Разработка фундаментальных принципов создания биосовместимых полимерных композитов, в т.ч. функциональных сенсорных слоев на основе полимерных и олигомерных материалов для диагностики и терапии социально значимых заболеваний

Основной целью проекта является разработка фундаментальных принципов создания биосовместимых полимерных композитов, в т.ч. функциональных сенсорных слоев на основе полимерных и олигомерных материалов, имеющих заданную реакционную способность, биосовместимость и биоспецифичность, целевые физико- и электрохимические, электрофизические и сенсорные свойства, а также способность к контролируемой биодеградации. В результате выполнения проекта будет создан научный задел, позволяющий получать биосовместимые полимерные нанокомпозиты, в т.ч. тонкие биосенсорные слои с заданными свойствами для применения в качестве активных слоев в устройствах класса «лаборатория-на-чипе», а также биосовместимые композиционные материалы на основе синтетических полиэфиров и различных наполнителей. Будут разработаны новые композиционные полимерные материалы с функциональными природными наполнителями, что позволит получить биоразлагаемый материал медицинского назначения с уникальным комплексом свойств, в т.ч. антибактериальных, и широкой областью применения, начиная от материалов для замещения дефектов тканей и заканчивая электроактивными биоразлагаемыми системами. Исследования будут сосредоточены на разработке и оптимизации методов формования композиционных материалов на основе биодеградируемых сложных полиэфиров, содержащих наполнители различной природы, в т.ч. природные хитин и хитозан. В рамках этого направления будут оценены различные подходы к созданию композиционных материалов, обеспечивающие целевое регулирование и модифицирование химической структуры и свойств объема и поверхности разрабатываемых материалов. В части, посвященной разработке «лаборатории-на-чипе», будут сформулированы фундаментальные основы формирования функциональных сенсорных слоев, способных селективно связывать биологические молекулы и обладающих необходимыми электрохимическими, электрофизическими и сенсорными свойствами. Будут обоснованы требования к архитектуре газовых и жидкостных биосенсоров, алгоритмам снятия и анализа отклика, позволяющим усилить сигнал и снизить шум, а также разработана система автоматизированного сбора данных с различных сенсорных устройств в облако. Будут определены возможности использования автоматизированного самообучения при расширении выборки используемых данных и изменении параметров расчета, что позволит проводить быстрое переобучение системы на решение конкретной поставленной задачи, в частности, для диагностики конкретного заболевания / конкретного штамма известного заболевания. Создание серии устройств класса «лаборатория-на-чипе», имеющих различные целевые применения, в основе которых будут лежать разработанные функциональные сенсорные слои для газовых и жидкостных биосенсоров, является важной и практически значимой целью проекта. Устройства подобного класса способны не только с высокой селективностью определять сверхнизкие концентрации маркеров различных заболеваний в биологических жидкостях, а также осуществлять дифференциальную диагностику ряда заболеваний по составу выдыхаемого воздуха, но и быстро и точно определять широкий спектр патогенов (вирусов, бактерий и грибов) в составе жидких сред. в т.ч. источников питьевой воды, в сточных водах и т.д., что обеспечит новые возможности в противодействии биотерроризму, представляющему существенную угрозу для Российской Федерации.