제어와 세포 행동의 실시간 이미징을 모두 가능하게합니다. 미세 플랫폼 시간적 및 공간적 화학 조건에 그들의 제어로 인해 실시간 이미징을 사용 하는 동안 산소 농도 제어에 특히 적합 합니다. 로컬 미세 환경을 제어 하는 것 외에도 기존의 방법에 비해 미세 플랫폼에서 감소 길이 규모 짧은 평형 시간을 제공 합니다. 미세 플랫폼의 장점을 활용 하 여,우리는 0.5%에서 21%산소 농도 제어할 수 있는 배열된 장치를 개발 했습니다. 렉스 가스킨스 교수(동물과학부)와 협력하여 이러한 플랫폼을 활용하여 저산소 상태에서 암세포의 소기관 산화 환원 잠재력의 실시간 변화를 연구합니다.

(4)미세반응기의 화학 합성

미세반응기는 전통적인’습식 실험실’접근법에 비해 화학 합성의 연구 및 실제 실행에 몇 가지 이점을 제공한다. 예를 들어,더 작고 정밀하게 설계된 플랫폼은 향상된 열 및 질량 전달,시약 소비 감소를 제공하며 자동화에 더 적합합니다. 우리 그룹에서는 다음과 같은 응용 분야를 위한 미세반응기를 개발합니다.

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방사성 의약품은 특정 유형의 암 및 심장 질환을 포함한 여러 질병 및 장애의 진단 및 치료에 사용되는 약물 부류입니다. 이러한 약물의 합성을위한 전구체의 양은 제한된 가용성,높은 비용 및 안전하게 처리 할 수있는 방사능의 양에 대한 상한 때문에 일반적으로 작습니다(몇 마이크로 리터). 효율적으로 낮은 시 약 볼륨을 조작 하는 기존의’젖은 실험실’방법의 무 능력 뿐만 아니라 임상 응용 프로그램에 대 한 낮은 품질 약물의 합성에 이르게 하지만 또한 새로운 약물의 개발을 저해. 우리는 이러한 방사성 의약품의 합성을 위해 미세 유체 기술 또는 더 나은 미세 반응기를 개발하여 이러한 문제를 해결하려고합니다. 서로 다른 미세 유체 모듈을 통합함으로써,우리는 이러한 화합물이 훨씬 더 안정적이고 높은 수율로 만들어 질 수 있다고 생각합니다.

우리는 미세 기술 향상 된 반응 수율,시 약의 소비 감소 및 자동화(고 얄 외에를 위한 순종성을 포함 하 여 기존의 방법에 비해 각 단계에 대 한 몇 가지 이점을 제공 하는 것으로 나타났습니다.&법. 2014;하이롱 외. 2014 년 12 월 15 일 바이오콘제이 켐,2014;쩡 등.,누크 메드. &바이오.,2013;휠러 등. 2010. 현재,우리는 마이크로 리액터를 더욱 최적화하고 임상 및 연구 사용을위한 통합 시스템을 개발하고 있습니다. 이 프로젝트는 교수와 협력입니다. 워싱턴 대학,세인트루이스에서 방사선 화학의 부서에서 데이비드 라이허트의 연구 그룹.

4 비.양자점 합성을 위한 마이크로반응기:

