Основные направления исследований - Разработка сверхчувствительных биосенсорных систем на основе оптических и магнитных принципов. - Создание простых в эксплуатации экспрессных иммуноаналитических методов in vitro диагностики для высокочувствительного определения в сложных средах (например в крови) разнообразных биомолекул, таких как гормоны, маркеры заболеваний, токсины и т.д. - Разработка безмаркерных интерферометрических сенсорных систем. - Исследование взаимодействий между биомолекулами (ДНК, аптамерами, белками), наночастицами, внеклеточными везикулами и клетками. - Синтез и исследование поведения новых нано- и микроматериалов для биомедицины, включая "умные" и "биокомпьютерные" комплексные структуры для адресной доставки лекарственных препаратов. - Разработка математических моделей и применение нейросетей для оптимизации экспериментальной работы, создание новых ДНК и иммунохимических наноконструкций, в том числе обеспечивающих функционал "по требованию" и т.д. Лаборатория обладает современной приборной базой Во-первых, это уникальные биосенсоры собственной разработки: а) Магнетометры (одноканальные и многоканальные), основанные на разработанном в лаборатории принципе MPQ (англ. Magnetic Particle Quantification – "подсчет магнитных частиц"). Обеспечивают чрезвычайно высокую чувствительность измерений (до 60 зептомолей 200-нм суперпарамагнитных наночастиц в объеме 0.2 мл) в широком динамическом диапазоне до 7 порядков величины. Важно, что диа- и парамагнетики не вносят вклада в сигнал. б) Оптические безметочные биосенсоры семейства "Пикоскоп" (одноканальные и многоканальные). Основаны на разработанных в нашей лаборатории принципах спектрально-корреляционной интерферометрии и спектрально-фазовой интерферометрии. Эти регистраторы позволяют в реальном времени с пикометровой точностью (при усреднении по площади сенсорного пятна) измерять в метрических единицах вариации толщины биослоя на поверхности сенсорного чипа. В качестве сенсорных чипов (включая многоканальную версию) используются широкодоступные и недорогие микроскопные покровные стекла без нанесения каких-либо пленок. Помимо этого, лаборатория обладает современным физическим, химическим и биологическим научным оборудованием, включая: спектрофотометры, флуориметры, планшетные фотометры, CO2-инкубатор, нанопоровый секвенатор, ламинарный и вытяжной шкафы, ДНК-амплификатор реального времени, систему флуоресцентной визуализации и т.д. Проекты и коллектив Квалификация и опыт сотрудников подтверждается множеством успешно завершенных и ныне выполняемых проектов, поддержанных Российским научным фондом, Российским фондом фундаментальных исследований, Министерством науки и высшего образования РФ и т.д. Лаборатория принимает участие в создании и работе научного центра мирового уровня «Центр фотоники». Вместе с квалифицированными сотрудниками лаборатории над проектами работают студенты и аспиранты ведущих университетов страны (МФТИ, МИФИ, МИСиС). Работая над реальными научными задачами, они приобретают навыки исследовательской работы и обучаются работе на современном оборудовании. Публикации лаборатории Особо значимые M.P. Nikitin, V.O. Shipunova V., S.M. Deyev, P.I. Nikitin. Biocomputing based on particle disassembly. Nature Nanotech. 9, 716–722 (2014). (IF - 40.523) DOI:10.1038/nnano.2014.156 A.A. Tregubov, P.I. Nikitin, M.P. Nikitin. Advanced smart nanomaterials with integrated logic-gating and biocomputing: dawn of theranostic nanorobots. Chemical Reviews. 118 (20), 10294–10348 (2018). (IF - 72.087, Open access) DOI:10.1021/acs.chemrev.8b00198 M.P. Nikitin, I.V. Zelepukin, V.O. Shipunova, I.L. Sokolov, S.M.Deyev, P.I. Nikitin. Enhancement of the blood-circulation time and performance of nanomedicines via the forced clearance of erythrocytes. Nature Biomedical Engineering. 4 (7), 717-731 (2020). (IF - 29.234) DOI:10.1038/s41551-020-0581-2

Избранные публикации лаборатории за последние 3 года

2022 г.

