Biosenzory
Vývoj elektrochemických a piezoelektrických biosensorů, aplikace enzymových elektrod a imunosensorů v životním prostředí a klinické oblasti, studium afinitních interakcí v reálném čase pomocí biosensorů.
prof. RNDr. Petr Skládal, CSc.
Vedoucí skupiny
Petr Skládal pochází z Olomouce, ale studiu biochemie se zasvětil na Masarykově univerzitě v Brně (respektive tehdy UJEP). Ve své práci se věnuje primárně vývoji široké škály biosenzorů. Mimo jiné byl oceněn například Zlatým IDETem za vývoj vojenského detektoru chemických bojových látek BioNA.
MUNI | ResearchGate| ORCID | Biosensor
O prof. Skládalovi
Kontaktní informace:
- Kancelář – C05/219
- Telefon – 549 49 7010
- E-mail – skladal@chemi.muni.cz
Pedagogická činnost
- C3181 Biochemie I,
- C4182 Biochemie II,
- C9100 Biosensory,
- C4840 Metody pro značení a imobilizaci biomolekul
- C5990 Aplikovaná enzymologie
- S3002 Nanobiotechnology
Vzdělání
- 2022 – profesor Biochemie, PřF MU
-
1999 – docent Biochemie, PřF MU
- 1992 – CSc., Biochemie, PřF MU
- Biosensory pro stanovení organofosforových a karbamátových pesticidů
- 1988 – RNDr., PřF UJEP (MU)
- Použití detergentů k izolaci membránových bílkovin z respiračního řetězce bakterie Bacterium Paracoccus denitrificans
Univerzitní aktivity
- Ředitel Ústavu biochemie PřF MU (2019)
- Garant magisterského studijního programu Biochemie
Mimouniverzitní aktivity
- Senior Associated Editor – časopis Microchimica Acta
- Člen redakčních rady – časopis Sensors
- Člen redakčních rady – časopis Bioprospekt
- Člen panelu Engineering and technologies – Biomedical engineering v rámci Metodiky17+ pod Radou pro výzkum, vývoj a inovace
Zahraniční projekty a akademické stáže
- 1991 a 1993: Department of Environmental Analytical Chemistry, University of Florence, Italy: Cholinesterase based biosensors (EC/TEMPUS, 1991). Biosensors for detection of bacterial contamination in milk (Parmalat SpA, Parma, 1991). Piezoelectric biosensors for the environment (EC/COST, 1993).
- 1994–1997: Integration of Environmental Issues and Advancements in University Curricula (EU/TEMPUS SJEP-07599-94).
- 1996, 2003 a 2009: Visiting Professor, Institute of Chemistry, Universidade Estadual Paulista, Araraquara (SP), Brazil. Biosensor detection of carbamates in food (FAPESP, 1996), Piezoelectric biosensor for detection of hepatitis C virus (FAPESP, 2003)
- 1997–1999: Biosensors for Direct Monitoring of Environmental Pollutants in Field (EU/INCO Copernicus ERB-IC-15-CT96-0804)
- 1998–2000: Multichannel Electrochemical Biosensor for Rapid Food Safety Monitoring (EU/INCO Copernicus MEBFOOD ERB-IC15-CT98-0910, Coordinator)
- 2000–2003: Intelligent signal processing of biosensor arrays using pattern recognition for characterisation of wastewater: Aiming towards alarm systems. INTELLISENS (EU/FP5 QLK3-CT-2000-01481)
- 2002–2004: Novel in-vitro testing platforms based on intra- and extracellular sensing – CELLSENS (EU/FP5 QLK3-CT-2001-00244)
- 2006–2009: Nanomechanics for bioagents (NATO SfPPCBP.MD.SFPP 981786, Co-director)
- 2006–2008: Networking in the application of biosensors to pesticide detection in fruits and vegetables, BioDet (EU/FP6 SSA-FOOD 43136)
- 2009–2012: Biomimetic sensors as new generation of biotechnological devices for food safety and quality monitoring, BIOMIMIC (EU/FP7 PEOPLE-IRSES-2008-230849)
- 2011–2015: Synergies of life and material sciences to create a new future – SYLICA (EU/FP7 REGPOT-2011-1-286154, WP Leader)
Oblast výzkumu
Všechny oblasti výzkumu biosensorů na bázi enzymů a protilátek. Zaměřujeme se zejména na elektrochemické techniky pro výzkum biomolekul na povrchu elektrod. Pro přímé sledování bioafinitních interakcí využíváme piezoelektrické krystaly a povrchovou plasmonovou rezonanci (SPR). Pro zobrazování a studium biomolekul a buněk nám slouží mikroskopie atomárních sil (AFM). Zvládáme techniky imobilizace biomolekul a přípravu biokonjugátů s enzymy a nanočásticemi jako značkami. Vyvíjíme i měřící moduly s biosensory pro laboratoř i point-of-care využití, včetně ovládacích programů – používáme C++, Delphi, Python a webových technologií internetu věcí (IoT, PHP, HTML). Aplikace směřujeme na detekci patogenních mikroorganismů, stanovení klinických metabolitů a biomarkerů.
