НАВЧАННЯ / СТЕЙКХОЛДЕРИ
Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України
Відділ низькотемпературного консервування
Лекцію для студентів проводить Ігор Федорович Коваленко, ст.н.с., к.б.н., відділ низькотемпературного консервування (Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України)
Конфокальний лазерний скануючий мікроскоп LSM 510 META
Конфокальний лазерний скануючий мікроскоп LSM 510 META компанії Carl Zeiss має ряд переваг в порівнянні з іншими аналогічними системами і дозволяє використовувати такі функції:
створення тривимірного (або чотиривимірного з урахуванням часу) зображення зразка з елементами об'ємної реконструкції, анімації та кількісного аналізу;
сканування в режимі мультітрекінга дозволяє, в разі перекривання емісійних спектрів флуоресцентних барвників, послідовно використовувати декілька лазерних ліній (до 4-х) і відповідних детектирующих каналів для отримання чистого, розділеного на окремі компоненти, мультіфлуоресцентного зображення;
МЕТА-детектор дозволяє отримувати інформацію про спектральний розподіл інтенсивності емісійного сигналу;
використання поряд зі звичайним скануванням інших технологій FRAP, FRET з кількісною оцінкою) для дослідження певної довільно обраної ділянки зразка (ROI функція) будь-якої геометричної форми.
Коротко про можливості мікроскопа:
Конфокальний лазерний скануючий мікроскоп LSM 510 META виробляється компанією Carl Zeiss, є модифікацією LSM-мікроскопів і має ряд незаперечних переваг, у порівнянні з аналогічними системами.
Перш за все, модель LSM 510 META використовує всі характерні для всієї серії LSM 510 функції:
створення тривимірного (або чотиривимірного з урахуванням "часової координати") зображення зразка з елементами об'ємної реконструкції, анімації та кількісного аналізу
сканування методом мультітрекінга, яка дозволяє в разі незначного перекривання емісійних спектрів флуоресцентних барвників, послідовно використовувати декілька лазерних ліній і відповідних детекційних каналів для отримання чистого, розділеного на окремі компоненти, мультіфлуоресцентного зображення
використання разом зі звичайним скануванням інших технологій (FRAP, FRET з кількісною оцінкою) для дослідження певної довільно обраної ділянки досліджуваного зразка (ROI функція) будь-якої геометричної форми завдяки системі AOTF (акустооптичний фільтр), яка дозволяє миттєво з кроком в 0,1% змінювати інтенсивність кожної лазерної лінії від 0 до 100%
Проте головною родзинкою LSM 510 META, його відмінною рисою, є наявність 32-канального метадетектора.
Пройшовши через конфокальную діафрагму, емісійний сигнал, попередньо розкладений на спектральні компоненти, одночасно детектується в 32 незалежних високочутливих каналах. Таким чином, кожна сканована точка (піксель) крім трьох координат несе також і інформацію про спектральний розподіл інтенсивності (Lambda Stack), що в подальшому дозволяє аналізувати мультіфлуоресцентное зображення з високим ступенем поділу спектральних профілів на компоненти, незалежно від ступеня їх перекривання.
Функція незмішуваного лінійного поділу дозволяє піксель за пікселем прецезійно розділяти сумарний сигнал на складові частини та ідентифікувати спектр кожного флуоресцентного барвника окремо. Як спектри порівняння використовують індивідуальні емісійні спектри флуоресцентних маркерів (технологія "Емісійна дактилоскопія").
Одночасне застосування в конфокальному мікроскопі LSM 510 META технологій мультітрекінга і емісійної дактилоскопії дозволяє усунути проблему перекриття флуоресцентних емісійних спектрів при мультіфлуоресцентному аналізі зображень.
Завдання, які можна вирішити за допомогою конфокального мікроскопа:
Однією з головних сфер застосування конфокального мікроскопа, зумовленої його високою роздільною здатністю і контрастом, є дослідження структури клітин і їх органоїдів, наприклад, цитоскелету, ядра, хромосом, або навіть локалізації в них окремих генів.
Конфокальную мікроскопію застосовують також для дослідження колокалізаціі в клітці двох або більше речовин, наприклад, білків. Такі дослідження допомагають краще зрозуміти, чи існує між ними причинно-наслідковий зв'язок. Попередньо білки позначають антитілами з різними флуорохромами. За допомогою звичайного мікроскопа важко визначити, знаходяться вони поруч або один під іншим. За допомогою конфокальної мікроскопії це можна визначити. Зберігши в пам'яті комп'ютера серію оптичних зрізів, можна провести об'ємну реконструкцію зразка і отримати його тривимірне зображення, не використовуючи трудомістку методику виготовлення та фотографування серійних гістологічних зрізів.
