Зав. лабораторией биосенсоров проф., доктор хим. наук, Заслуженный деятель науки и техники Московской области Решетилов Анатолий Николаевич (anatol@ibpm.pushchino.ru)

anatol@ibpm.pushchino.ru

Работает в ИБФМ РАН с 1993 года. В 1970 г. закончил Днепропетровский госуниверситет, кафедру физики. В круг научных интересов входят исследования и разработки биосенсорных аналитических систем и микробных биотопливных элементов. Автор более 350 публикаций, 16 патентов.Наиболее значительными достижениями считает создание биосенсоров для мониторинга окружающей среды, детекции биологически активных соединений для медицины, аналитических систем для мониторинга ферментационных процессов.

Основные направления научной деятельности лаборатории

Наибольшее внимание в работе уделяется созданию биосенсоров на основе электрохимических преобразователей, в качестве которых применяются амперометрические и потенциометрические электроды. Для создания биосенсоров биологическим материалом служат клетки микроорганизмов, ферменты, антитела/антигены, молекулы ДНК. В лаборатории постоянно проходят практику, выполняют курсовые и дипломные работы, обучаются в магистратуре и аспирантуре студенты Самарского, Тульского и др. университетов. К настоящему времени защищено семь кандидатских диссертаций по тематикам биосенсорных исследований.

Основные достижения

Разработана система биосенсоров на основе ферментов и клеток микроорганизмов для контроля ферментационных процессов получения спирта (определение содержания в образце крахмала, глюкозы, этилового спирта), БПК (биологическое потребление кислорода) отработанной барды. Исследован ряд культур и методов иммобилизации, составляющих основу биосенсоров для определения БПК водных сред.
Создан 4-х канальный биосенсорный анализатор органических соединений, предназначенный для работы с микробными клетками, ферментами.
Разработана биосенсорная установка для мониторинга ферментационного процесса получения уксусной кислоты. Выполнены исследования по биосенсорной безметочной детекции непраймированного синтеза ДНК. В последние годы существенное развитие получили работы по созданию биосенсоров и биотопливных элементов с улучшенными мощностными характеристиками путем использования в электродах наноматериалов, перспективная сфера приложения которых – утилизация органических отходов с выработкой электричества. Впервые в мировой практике проведена имплантация микробного биотопливного элемента в организм лягушки Rana temporaria. Электроды были созданы на основе бактерий рода Gluconobacter, иммобилизованных на наноматериале - терморасширенном графите. Напряжение на выходных клеммах топливного элемента и время его наработки  находились в пределах, достаточных для практического использования в гибридных системах. Дальнейшие работы направлены на оценку возможности улучшения этих параметров.

Сотрудники

• Решетилов Анатолий Николаевич – д.х.н., зав. лабораторией

• Кувичкина Татьяна Николаевна – к.б.н., научный сотрудник

• Тарасов Сергей Евгеньевич – к.б.н., научный сотрудник

• Емельянова Елена Викторовна – к.т.н., научный сотрудник

• Китова Анна Евгеньевна – к.б.н., научный сотрудник

• Плеханова Юлия Викторовна - к.б.н. научный сотрудник

• Быков Александр Геннадьевич – младший научный сотрудник

• Ступарь Наталья Леонидовна – старший лаборант.

• Ивахненко Алексей Александрович - инженер

Основные публикации, отражающие направления деятельности и полученные результаты

• Решетилов А.Н., Алферов В.А., Решетилова Т.А. Биосенсоры в России. Монография. 2007. Изд-во ТулГУ. (ISBN 978-5-7679-1191-2. 500 экз. 111с.

• Понаморева О.Н., Решетилов А.Н., Алферов В.А. Биосенсоры. Принципы функционирования и практическое применение. Учебное пособие. 2007. Изд-во ТулГУ. (500 экз.) 256 с.

• Решетилов А.Н., Безбородов А.М. Нанобиотехнология и биосенсорные исследования // Прикладная биохимия и микробиология. 2008. Т. 44. № 1. С. 3-8.