1. Zelepukin I.V., Mashkovich E.A., Lipey N.A., Popov A.A., Shipunova V.O., Griaznova O.Yu., Deryabin M.S., Kurin V.V., Nikitin P.I., Kabashin A.V., Bakunov M.I., Deyev S.M., Zvyagin A.V. “Direct photoacoustic measurement of silicon nanoparticle degradation promoted by a polymer coating”. Chemical Engineering Journal. 430 (2), 132860 (2022). (IF - 16.744, Q1). https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.132860

2. Nekrasov N., Jaric S., Kireev D., Emelianov A.V., Orlov A.V., Gadjanski I., Nikitin P.I., Akinwande D., Bobrinetskiy I. Real-time detection of ochratoxin A in wine through insight of aptamer conformation in conjunction with graphene field-effect transistor. Biosensors and Bioelectronics. 200, 113890 (2022). (IF – 12.545, Q1). https://doi.org/10.1016/j.bios.2021.113890

3. Orlov A.V., Malkerov Ju.A., Novichikhin D.O., Znoyko S.L., Nikitin P.I. Express high-sensitive detection of ochratoxin A in food by a lateral flow immunoassay based on magnetic biolabels. Food Chemistry. 383, 132427 (2022). (IF – 9.231, Q1). https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2022.132427

4. Griaznova O.Y., Belyaev I.B., Sogomonyan A.S., Zelepukin I.V., Tikhonowski G.V., Popov A.A., Komlev A.S., Nikitin P.I., Gorin D.A., Kabashin A.V., Deyev S.M. Laser Synthesized Core-Satellite Fe-Au Nanoparticles for Multimodal In Vivo Imaging and In Vitro Photothermal Therapy. Pharmaceutics. 14 (5), 994 (2022). (IF – 6.525, Q1). https://doi.org/10.3390/pharmaceutics14050994

5. Mirkasymov A.B., Zelepukin I.V., Ivanov I.N., Belyaev I.B., Dzhalilova Dz.Sh., Trushina D.B., Yaremenko A.V., Ivanov V.Yu., Nikitin M.P., Nikitin P.I., Zvyagin A.V., Deyev S.M. Macrophage Blockade using Nature-Inspired Ferrihydrite for Enhanced Nanoparticle Delivery to Tumor. International Journal of Pharmaceutics. 621, 121795 (2022). (IF – 6.51, Q1). https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2022.121795

6. Orlov A.V., Malkerov Ju.A., Novichikhin D.O., Znoyko S.L., Nikitin P.I. Multiplex Label-Free Kinetic Characterization of Antibodies for Rapid Sensitive Cardiac Troponin I Detection Based on Functionalized Magnetic Nanotags. Int. J. Mol. Sci. 23, 4474 (2022). (IF – 6.208, Q1). https://doi.org/10.3390/ijms23094474

7. Bragina V.A., Khomyakova E., Orlov A.V., Znoyko S.L., Mochalova E.N., Paniushkina L., Shender V.O., Erbes T., Evtushenko E.G., Bagrov D.V., Lavrenova V.N., Nazarenko I., Nikitin P.I. Highly Sensitive Nanomagnetic Quantification of Extracellular Vesicles by Immunochromatographic Strips: A Tool for Liquid Biopsy. Nanomaterials. 12, 1579 (2022). (IF – 5.719, Q1). https://doi.org/10.3390/nano12091579

8. Mochalova E.N., Kotov I.A., Lifanov D.A., Chakraborti S., Nikitin M.P. Imaging flow cytometry data analysis using convolutional neural network for quantitative investigation of phagocytosis. Biotechnology and Bioengineering. 119 (2), 626-635 (2022). (IF – 4.395, Q1). https://doi.org/10.1002/bit.27986

9. Gorshkov B.G., Yüksel K., Fotiadi A.A., Wuilpart M., Korobko D.A., Zhirnov A.A., Stepanov K.V., Turov A.T., Konstantinov Y.A., Lobach I.A. Scientific Applications of Distributed Acoustic Sensing: State-of-the-Art Review and Perspective. Sensors. 22, 1033 (2022). (IF - 3.847, Q1). https://doi.org/10.3390/s22031033

2021 г.