Ще одним завданням для конфокальної мікроскопії є дослідження динамічних процесів, які відбуваються в живих клітинах. Наприклад, рух іонів кальцію та інших речовин через клітинні мембрани. Це можна дослідити на високошвидкісному конфокальному мікроскопі.
Новими перспективними напрямками в конфокальної мікроскопії є методики FRAP (Fluorescence Recovery After Photobleaching - Відновлення флуоресценції після фотовижіганія) і FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer) - Передача енергії за допомогою флуоресцентного резонансу. FRAP використовують для досліджень рухливості біоорганічних молекул шляхом ініціації фотохімічного розпаду флуорохромов в зоні опромінення. Після випалювання молекули з флуорохромом з незасвіченої зони рухаються внаслідок дифузії в засвічену зону зразка. За швидкістю наростання в ній флуоресценції можна робити висновок про рухливість молекул.
FRET застосовують для визначення відстані між молекулами різних типів, їх взаємодії і оточення. Молекули мітять двома флуорохромами зі спектром випромінювання донора, який перекривається спектром поглинання акцептора. В результаті резонансу між енергетичними рівнями енергія від донора передається до акцептору, який знаходиться поруч на відстані близько декількох нанометрів. Імовірність резонансу залежить від відстані між молекулами, тому її можна вимірювати за допомогою конфокального мікроскопа, реєструючи енергію, яка випромінюється акцептором у видимій області спектра.
Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України
Низькотемпературний банк біологічних об’єктів
Екскурсію провів Віктор Васильович Чижевський, ст.н.с., к.б.н.
Відкрита лекція в ІКіК
Низькотемпературний банк біологічних об’єктів (НТББО) є невід’ємною частиною і структурним підрозділом Інституту проблем кріобіології і кріомедицини НАН України, заснованого в 1972 році. Базою для створення НТББО послужив “мінібанк” Проблемної лабораторії Фізико-технічного інституту низьких температур.
Створювався він як кріобанк для інституту кріобіології в 70-х роках ХХ ст. в першу чергу в ньому передбачалося зберігання різних видів крові-донорської, а потім і пуповинної. Зараз цей банк надзвичайно широкого профілю, де зберігається сперма, ембріони різних тварин, Ікра риби, меристеми рослин, в першу чергу зникаючих видів. Тому він став національним надбанням країни і має дуже велике державне значення. А зараз він виконує багато функцій, в тому числі і функцію зберігання пуповинної крові, про яку далі у нас піде мова. І ми прагнемо до ще більшого розширення його функцій і можливостей.
У 2002 р розпорядженням Кабінету міністрів України низькотемпературного банку біологічних об’єктів було надано статус Національного надбання України.
Сучасний низькотемпературний банк являє собою складну систему тісно пов’язаних між собою напрямків роботи: це наукові розробки і вдосконалення методів заморожування-відігрівання біооб’єктів; організаційно-технічні заходи щодо забезпечення довгострокового зберігання біоматеріалів при низьких температурах; адекватна оцінка ступеня збереження біологічного матеріалу.
Сьогодні в низькотемпературному банку (НТБ) зберігаються біологічні зразки різних видів і рівнів організації: фракції крові, тканини і суспензії клітин тваринного походження, генетичні ресурси рослинного, ксено-і аллогенного походження, мікроорганізми і багато іншого.
Основними напрямками роботи відділу є:
розробка технологій кріоконсерваціі біологічного матеріалу: оптимізація програм заморожування-відігрівання, підбір кріозахисних середовищ і адекватної низькотемпературної тари;
дослідження впливу умов і тривалості зберігання на збереження біооб’єктів при довгостроковому низькотемпературному зберіганні;
оптимізація умов і контролю зберігання біологічного матеріалу в НТБ шляхом автоматизації скринінгу температури і рівня рідкого азоту в сховищах, створення систем попереджувальної сигналізації;
визначення найбільш адекватних методів оцінки та інформативних параметрів біологічної повноцінності кріоконсервованого матеріалу, який зберігається в НТБ;
оптимізація системи обліку кріоконсервованого біоматеріалу НТБ;
верифікація потенціалу деконсервованих біооб’єктів в системах in vivo і in vitro .