• Voronova E. A., Iliasov P. V., Reshetilov A. N. Development, Investigation of Parameters and Estimation of Possibility of Adaptation of Pichia angusta Based Microbial Sensor for Ethanol Detection // Analytical Letters. 2008. V. 41 № 3. P. 377-391.

• Arlyapov V.A., Ponamoreva O.N., Asuljan L.D., Alferov V.A., Reshetilov A.N. Quantitative estimation of glucose and ethanol contents mixture using biosensor approach and neuronet tehnologies // In biotechnology: State of the art and prospects. Editor: G.E. Zaikov. Nova Seince Publishers. 2008. P. 11-21.

• Reshetilov, A.N., Iliasov, P.V., Plekhanova, Y.V., Sigayev, V.I., Tolchinskiy, A.D., Dyadishchev, N.R., Borovick, R.V. Biosensor detection of microorganisms based on registration of their metabolic activity and immunoassay // In: Сommercial and pre-commercial cell detection technologies for defence against bioterror technology, market and society. NATO science for peace and security series E: Human and societal d ynamics, vol. 39. Ed. by Lechuga, L.M., Milanovich, F.P., Skladal, P., Ignatov, O. IOS Press, Amsterdam - Berlin - Oxford - Tokyo - Washington, DC, 2008. P. 99-114.

• Arlyapov V.A., Chigrinova E.Ya, Ponamoreva O.N., Reshetilov A.N. Fast dedetection of BOD in wastewater of starch-pracessing industry // In: Starch Science and Technology Ed. Yuryev V.P., Tomasik P., Blennow A, Wasserman L.A, Zaikov G.. Nova Science Publishers. 2008. P. 161-175.

• Alferov S.V., Coman V., Gustavsson T., Reshetilov A.N., Washenfeldt C., Hagerhall C., Gorton Lo. Electrical сommunication of сytochrome еnriched Escherichia coli JM109 сells with graphite electrodes // Electrochimica Acta. 2009. V. 54. P. 4979-4984 .

• Решетилов А.Н., Коржук Н.Л., Плеханова Ю.В. Биосенсорные анализаторы и их использование в медицине, биотехнологии и экологическом мониторинге // Учебное пособие. 2009. Тула. Изд-во Тул ГУ. 140 с.

• Reshetilov A.N, Reshetilova T.A., Kitova A.E. Alcohol oxidase enzyme of methylotrophic yeasts as a basis of biosensors for detection of lower aliphatic alcohols // In Progress in Mycology. Editors: M.K. Rai and George Kovics. Scientific Publishers (Rajasthan), India. Chapter 14. 2009. C. 385-407.

• Reshetilov A., Iliasov P., Reshetilova T. The microbial cell based biosensors // In Intelligent and Biosensors. Ed: Vernon S. Somerset. INTECH, Vukovar (Croatia). Chapter 15. 2010. C. 289-322.

• Решетилов А.Н. Биосенсоры на основе клеток микроорганизмов // Проблемы аналитической химии. Т. 12 «Биохимические методы анализа». Под ред. д.х.н. Б.Б. Дзантиева. Изд-во «Наука». М. 2010. Гл. 5. С. 186 - 242.

• Понаморева О.Н., Инджигия Е.Ю., Алферов В.А., Решетилов А.Н. Эффективность биокаталитического окисления этанола целыми клетками и мембранной фракцией бактерий Gluconobacter oxydans в присутствии медматоров ферроценового ряда // Электрохимия. 2010. Т. 46. № 12. С. 1-6.

• Понаморева О.Н., Арляпов В.А., Алферов В.А., Решетилов А.Н. Микробные биосенсоры для определения биологического потребления кислорода (Обзор) // Прикладная биохимия и микробиология. 2011. Т.47. № 1. C. 5-15.

