Система импедансной спектрометрии для мониторинга барьерной функции клеточной модели в режиме реального времени

Модели биологических барьеров чрезвычайно важны для исследования физиологических функций, механизмов транспорта, патологий, разработки новых лекарственных препаратов и поиска способов их эффективной доставки, создания успешных стратегий терапии. Проект направлен на разработку системы, позволяющей воссоздавать условия микроокружения в модели эндотелиальной или эпителиальной ткани, в частности: независимых апикального и базолатерального компартментов, физиологичного движения жидкостей в этих компартментах, физиологичного объема циркулирующих жидкостей; обеспечивающей удобство использования за счет применения мембранных вставок стандартного планшета; позволяющей оценивать барьерную функцию в режиме реального времени методом импедансной спектрометрии, в том числе при пульсирующем характере течения среды; позволяющей проводить сокультивирование с другими моделями, например с моделью печени, а также исследовать модель с помощью стандартных оптических микроскопов. Планируется воспроизвести условия микроциркуляции в ткани с помощью микрофлюидной системы, разработанной посредством математического моделирования параметров течения жидкости. Будет решен ряд задач по разработке измерительной части, в частности интеграции электродов в систему вблизи монослоя клеток с целью снижения влияния сопротивления среды и шума, связанного с изменением геометрии системы. Будет решена задача получения необходимых электрических характеристик измерительной системы, одновременно с подбором объема циркулирующей среды, режима циркуляции, доступности монослоя для микроскопического исследования и обеспечения стерильности. Важным аспектом, подлежащим численному моделированию, является обеспечение равномерного распределения плотности тока в монослое. Будут определена эквивалентная схема измерительной системы и проведена подгонка модели с целью исключения нежелательных составляющих. Все этапы работы будут подкреплены адекватными экспериментами на клеточных моделях. Помимо этого, будет исследовано влияние измерительной системы на культивируемую клеточную модель. Для проведения данных экспериментов будут применяться стандартные методы молекулярной биологии. Предварительный анализ актуальной научно-технической литературы и предварительный патентный поиск показали, что создание такой системы является востребованной задачей, в результате решения которой может быть получен результат, способный к правовой охране. Будет разработана методика и реализующий ее новый инструмент, которые позволят получить новые знания в области молекулярной физиологии, способствующие решению социально-значимых проблем в области медицины, в частности, разработке новых лекарственных препаратов и способов их доставки. При проведении работы возможно получение знаний о барьерной функции, представляющих интерес в области молекулярной биологии.