Label-free, real-time biosensing of dynamic cellular activity on a chip
Project goals
Cellular secretion is a dynamic process that is essential to numerous physiological, pathological, and therapeutic processes, including phenomena related to signalling and drugs. Conventional methods to study the secretome (the collection of compounds secreted by a cell) give only end-point values, and there remains a critical need for ultra-sensitive and real-time monitoring of changes in the secretome in response to external stimuli. Here, we propose a path forward: For the fast, kinetic sensing of small molecules, we propose laser-based sensors, using Surface-Enhanced Raman Spectroscopy (SERS) in combination with zwitterionic, nanopatterned polymer-brush films on the sensor to provide tailored cell adhesion and tuneable permeability. For the real-time monitoring of larger molecules in the secretome, we propose antibody-based fast sensors. These concepts will be demonstrated via monitoring drug- and interferon-related changes in the secretome of hepatocytes, using laser-based sensors for small molecules and fast antibody-based sensors for macromolecules.
Keywords
Secretomereal-time secretion monitoringhepatocytescell-on-a-chipdrug metabolitesliver damagebiosensorzwitter-ionic polymer brushnano-patterned sensor surfacefs laser technologyphotocatalysisSurface Enhanced Raman Spectroscopy
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
SGA0202400001
Main participants
Extreme Light Infrastructure ERIC (ELI ERIC)
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
24-10671S
Alternative language
Project name in Czech
Biosenzor pro přímé sledování dynamiky buněčné aktivity
Annotation in Czech
Sekrece látek buňkami je dynamický proces, který má klíčovou roli v řadě fyziologických, patologických a terapeutických procesů, včetně jevů souvisejících s buněčnou signailizací a vývojem léčiv. Konvenční metody pro studium sekretomu (souboru sloučenin vylučovaných buňkou) poskytují pouze koncové hodnoty a přetrvává tak potřeba ultracitlivého monitorování změn v sekretomu v reálném čase v reakci na vnější podněty. V předkládaném projektu navrhujeme tyto průlomové směry: Pro rychlé, kinetické monitorování malých molekul navrhujeme laserové senzory využívající povrchem zesílený Ramanův rozptyl (SERS) v kombinaci se zwitterionickými nanopatternovanými polymerovými vrstvami na senzoru, které uožňují kontrolovatelnou buněčnou adhezi a laditelnou propustnost. Pro monitorování větších molekul v sekretomu v reálném čase navrhujeme rychlé bezznačkové antifoulingové immunosenzory. Tyto koncepty budou demonstrovány prostřednictvím monitorování změn souvisejících s léčivy a interferony v sekretomu hepatocytů pomocí laserových senzorů pro malé molekuly a immunosenzorů pro biomolekuly.
Scientific branches
R&D category
ZV - Basic research
OECD FORD - main branch
10404 - Polymer science
OECD FORD - secondary branch
21001 - Nano-materials (production and properties)
OECD FORD - another secondary branch
30401 - Health-related biotechnology
CD - Macromolecular chemistry
EI - Biotechnology and bionics
JJ - Other materials
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2024
Realization period - end
Dec 31, 2026
Project status
B - Running multi-year project
Latest support payment
Mar 28, 2024
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP25-GA0-GA-R
Data delivery date
Feb 21, 2025
Finance
Total approved costs
16,219 thou. CZK
Public financial support
11,606 thou. CZK
Other public sources
4,613 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
16 219 CZK thou.
Public support
11 606 CZK thou.
71%
Provider
Czech Science Foundation
OECD FORD
Polymer science
Solution period
01. 01. 2024 - 31. 12. 2026