В результаті проведеної роботи відділом НТББО:
створена тривимірна графічна модель геометрії температурного поля сховищ в залежності від заповнення сховища рідким азотом, завдяки якій можна визначити температуру в будь-який конкретній точці внутрішнього об’єму сховища, а також рівень заповнення сховища рідким азотом;
розроблена методика використання низькотемпературного сховища для довгострокового зберігання біологічних зразків в парах рідкого азоту;
визначені температурні і тимчасові обмеження при роботі з біоматеріалом, які гарантують повноцінне зберігання зразків в парах рідкого азоту;
визначені оптимальні температурні і часові параметри технологічних операцій для біоматеріалів, які зберігаються в НТБ;
визначені перспективні тепло- і холодоносії (суміші металевих порошків з рідким азотом) для надшвидкого заморожування мерістемальних тканин рослин, що дозволило оптимізувати програми кріоконсервування меристем картоплі, часнику і винограду;
розроблена ефективна технологія кріоконсервування плацентарного матеріалу, яка дозволяє значно зменшити ризик переохолодження при використанні ряду вивчених розчинів кріопротекторів, що дозволяє уникнути можливості кріодеструкції заморожених біологічних об’єктів;
проведені доклінічні випробування кріоконсервованих плацентарних біооб’єктів. Верифікована їх ефективність в якості засобів, що коригують нейроендокринні, імунологічні, обмінні порушення. Показана ефективність кріоконсервованих плацентарних біооб’єктів в якості препаратів, що запобігають незворотним змінам в організмі, який піддавався гострого загального охолодження;
дослідженнями діелектричних особливостей нативной, повільно-і швидкозамороженої сироватки кордової крові людини (СККЧ) виявлені зміни діелектричних параметрів, опосередкованих термотропними конформаційними переходами молекул СККЧ, і встановлено, що ступінь і характер впливу температур визначаються режимами заморожування і складом сироватки;
розроблений ефективний спосіб кріоконсервування меристем сільськогосподарських культур (картоплі і винограду) з використанням модифікованого вітріфікаційного середовища;
розроблена комп’ютерна система обліку біологічного матеріалу, на основі якої створено електронну базу даних кріоконсервованих біооб`єктів, які зберігаються в НТБ ІПК і К НАН України.
ТОВ “КОМПАНІЯ TREDEX”
Підприємство-розробник медичних комп’ютерних діагностичних систем. Основний напрямок діяльності – проектування електроенцефалографічних та електрокардіографічних систем. Серйозною конкурентною перевагою фірми є в діагностичних комплексах телеметричних каналів зв’язку, розроблених співробітниками підприємства. Компанія займається розробкою програмно-апаратного комплексу для телеметрії та телемедичного консультування ТМДН. Таке обладнання призначене для телеметричного вимірювання показників життєдіяльності пацієнтів, перетворення інформації в цифровий вигляд та передачу по мережі Інтернет у амбулаторію або установу спеціалізованої медичної допомоги для подальшої її обробки, внесення до електронної медичної карти та телемедичної консультації. Також компанія займається розробкою та впровадженням транстелефонного цифрового 12-канального ЕКГ комплекса «Телекард». Телеметричне ЕКГ обладнання застосовується для реєстрації та передачі ЕКГ будь-якими каналами зв’язку, мобільними інтернет-каналами будь-якого покоління. ЕКГ по телефону забезпечує передачу 12-канальної електрокардіограми цифрової якості тривалістю 10с. з периферійного пристрою на віддалений приймальний дистанційно-діагностичний центр (ДДЦ) з подальшою консультацією спеціаліста в режимі одного телефонного дзвінка або одного інтернет-посилки.
Компанія TREDEX успішно укладає контракти на постачання телемедичного обладнання “Телекард” до медичних установ Вінницької, Полтавської та інших областей України.
Відкриту лекцію проводить директор ТОВ “Компанія TREDEX” к.т.н. Павлович Роман Владиславович:
Відкрита лекція в Tredex
Національний технічний університет «ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ»
Кафедра промислової та біомедичної електроніки
Лекцію для студентів ХНТУСГ провели завідувач лабораторії біомедичної електроніки, доц. кафедри ПБМЕ, к.т.н. Колісник Костянтин Васильович та старший викладач кафедри, к.т.н. Махонін Микола Віталійович.
Питання лекції:
Історія заснування лабораторії біомедичної електроніки, творчі та наукові досягнення за період її існування.
Сучасні методи та апаратура діагностики і терапії на базі лабораторії:
сучасна лабораторія телемедицини;
практична робота з електроенцефалографом;
терапевтична апаратура (променева терапія на основі застосування світлодіодів);
стенди біомедичної мікроелектроніки.
Наприкінці був обговорений стан організації сучасного навчального та наукового процесу у Вищій школі, викладачі поділилися своїм досвідом, та намітили напрямки можливої співпраці.