형광 반도체 나노 입자는 기존의 형광체 기술보다 훨씬 높은 광 발광과 더 나은 스펙트럼 거동으로 인해 고체 조명 및 디스플레이 기술에서 약속을 보여줍니다. 이 나노 입자는 또한 의료 영상 및 양자 컴퓨팅에 잠재적 인 용도를 가지고 있습니다. 높은 생산 비용 높은 품질의 생산을 위한 신뢰할 수 있는 방법의 부족으로 인해 부분적으로,단일 분산 나노 입자 현재 크게 그들의 광범위 한 사용을 억제. 종래의 배치 합성 방법은 특히 나노 물질 품질의 배치 간 변형으로 인해 어려움을 겪는다. 느린 열 및 질량 전달으로 인해 일괄 합성은 나노 입자의 크기,형태 및 구성을 정확하게 제어 할 수있는 능력이 부족합니다. 연속 흐름 반응기는 이러한 문제에 대한 잠재적 인 솔루션을 제공합니다. 케니스 그룹의 노력은 다양한 조성과 형태의 고품질 반도체 나노 입자를 합성하기 위해 고온에서 빠른 혼합 및 가열 시간을 제공하는 고 처리량 연속 반응기 개발에 중점을두고 있습니다. 예를 들어,연속 유동 반응기 중 하나를 사용하여 나노로드를 성공적으로 합성했습니다(그림 참조). 우리는 상용 제품에 필적하는 60%까지 높은 양 수확량을 도달하는 카드뮴 포함 그리고 카드뮴 자유로운 체계 둘 다 공부하고 있습니다.

(5)미세유체 제조기술

연구그룹에서는 미세유체 소자 개발을 위한 다양한 제조기술을 연구한다. 이 분야의 초점은 최종 응용 프로그램과 미세 유체의 통합을 촉진하는 것입니다. 현재 우리는 두 가지 방향으로 연구를 추진하고 있습니다:

5 에이.:

매우 큰 규모의 통합 마이크로유체학의 출현으로 단일 칩에서 대규모 병렬 연산을 수행하는 다단계 및 고 처리량 어플리케이션이 가능해졌다. 이러한 발전의 핵심은 소프트 리소그래피 기술로 제작 된 공압 마이크로 밸브의 개발이었습니다. 이러한 공압식 마이크로밸브를 다양한 어플리케이션을 위한 마이크로유체 칩에 성공적으로 통합했음에도 불구하고,이러한 마이크로밸브는 부피가 큰 부속물을 필요로 하며,이는 이러한 마이크로유체 칩의 확장성 및 이식성을 제한한다. 우리는 두 가지 방법으로 이러한 문제를 해결:

밸브 아키텍처 사용 밸브 아키텍처:기존의 정상 개방(무)밸브를 사용하는 장치는 작동을 위해 연속 폐쇄 상태가 필요한 응용 분야에서 휴대 성이 제한적입니다.이 밸브는 작동을 위해 부피가 큰 보조 장치(펌프,질소 가스 실린더,공압 주변 장치)가 필요합니다. 노스 캐롤라이나 밸브 뿐만 아니라 제한 된 휴대성의 위의 제한을 해결 하지만 또한 제조 및 미세 장치에 통합의 용이성을 유지. 노스캐롤라이나 밸브의 통합을 사용 하 여,우리는 분석 및 전산 모델링 및 체계적인 실험의 조합을 사용 하 여 작동 압력을 최소화 하 고 이러한 밸브의 제조를 용이 하 게 하는 목적으로 최적의 노스캐롤라이나 밸브를 개발 하기 위한 설계 규칙을 공식화(모 한 외.&법. 2011). 이 그림은 서로 다른 마이크로 밸브 모양(직선,브이 모양 및 대각선)에 대한 유체 채널 폭의 함수로 필요한 작동 압력을 보여줍니다. 우리는 단백질–항체 상호 작용 바이러스 탐지,단백질 결정화,고체 형태 스크리닝 및 기타 응용 분야 탐험과 같은 다양한 응용 분야에 이러한 밸브를 사용했습니다(슈델 외. 2011;토르슨 외. 2012;구하 외.,센스,&법. 2012;모한 외.,바이오 센스입니다. &생물 선택.,2013;티스 외. 2013).