• Плеханова Ю.В., Решетилов А.Н., Манолов Т.В., Таранова Л.А. Биосенсорный контроль процесса микробной очистки сточных вод от нонилфенолполиэтоксилатов в условиях проточного культивирования // Биотехнология. 2011. № 2. С. 66-73.

• Коваленко Г.А., Томашевская Л.Г., Чуенко Т.В., Рудина Н.А.. Перминова Л.В., Решетилов А.Н. Синтез каталитического волокнистого углерода на катализаторе Ni/графит и исследование полученных композитных углерод-углеродных материалов в микробных топливных элементах // Кинетика и катализ. 2011. Т. 52. № 4. С. 574-582.

• Reshetilov A.N, Kitova A.Е., Ashin V.V. Biosensor analysis of starch with glucoamylase as a single amylolytic enzyme // In Starch science progress. Ed: L.A. Wasserman, G.E. Zaikov, P. Tomasik, R.G. Gilbert. Nova Science Publishers. New. York. 2011. Chapter V. P. 63-72.

• Reshetilov A.N, Iliasov P.V., Reshetilova T.A., Mahendra Rai. Nanosensors and their applications // In Metal nanoparticles in microbiology. Ed: Mahendra Rai, Nelson Duran. Springer Heidelberg, Dordrecht, London, NewYork. 2011. P. 269-283.

• Колесов В.В., Решетилов А.Н. Микроэнергетика: системы с накоплением энергии для микроэлектронных устройств // Радиотехника. 2015. № 8

• Reshetilov A.N., Plekhanova Yu.V., Dubrovskii A.V., Tikhonenko S.A. Detection of urea using urease and paramagnetic Fe₃O₄ particles incorporated into polyelectrolyte microcapsules // Process Biochemistry. 2016. V. 51. № 2. Р. 277-281.

• Kamanin S.S., Arlyapov V.A., Alferov V.A., Reshetilov A.N. // Enzyme-modified screen-printed electrodes for assaying glucose, ethanol, lactate and starch in fermentation media // Fermentation Technology. 2016. V. 5. № 1. Р. 1-8.

• Reshetilov A. N, Kitova A. E, Kolesov V.V., A.I. Yaropolov A.I. Mediator-free bioelectrocatalytic oxidation of ethanol on an electrode from thermally expanded graphite modified by Gluconobacter oxydans membrane fractions // Electroanalysis. 2015. V. 27. № 6. P. 1443–1448.

• Решетилов А.Н., Решетиловa Т.А. История развития биосенсорных исследований в Институте биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН - биосенсоры и биотопливные элементы на основе микробных клеток // История науки и техники. 2017. № 1. С. 65-79.

• Решетилов А.Н., Китова А.Е., Колесов В.В., Панфилов А.В. Современные подходы и методы биосенсорного анализа содержания глюкозы и лактата в организме человека // Биомедицинская радиоэлектроника. 2017. № 6. с. 3-16.

• Решетилов А.Н., Плеханова Ю.В., Тарасов С.Е., Быков А.Г., Гуторов М.А., Алферов С.В., Тенчурин Т.Х., Чвалун С.Н., Орехов А.С., Шепелев А.Д., Готовцев П.М., Василов Р.Г. Оценка свойств биоэлектродов на основе углеродных высокодисперсных материалов, содержащих модельные микроорганизмы Gluconobacter // Российские нанотехнологии. 2017. Т. 12. № 1. с. 83-89.

• Zaitseva A.S., Arlyapov V.A., Yudina N.Yu., Alferov S.V., Reshetilov A.N. Use of one- and two-mediator systems for developing a BOD biosensor based on the yeast Debaryomyces hansenii // Enzyme and Microbial Technology. 2017. V. 98. P. 43-51

• Reshetilov A., Plekhanova Y., Tarasov S., Tikhonenko S., Dubrovsky A., Kim A., Kashin V., Machulin A., Wang G.-J., Kolesov V., Kuznetsova I. Bioelectrochemical properties of enzyme-containing multilayer polyelectrolyte microcapsules modified with multiwalled carbon nanotubes // Membranes. 2019. V. 9. № 4. P. 53-58.