10. Zelepukin I.V., Yaremenko A.V., Ivanov I.N., Yuryev M.V., Cherkasov V.R., Deyev S.M., Nikitin P.I., Nikitin M.P. Long-Term Fate of Magnetic Particles in Mice: A Comprehensive Study. ACS Nano. 15, 11341–11357 (2021). (IF – 18.027, Q1). https://doi.org/10.1021/acsnano.1c00687

11. Mirkasymov A.B., Zelepukin I.V., Nikitin P.I., Nikitin M.P., Deyev S.M. In vivo blockade of mononuclear phagocyte system with solid nanoparticles: Efficiency and affecting factors. Journal of Controlled Release. 330, 111-118 (2021). (IF – 11.467, Q1). https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2020.12.004

12. Ringaci A., Yaremenko A.V., Shevchenko K.G., Zvereva S.D., Nikitin M.P. Metal-organic frameworks for simultaneous gene and small molecule delivery in vitro and in vivo. Chemical Engineering Journal. 418, 129386 (2021). (IF – 16.744, Q1). https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.129386

13. Lunin A.V., Korenkov E.S., Mochalova E.N., Nikitin M.P. Green Synthesis of Size-Controlled in Vivo Biocompatible Immunoglobulin-Based Nanoparticles by a Swift Thermal Formation. ACS Sustainable Chem. & Eng. 9 (39), 13128–13134 (2021). (IF – 9.224, Q1). https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.1c03409

14. Sizikov A.A., Nikitin P.I., Nikitin M.P. Magnetofection In Vivo by Nanomagnetic Carriers Systemically Administered into the Bloodstream. Pharmaceutics. 13 (11), 1927 (2021). (IF – 6.525, Q1). https://doi.org/10.3390/pharmaceutics13111927

15. Drozdov A.S., Nikitin P.I., Rozenberg J.M. Systematic Review of Cancer Targeting by Nanoparticles Revealed a Global Association between Accumulation in Tumors and Spleen. Int. J. Mol. Sci. 22, 13011 (2021). (IF – 6.208, Q1). https://doi.org/10.3390/ijms22231301

16. Nekrasov N., Yakunina N, Pushkarev A.V., Orlov A.V., Gadjanski I., Pesquera A., Centeno A., Zurutuza A., Nikitin P.I., Bobrinetskiy I. Spectral-Phase Interferometry Detection of Ochratoxin A via Aptamer-Functionalized Graphene Coated Glass. Nanomaterials. 11 (1), 226 (2021). (IF – 5.719, Q1). https://doi.org/10.3390/nano11010226

17. Sizikov A.A., Kharlamova M.V., Nikitin M.P., Nikitin P.I., Kolychev E.L. Nonviral Locally Injected Magnetic Vectors for In Vivo Gene Delivery: A Review of Studies on Magnetofection. Nanomaterials. 11 (5), 1078 (2021). (IF – 5.719, Q1). https://doi.org/10.3390/nano11051078

18. Mochalova E.N., Kotov I.A., Lifanov D.A., Chakraborti S., & Nikitin M.P. Imaging flow cytometry data analysis using convolutional neural network for quantitative investigation of phagocytosis. Biotechnology and Bioengineering. 119, 626–635 (2021). (IF – 4.395). https://doi.org/10.1002/bit.27986

