LCMS
Další informace
WebinářeO násKontaktujte násPodmínky užití
LabRulez s.r.o. Všechna práva vyhrazena. Obsah dostupný pod licencí CC BY-SA 4.0 Uveďte původ-Zachovejte licenci.
Autor
Magazín M
Měsíčník a zpravodajský portál brněnské Masarykovy univerzity. Informuje o aktuálním dění na univerzitě, vědě a výzkumu, studentském životě i akademickém sportu. Přináší rozhovory s významnými osobnostmi univerzity a se zajímavými absolventy.
Tagy
Článek
Věda a výzkum
Video
Logo of LinkedIn

Laboratoř na čipu pomůže efektivní syntéze léčiv i trénování umělé inteligence

Čt, 22.4.2021
| Originální článek z: Masarykova univerzita, RECETOX, Magazín M, CC-BY
Odborníci z centra RECETOX Přírodovědecké fakulty MU a ETH Curych vyvinuli novou platformu pro efektivní a rychlý výzkum enzymů.
Video placeholder
  • Foto: Masarykova univerzita, Magazín M, CC-BY: Laboratoř na čipu pomůže efektivní syntéze léčiv i trénování umělé inteligence
  • Video: Loschmidt Laboratories: Introduction of Loschmidt Laboratories

Tým vědců z Loschmidtových laboratoří výzkumného centra RECETOX a Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity pod vedením Zbyňka Prokopa, společně s kolegy z univerzity ETH v Curychu, vyvinul novou mikrofluidní platformu umožňující rychlý a efektivní výzkum enzymů. Enzymy jsou biomolekuly urychlující chemické reakce a používají se v moderním průmyslu a biomedicíně. Podrobná znalost enzymů a jejich vlastností pomáhá při navrhování a syntéze jejich nových variant, které pak najdou využití při vývoji léčiv nebo neutralizaci toxických látek v životním prostředí.

Nově publikovaná metoda se již nyní systematicky využívá například při studiu evoluce bioluminiscenčních enzymů nebo při vývoji nových trombolytik, neboli léků proti tvorbě krevních sraženin, určených pro léčbu mrtvice. Výsledky výzkumu vydal prestižní časopis Chem, který patří k předním odborným časopisům v oboru chemie.

Masarykova Univerzita:Grafické ztvárnění mikrofluidní platformy.

Využití enzymů v průmyslu a medicíně se v posledních letech výrazně rozšiřuje. Jejich úspěšné nasazení v těchto odvětvích nicméně závisí na schopnosti optimalizovat vlastnosti enzymů tak, aby vyhovovaly konkrétním technologickým podmínkám a nárokům. Schopnost konstruovat, a tedy i odpovídajícím způsobem využívat specifické enzymy závisí především na úrovni porozumění mechanismům enzymové katalýzy, tedy tomu, jak enzymy fungují a jak ovlivňují chemické reakce.

Konvenční metody zkoumající mechanismy enzymatických reakcí jsou však obvykle velmi komplikované a náročné na čas i objem použitých chemikálií. Mezinárodní vědecký tým proto vyvinul novou laboratorní metodu analýzy enzymových reakcí na tzv. mikrofluidním čipu, která provádí obrovské množství experimentů ve velmi krátkém čase. Pokusy probíhají v miniaturních kapičkách s objemem kolem pěti pikolitrů, což je milionkrát méně než objem jedné lidské slzy, rychlostí až 9 000 reakcí za minutu. Takto je možné uskutečnit 200 milionů experimentů z jediného mililitru reakční směsi. Použití konvenčních metod by vyžadovalo více než dva tisíce litrů činidla pro stejný počet měření. Díky tomu je systém přinejmenším řádově lepší než nejmodernější dostupná zařízení.

Měření na čipu v kombinaci s moderními metodami matematické analýzy dat a molekulárním modelováním umožňuje hlubší pochopení enzymů, jejich chování a vlastností. "Při prvním použití metody popsané v článku jsme pozorovali neobvyklý fenomén testované enzymatické reakce s takovými detaily, které by nebylo možné získat s použitím tradičních metod. Výsledky a informace získané z měření na čipu významně posouvají chápání principů enzymatických reakcí, což nám pomáhá efektivně navrhovat nové vylepšené enzymy. Velký potenciál vidíme také v používání této technologie pro získávání komplexních datových sad pro trénování nástrojů umělé inteligence pro lékařský a biotechnologický výzkum,“ vysvětluje Zbyněk Prokop, který byl zodpovědný za vývoj metod pro vizualizaci enzymové reakce a analýzu komplexních datových souborů získaných z experimentů na čipu.