공압 마이크로 밸브를 교체하거나 보완하기 위해 정전기 마이크로 밸브 사용: 정전기 작동에 기반한 당사의 마이크로 밸브는 멤브레인 두께에 대해 작은 풋 프린트(1)를 유지합니다. 설계 매개 변수 공간은 유체 채널의 공기(어두운),오일(부화)또는 물(밝은)의 존재에 대해 추정됩니다. 우리가 탐구하고있는 또 다른 흥미로운 응용 프로그램은 정전기 마이크로 밸브를 사용하여 공압 마이크로 밸브를 제어하는 것입니다. 공압식 및 정전기 식 마이크로 밸브의 이러한 조합은 부속품을 크게 단순화하고’랩 내 칩’이 아닌’랩 내 칩’의 목표를 실현하는 데 도움이됩니다.

5 비. 새로운 재료 및 제조 공정:

폴리(디메틸실록산)또는 폴리프로필렌은 미세유체 장치의 제조를 위한 바람직한 재료로서,주로 폴리프로필렌의 사용이 다양한 정도의 복잡성을 가진 장치의 간단하고,신속하며,저렴한 제조를 허용하기 때문이다. 주요 한 가지는 광범위한 유기 용제 및 분석 기술과의 비호환성입니다. 우리의 연구 그룹에서 우리는 다양 한 고분자 재료 마이크로 유체 장치를 제조 하는 대안으로 탐구 하 고 있다; 이러한 물질 중 일부는 티올렌,사이 클릭-올레핀 공중 합체 및 테플론입니다. 우리는 이러한 재료를 사용하여 다양한 유기 용제 및 엑스레이 및 라만과 같은 분석 기술과 호환되는 미세 유체 장치를 개발했습니다. 우리는 또한 다른 재료의 장점을 결합 하는 하이브리드 장치는 하나 또는 두 개의 재료를 구성 하는 장치에 우수한 대안 표시.

(6)신흥 미세유체’바이오’프로젝트

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우리의 전반적인 목표는 생체 분자 반응 또는 상호 작용의 시간 해결 푸리에 변환 적외선(피트-적외선)분광학을위한 혁신적인 미세 유체 기술을 개발하는 것입니다. 단백질 폴딩,효소 촉매 작용 및 단백질-리간드 상호 작용은 건강한 세포와 조직을 유지하는 데 중요합니다. 많은 만성 또는 유전 질환의 근원은 단백질에서 이러한 반응의 오작동(예:알츠하이머 병에서 잘못 접힌 베타–아밀로이드 펩타이드에 의한 플라크 형성)으로 거슬러 올라갈 수 있습니다.

분자 및 분자간 수준에서 반응 메커니즘을 공개 하는 조사는 그들의 테스트–예를 들어,베타-아 밀 로이드 접는 경로 플 라크 형성에 대 한 후보 약물 테스트 하 고 최적화 될 수 있는 표적을 밝힐 수 있습니다 뿐만 아니라 합리적인 약물 디자인에서 새로운 치료제를 개발 하기 위한 필수적 이다. 푸리에 변환 적외선 분광법은 외부 라벨링의 비 요구 사항,간단한 샘플 준비 및 다양한 정보의 쉬운 획득(고해상도 분자 세부 사항에서 저해상도 단백질-단백질 상호 작용)을 포함하여 다른 분광 기술에 비해 몇 가지 이점을 제공합니다.

그러나,낮은 시간 분해능,비용 및 큰 샘플 부피의 요구 사항을 포함하여 현재의 유동 유동 셀의 몇 가지 제한으로 인해 유동 유동 유동 유동 유동 유동 유동 유동 유동 유동 유동 유동 유동 유동 유동 유동 유동 유동 유동 유동 유동 유동 유동 유동 유동 유동 유동 유동 유동 유동 유동 유동 우리는 저렴 한 비용,적외선 투명 재료 중 미세 유체 피트 르 흐름 셀을 개발 하 여 이러한 문제를 해결 합니다. 유비퀴틴과 예비 결과 우리의 접근 방식을 검증 하 고 우리는 임상 관련 단백질 실험을 수행 하기 위한 흐름 셀을 최적화 하는. 이 프로젝트는 생명 공학과에서 교수 로히트 바르가바와 협력입니다.