19. Pushkarev A.V., Orlov A.V., Znoyko S.L., Bragina V.A., Nikitin P.I. Rapid and easy-to-use method for accurate characterization of target binding and kinetics of magnetic particle bioconjugates for biosensing. Sensors. 21, 2802 (2021). (IF – 3.847, Q1). https://doi.org/10.3390/s21082802

20. Bragina V.A., Orlov A.V., Znoyko S.L., Pushkarev A.V., Novichikhin D.O., Guteneva N.V., Nikitin M.P., Gorshkov B.G., Nikitin P.I. Nanobiosensing based on optically selected antibodies and superparamagnetic labels for rapid and highly sensitive quantification of polyvalent hepatitis B surface antigen. Anal. Methods. 13, 2424–2433 (2021). (IF – 3.532). https://doi.org/10.1039/D1AY00354B

2020 г.

21. Nikitin M.P., Zelepukin I.V., Shipunova V.O., Sokolov I.L., Deyev S.M., Nikitin Р.I. Enhancement of the blood-circulation time and performance of nanomedicines via the forced clearance of erythrocytes. Nature Biomedical Engineering. 4, 717–731 (2020). (IF – 29.234, Q1). https://doi.org/10.1038/s41551-020-0581-2

22. Cherkasov V.R., Mochalova E.N., Babenyshev A.V, Vasilyeva, Nikitin, P.I., Nikitin M.P. Nanoparticle Beacons: Supersensitive Smart Materials with On/Off-Switchable Affinity to Biomedical Targets. ACS Nano. 14, 1792-1803 (2020). (IF – 18.027, Q1). https://doi.org/10.1021/acsnano.9b07569

23. Orlov A.V., Pushkarev A.V., Znoyko S.L., Novichikhin D.O., Bragina V.A., Gorshkov B.G., Nikitin P.I. Multiplex label-free biosensor for detection of autoantibodies in human serum: Tool for new kinetics-based diagnostics of autoimmune diseases. Biosens. Bioelectron. 159, 112187 (2020). (IF – 12.545, Q1). https://doi.org/10.1016/j.bios.2020.112187

24. Zelepukin I.V., Yaremenko A.V., Yuryev M.V., Mirkasymov A.B., Sokolov I.L., Deyev S.M., Nikitin P.I., and Nikitin M.P. Fast processes of nanoparticle blood clearance: Comprehensive study. Journal of Controlled Release. 326, 181-191 (2020). (IF – 11.467, Q1). https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2020.07.014

25. Cherkasov V.R., Mochalova E.N., Babenyshev A.V., Rozenberg J.M., Sokolov I.L., Nikitin M.P. Antibody-directed metal-organic framework nanoparticles for targeted drug delivery. Acta Biomaterialia. 103, 223-236 (2020). (IF – 10.633, Q1). https://doi.org/10.1016/j.actbio.2019.12.012

26. Znoyko S.L., Orlov A.V., Bragina V.A., Nikitin M.P., Nikitin P.I. Nanomagnetic lateral flow assay for high-precision quantification of diagnostically relevant concentrations of serum TSH. Talanta. 216, 120961 (2020). (IF – 6.556, Q1). https://doi.org/10.1016/j.talanta.2020.120961

27. Alipour E., Shariatpanahi S.P., Ghourchian H., Piro B., Fathipour M., Boutorabi S.M., Znoyko S.L., Nikitin P.I. Designing a magnetic inductive micro-electrode for virus monitoring: modelling and feasibility for hepatitis B virus. Microchimica Acta. 187, 463 (2020). (IF - 6.408, Q1). https://doi.org/10.1007/s00604-020-04429-x

28. Mochalova E.N., Kotov I.A., Rozenberg J.M., Nikitin M.P. Precise quantitative analysis of cell targeting by particle-based agents using imaging flow cytometry and convolutional neural network. Cytometry Part A. 97 (3), 279-287 (2020). (IF - 4.714, Q1). https://doi.org/10.1002/cyto.a.23939