Úspěch tohoto projektu byl založený na efektivní kombinaci řady vědních oborů. Vědci využili nejnovější poznatky z oblasti mikrofluidiky, mikroinženýrství, chemie materiálů, optiky, biochemie, matematiky a molekulární modelování. Návrh a konstrukce čipu a optiky byly provedeny ve skupině Andrewa deMella v týmu vedeném Stavrosem Stavrakisem z ETH Curych. Pro konstrukci mikrofluidního čipu použili technologii takzvané měkké litografie, což je proces používaný k výrobě elektrotechnických integrovaných obvodů. Experimentální pozorování doplnily výpočetní simulace provedené ve skupině Jiřího Damborského a Davida Bednáře, který působí v Mezinárodním centru klinického výzkumu Fakultní nemocnice u sv. Anny. "Důležitou součástí úspěšného vývoje této technologie byla fantastická spolupráce, velmi dobrá komunikace mezi týmy a vytrvalost při řešeni mnoha technických problémů," zdůraznil význam vědecké spolupráce Stavrakis.

"Současné požadavky na rychlost pokroku ve výzkumu vyžaduje zavádění nové generace bioanalytických metod. Mikrofluidika nám nabízí přelomové řešení, které spočívá v miniaturizaci a integraci laboratorních procesů na čipech na bázi křemíku, v nichž každou sekundu v miniaturních kapičkách probíhají tisíce reakcí. Tato technologie významně změnila oblast analýzy nukleových kyselin, přinesla technologie sekvenování nové generace a moderní diagnostiky pomocí digitálního PCR. Obdobný pokrok očekáváme také v oblasti analýzy proteinů,“ uzavírá Prokop. Další ambicí vědců je tuto čipovou technologii propojit s pokročilými biofyzikálními metodami a analýzou dat pomocí umělé inteligence.

Zdroje

Publikováno pod CC BY 3.0 CZ, licenční podmínky jsou dostupné na adrese.

Magazín M
 

Mohlo by Vás zajímat

Improved LC/MS Performance to Determine Polar Nitrosamines Using the Agilent 1260 Infinity II Hybrid Multisampler

Aplikace
| 2024 | Agilent Technologies
Instrumentace
LC/MS, LC/MS/MS, LC/QQQ
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
Farmaceutická analýza

SQ Detector 2

Brožury a specifikace
| 2024 | Waters
Instrumentace
LC/MS, LC/SQ
Výrobce
Waters
Zaměření
Ostatní

Halogens and sulfur in solid samples according to EN 17813

Aplikace
| 2024 | Metrohm
Instrumentace
Iontová chromatografie
Výrobce
Metrohm
Zaměření
Životní prostředí

Determination of carbohydrates in peanuts by HPAE-PAD

Aplikace
| 2024 | Thermo Fisher Scientific
Instrumentace
Iontová chromatografie
Výrobce
Thermo Fisher Scientific
Zaměření
Potraviny a zemědělství

Targeted PFAS Analysis in Industrial Wastewater Using the Agilent 6475 Triple Quadrupole LC/MS System

Aplikace
| 2024 | Agilent Technologies
Instrumentace
LC/MS, LC/MS/MS, LC/QQQ
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
Životní prostředí
 

Podobné články


Článek | Produkt

Thermo Scientific Stellar - revoluční hmotnostní spektrometr

Thermo Scientific Stellar MS - jedinečné propojení kvadrupólu, iontově koncentračního multipólu a dvojtlaké lineární iontové pasti přináší dosud nevídanou rychlost a přesnost analýz.
Pragolab
more

Článek | Produkt

Přístroje pro extrakci na pevné fázi (SPE)

Extrakce na pevné fázi (SPE) může být použita jak pro čištění, tak i pro zakoncentrování vzorků. Volba přístroje pro SPE významně ovlivňuje kvalitu a spolehlivost analytických výsledků.
Altium International
more