6 비.섬 이식 공정 개선을 위한 미세유체 기술:

당뇨병은 25.8 백만명의 미국인(인구의 8%)에 영향을 미치는 파괴적인 질병입니다. 인간 섬 이식은 제 1 형 당뇨병에 대한 유망한 치료법입니다. 그러나이 절차는 매우 재현 가능하고 일관성이 없습니다. 섬 이식의 결과 개선 하기 위해 몇 가지 임상,생물,및 엔지니어링 문제를 해결 해야 합니다. 우리의 연구 그룹에서 우리는 기증자 췌 장,섬 격리 및 분리 프로세스의 자동화 및 이식 과정 동안 섬 생존 능력 및 기능의 보존에서 독도의 격리 하는 동안 최적의 조건의 유지 보수를 포함 하 여 이러한 문제 중 일부를 해결 하기 위해 미세 기술을 개발 하 고 있습니다. 이 프로젝트는 시카고 일리노이 대학에서 이식 수술의 부문에서 교수 호세 오버 홀저의 연구 그룹과 협력입니다.

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많은 생화학 반응에서 흥미로운 현상의 대부분은 반응의 처음 몇 밀리 초 동안 발생합니다. 이러한 초기 단계 중간 제품의 구조적 및 기능적 연구는 이러한 반응의 메커니즘을 설명 할뿐만 아니라 이러한 반응의 오작동과 관련된 질병 및 장애를 치료하기 위해 약물의 합리적인 설계를 가능하게합니다. 동결-담금질 전자 상자성 공명은 이러한 반응을 연구 할 수있는 강력한 기술이며,이러한 반응의 중간 생성물은 추가 반응을 방지하기 위해 빠르게 동결되고 나중에 분석됩니다. 그러나,시약의 느린 혼합을 중심으로,동결-담금질에 대한 현재의 장치의 한계는 초고속 생화학 반응을 연구하기 위해이 기술의 적용을 방해하고있다. 본 연구그룹에서는 시약(~20 개)의 신속한 혼합 및 혼합 시약을 냉동 구리 휠 셋업에 초박형 제트 형태로 배출하기 위한 미세유체 장치를 개발하고 있습니다. 우리는 모델 생 화 확 적인 반응으로이 방법을 확인 하 고 임상적으로 관련 생 화 확 적인 반응의 응용 프로그램을 탐구 하 고 있습니다. 이 프로젝트는 생화학과에서 교수 토니 크로프트와 협력입니다.

6 차.약학-표적 상호작용 결정:

모든 생물학 및 모든 약리학의 확장에 의해 다른 분자와 단백질의 상호 작용에 따라 달라 집니다. 이러한 상호 작용을 실시간으로,생체 외 또는 생체 내에서 감지하고 생물학의 최소한의 섭동으로 결합되지 않은 단백질에 결합 된 비율을 추적하는 데 사용할 수 있습니다. 이것은 이상적인 직접 효험의 초기 단계 발달 예측의 정확도 및 약 후보자의 독성을 개량하는 그들의 생물학 표적과 관련 생화확적인 체계에 약제 대리인의 효력을 공부하기 위하여 공구를 만듭니다. 그러나,에프에르 분광계에 의해 요구되는 작은 샘플의 준비를 위한 현재의 습식 실험실 방법은 낭비적이고 부정확하며 느린 경향이 있다(24 시간 이상 소요됨). 우리 그룹에서 우리는 단백질의 신속 하 고 정확한 라벨에 대 한 장치를 개발 하 고,여러 농도 또는 다양 한 파트너와 함께 샘플의 시리즈를 만드는 미세 유체 칩의 조합 특성을 최대한 활용 하 고 필요한 경우 온칩 세포 문화를 통합. 이 프로젝트는 새로운 자유 프로테오믹스와 협력하고 있습니다.