Hlavní cíle výzkumu
- Nanobiotechnologie (AFM, biomechanické studie, nanomechanické biosensory, nanočástice)
- Bioelektrochemie (amperometrické a piezoelektrické biosensory a imunosensory)
- Bioanalytická chemie (enzymové a imunochemické metody, průtoková analýza)
- Chemometrie (počítače v biochemii, bioanalytický a biochemický software)
Členové skupiny
- Mgr. Zdeněk Farka, Ph.D.
- Mgr. Karel Lacina, Ph.D. (CEITEC)
- Mgr. Jan Přibyl, Ph.D. (CEITEC)
Doktorandi: Tereza Hlaváčová, Jana Jílková, Jakub Máčala, Radka Obořilová, Matěj Pastucha, David Pokorný
Absolventi doktorského studia: Zdeněk Farka, Zdenka Fohlerová, Jan Halámek, Antonín Hlaváček, Jiří Horáček, Veronika Horáčková, Tomáš Juřík, Martin Konhefr, David Kovář, Ondřej Kubesa, Karel Lacina, Zuzana Mikušová, Miodrag Milovanović, Iva Navrátilová, Miroslav Pohanka, Veronika Poláchová, Jan Přibyl, Renáta Solná, Eva Švábenská
Metodické přístupy
- Elektrochemické systémy Autolab (Metrohm), Emstat, PalmSens, Emstat Pico (PalmInstruments) a Bi a Quad Popotenciostat, Dual a Quadrecorder (Edaq) pro techniky amperometrie, voltametrie a impedanční spektroskopie.
- Piezoelektrické detektory – aktivní (Keva, ICM) a pasivní HF impedance HP4294A (Agilent).
- Optické systémy – optovláknové technologie – spektrometry (Avantes, Ocean Optics), zdroje záření LED, UV, VIS, near IR laser. Fotonásobiče (Hamamatsu). Specord 210 Plus s modulem pro tenké vrstvy (Analytik Jena). Fluorescenční/luminiscenční mikrodestičkový skener Synergy (Biotech), tříbarevný fluorescenční skener pro microarrays InnoScan 1100 AL (Innopsys). SPR systém BioNavis. Analýza nanočástic Nanosight 300 (Malvern). Mikroskopy fluoresceční BX41 (Olympus) a invertovaný AE2000 (Intraco Micro). Chlazené fluorescenční kamery ASI 294 CC Pro 11 Mpx (ZWO), DeepSky IMX432 1.7 Mpx color (Explore Scientific) a veTEC IMX432 1.7 Mpx mono (Omegon).
- Nanotechnologie – AFM Nanowizard 3 / ForceRobot (JPK) na konfokálním mikroskopu IX80 / FV1200 (Olympus). Vysokorychlostní AFM Dimension FastScan Bio AFM (Bruker). AFM Icon-Raman kombinace (Bruker / Renishaw). AFM Ntegra Vita/Solaris a AFM SolverNEXT (NT MDT).
Mezinárodní spolupráce
- Laboratorio di Neuroingegneria e Bionanotecnologie, University of Genoa, Itálie – Roberto Raiteri
- Chemo- and Biosensors, Institute of Analytical Chemistry, University of Regensburg, Německo – Hans H. Gorris
- Department of Chemistry, SUNY Potsdam, USA – Maria Hepel
Výzkumné projekty
- Laserová spektroskopie v imunostanovení a zobrazování s nanometalickými značkami (GA22-27580S) Fluorescenční značky, založené na konjugátech protilátek s různými nanočásticemi, jsou populární díky většímu množství zobrazovacích metod. Avšak samotná fluorescence se stává limitující vlastnosti v dalším využití, např. multiplexování, jelikož je možné současné použití pouze omezeného počtu značek respektive optických filtrů při odečtu signálu. Proto se vědecká komunita obrací k novým zobrazovacím metodám, jako např. spektrokopie laserem buzeného plazmatu (angl. LIBS). V tomto projektu hodláme provést studii proveditelnosti využití metody LIBS v oblasti imunostanovení. Pro tuto studii jsme zvolili modelové vzorky potravinových patogenů a zhoubného bujení, které budeme značit kovovými nanočásticemi a jejich kombinacemi s ohledem na možnost multiplexování.
Přehled všech aktuálních a dokončených projektů je na stránkách MUNI.
Nedávné publikace
Přehled všech publikací lze dohledat na stránkách MUNI.
-
A reusable QCM biosensor with stable antifouling nano-coating for on-site reagent-free rapid detection of E. coli O157:H7 in food products
Food Control, rok: 2024, ročník: 165, vydání: November 2024, DOI
-
Comparison of single and double pulse laser-induced breakdown spectroscopy for the detection of biomolecules tagged with photon-upconversion nanoparticles
Analytica Chimica Acta, rok: 2024, ročník: 1299, vydání: April 2024, DOI
-
Luminescent photon-upconversion nanoparticles with advanced functionalization for smart sensing and imaging
Microchimica Acta, rok: 2024, ročník: 191, vydání: 9, DOI
-
Magnetic microbead-based upconversion immunoassay with laser-induced breakdown spectroscopy readout for the detection of prostate-specific antigen
Microchimica Acta, rok: 2024, ročník: 191, vydání: 656, DOI
-
Nanoparticle-Based Bioaffinity Assays: From the Research Laboratory to the Market
Advanced Materials, rok: 2024, ročník: 36, vydání: 3, DOI