Článek | Zdraví

Patogenní mikroorganismy a Listeria monocytogenes

Patogenní (choroboplodné) mikroorganismy způsobují onemocnění lidí, zvířat nebo rostlin. Změny v Nařízení (ES) č. 2073/2005 platné od 1. 1. 2026.
ALS Czech Republic
more

Článek | Věda a výzkum

Vyvíjíme novou chemii pro pochopení biologie

Čerstvý držitel start-up grantu Athanasios Markos a jeho vývoj chemických nástrojů, které umožní studovat biomolekuly, ale také cíleně ovlivňovat biologické procesy přímo v živých systémech.
Nadace Experientia
more
 

Mohlo by Vás zajímat

Improved LC/MS Performance to Determine Polar Nitrosamines Using the Agilent 1260 Infinity II Hybrid Multisampler

Aplikace
| 2024 | Agilent Technologies
Instrumentace
LC/MS, LC/MS/MS, LC/QQQ
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
Farmaceutická analýza

SQ Detector 2

Brožury a specifikace
| 2024 | Waters
Instrumentace
LC/MS, LC/SQ
Výrobce
Waters
Zaměření
Ostatní

Halogens and sulfur in solid samples according to EN 17813

Aplikace
| 2024 | Metrohm
Instrumentace
Iontová chromatografie
Výrobce
Metrohm
Zaměření
Životní prostředí

Determination of carbohydrates in peanuts by HPAE-PAD

Aplikace
| 2024 | Thermo Fisher Scientific
Instrumentace
Iontová chromatografie
Výrobce
Thermo Fisher Scientific
Zaměření
Potraviny a zemědělství

Targeted PFAS Analysis in Industrial Wastewater Using the Agilent 6475 Triple Quadrupole LC/MS System

Aplikace
| 2024 | Agilent Technologies
Instrumentace
LC/MS, LC/MS/MS, LC/QQQ
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
Životní prostředí
 

Podobné články


Článek | Produkt

Thermo Scientific Stellar - revoluční hmotnostní spektrometr

Thermo Scientific Stellar MS - jedinečné propojení kvadrupólu, iontově koncentračního multipólu a dvojtlaké lineární iontové pasti přináší dosud nevídanou rychlost a přesnost analýz.
Pragolab
more

Článek | Produkt

Přístroje pro extrakci na pevné fázi (SPE)

Extrakce na pevné fázi (SPE) může být použita jak pro čištění, tak i pro zakoncentrování vzorků. Volba přístroje pro SPE významně ovlivňuje kvalitu a spolehlivost analytických výsledků.
Altium International
more

Článek | Zdraví

Patogenní mikroorganismy a Listeria monocytogenes

Patogenní (choroboplodné) mikroorganismy způsobují onemocnění lidí, zvířat nebo rostlin. Změny v Nařízení (ES) č. 2073/2005 platné od 1. 1. 2026.
ALS Czech Republic
more

Článek | Věda a výzkum

Vyvíjíme novou chemii pro pochopení biologie

Čerstvý držitel start-up grantu Athanasios Markos a jeho vývoj chemických nástrojů, které umožní studovat biomolekuly, ale také cíleně ovlivňovat biologické procesy přímo v živých systémech.
Nadace Experientia
more
 

Mohlo by Vás zajímat

Improved LC/MS Performance to Determine Polar Nitrosamines Using the Agilent 1260 Infinity II Hybrid Multisampler

Aplikace
| 2024 | Agilent Technologies
Instrumentace
LC/MS, LC/MS/MS, LC/QQQ
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
Farmaceutická analýza

SQ Detector 2

Brožury a specifikace
| 2024 | Waters
Instrumentace
LC/MS, LC/SQ
Výrobce
Waters
Zaměření
Ostatní

Halogens and sulfur in solid samples according to EN 17813

Aplikace
| 2024 | Metrohm
Instrumentace
Iontová chromatografie
Výrobce
Metrohm
Zaměření
Životní prostředí

Determination of carbohydrates in peanuts by HPAE-PAD

Aplikace
| 2024 | Thermo Fisher Scientific
Instrumentace
Iontová chromatografie
Výrobce
Thermo Fisher Scientific
Zaměření
Potraviny a zemědělství

Targeted PFAS Analysis in Industrial Wastewater Using the Agilent 6475 Triple Quadrupole LC/MS System

Aplikace
| 2024 | Agilent Technologies
Instrumentace
LC/MS, LC/MS/MS, LC/QQQ
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
Životní prostředí
 

Podobné články


Článek | Produkt

Thermo Scientific Stellar - revoluční hmotnostní spektrometr

Thermo Scientific Stellar MS - jedinečné propojení kvadrupólu, iontově koncentračního multipólu a dvojtlaké lineární iontové pasti přináší dosud nevídanou rychlost a přesnost analýz.
Pragolab
more

Článek | Produkt

Přístroje pro extrakci na pevné fázi (SPE)

Extrakce na pevné fázi (SPE) může být použita jak pro čištění, tak i pro zakoncentrování vzorků. Volba přístroje pro SPE významně ovlivňuje kvalitu a spolehlivost analytických výsledků.
Altium International
more

Článek | Zdraví

Patogenní mikroorganismy a Listeria monocytogenes

Patogenní (choroboplodné) mikroorganismy způsobují onemocnění lidí, zvířat nebo rostlin. Změny v Nařízení (ES) č. 2073/2005 platné od 1. 1. 2026.
ALS Czech Republic
more

Článek | Věda a výzkum

Vyvíjíme novou chemii pro pochopení biologie

Čerstvý držitel start-up grantu Athanasios Markos a jeho vývoj chemických nástrojů, které umožní studovat biomolekuly, ale také cíleně ovlivňovat biologické procesy přímo v živých systémech.
Nadace Experientia
more
 

Mohlo by Vás zajímat

Improved LC/MS Performance to Determine Polar Nitrosamines Using the Agilent 1260 Infinity II Hybrid Multisampler

Aplikace
| 2024 | Agilent Technologies
Instrumentace
LC/MS, LC/MS/MS, LC/QQQ
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
Farmaceutická analýza

SQ Detector 2

Brožury a specifikace
| 2024 | Waters
Instrumentace
LC/MS, LC/SQ
Výrobce
Waters
Zaměření
Ostatní

Halogens and sulfur in solid samples according to EN 17813

Aplikace
| 2024 | Metrohm
Instrumentace
Iontová chromatografie
Výrobce
Metrohm
Zaměření
Životní prostředí

Determination of carbohydrates in peanuts by HPAE-PAD

Aplikace
| 2024 | Thermo Fisher Scientific
Instrumentace
Iontová chromatografie
Výrobce
Thermo Fisher Scientific
Zaměření
Potraviny a zemědělství

Targeted PFAS Analysis in Industrial Wastewater Using the Agilent 6475 Triple Quadrupole LC/MS System

Aplikace
| 2024 | Agilent Technologies
Instrumentace
LC/MS, LC/MS/MS, LC/QQQ
Výrobce
Agilent Technologies
Zaměření
Životní prostředí
 

Podobné články


Článek | Produkt

Thermo Scientific Stellar - revoluční hmotnostní spektrometr

Thermo Scientific Stellar MS - jedinečné propojení kvadrupólu, iontově koncentračního multipólu a dvojtlaké lineární iontové pasti přináší dosud nevídanou rychlost a přesnost analýz.
Pragolab
more

Článek | Produkt

Přístroje pro extrakci na pevné fázi (SPE)

Extrakce na pevné fázi (SPE) může být použita jak pro čištění, tak i pro zakoncentrování vzorků. Volba přístroje pro SPE významně ovlivňuje kvalitu a spolehlivost analytických výsledků.
Altium International
more

Článek | Zdraví

Patogenní mikroorganismy a Listeria monocytogenes

Patogenní (choroboplodné) mikroorganismy způsobují onemocnění lidí, zvířat nebo rostlin. Změny v Nařízení (ES) č. 2073/2005 platné od 1. 1. 2026.
ALS Czech Republic
more

Článek | Věda a výzkum

Vyvíjíme novou chemii pro pochopení biologie

Čerstvý držitel start-up grantu Athanasios Markos a jeho vývoj chemických nástrojů, které umožní studovat biomolekuly, ale také cíleně ovlivňovat biologické procesy přímo v živých systémech.
Nadace Experientia
more
Další projekty
Sledujte nás
Další informace
WebinářeO násKontaktujte násPodmínky užití
LabRulez s.r.o. Všechna práva vyhrazena. Obsah dostupný pod licencí CC BY-SA 4.0 Uveďte původ-Zachovejte licenci.