• Plekhanova Y., Tarasov S., Bykov A., Reshetilov A. Electrochemical assessment of the interaction of microbial living cells and carbon nanomaterials // IET Nanobiotechnology. 2019. V. 13. № 3. Р. 332-338.

• Reshetilov A.N. Biosensors and biofuel cells: application-oriented research (A Review) // Acta Scientific Pharmaceutical Sciences. 2019. V. 3. № 5. P. 155-156.

• Reshetilov A.N., Plekhanova Y.V., Tarasov S.E., Kitova A.E., ReshetilovaT.A., Kolesov V.V. Carbon Nanomaterials for Modification of Parameters of Bioelectrochemical Devices Electrodes // Acta Scientific Pharmaceutical Sciences. 2019. V. 3. № 9. Р. 18-19.

• Плеханова Ю.В., Решетилов А.Н. Микробные биосенсоры для определения пестицидов // Журнал аналитической химии. 2019. Т. 74. С. 883-901.

• Plekhanova Yu.V., Tikhonenko S.A., Dubrovsky A.V., Kim A.L., Musin E.V., Wang G.-J., Kuznetsova I.E., Kolesov V.V., Reshetilov A.N. Comparative study of electrochemical sensors based on enzyme immobilized into polyelectrolyte microcapsules and into chitosan gel // Analytical Science. 2019. V. 35. P. 1037-1043

• Plekhanova Y., Tarasov S., Bykov A., Prisyazhnaya N., Kolesov V., Sigaev V., Signore M., Reshetilov A. Multiwalled Carbon Nanotubes and Electrocatalytic Activity of Gluconobacter oxydans as the Basis of a Biosensor // Biosensors. 2019. V. 9. № 137.

• Plekhanova Yu.V., Tikhonenko S.A., Dubrovsky A.V., Kim A.L., Musin E.V., Wang G.-J., Kuznetsova I.E., Kolesov V.V., Reshetilov A.N. Comparative study of electrochemical sensors based on enzyme immobilized into polyelectrolyte microcapsules and into chitosan gel // Analytical Science. 2019. V. 35. P. 1037-1043.

• Gotovtsev P., Vorobiev V., Migalev A., Badranova G., Gorin K., Dyakov A., Reshetilov A. Bioenergy based power sources for mobile autonomous robots // Robotics. 2018. http://dx.doi.org/10.3390/robotics7010002

• Решетилов А.Н., Плеханова Ю.В. Биосенсорные системы и топливные элементы на основе микробных клеток // Гл. в книге «Иммобилизованные клетки: биокатализаторы и процессы». Под ред. Е.Н. Ефременко. С. 207-252. ISBN 978-5-369-02004-3

• Reshetilov A.N., Tarasov S.E., Plekhanova Y.V. Bioelectrocatalytic Assessment of the Activating and Toxic Interaction between Carbon Nanomaterals and Microbial Cells // in Nanomaterials: Ecotoxicity, Safety, and Public Perception, ed. by Mahendra Rai and J. K. Biswas. Springer ISBN 978-3-030-05143-3. DOI 10.1007/978-3-030-05144-0_7

• Плеханова Ю.В., Тарасов С.Е., Сомов А.С., Большин Д.С., Вишневская М.В., Готовцев П.М., Решетилов А.Н. Микроразмерные источники энергии для имплантируемых и носимых медицинских устройств // Российские нанотехнологии. 2019. Т. 14. № 11–12. С. 3-14.

• Кузнецова И.Е., Смирнов А.В., Плеханова Ю.В., Решетилов А.Н., Ван Г.-Ц. Влияние апертуры встречно-штыревого преобразователя на характеристики его выходного сигнала в пьезоэлектрической пластине // Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2020. Т. 84. № 6. С. 790-793.

• Ingle A.P., Golińska P., Razzaghi-Abyaneh M., Patel M., Patel R., Plekhanova Y., Rai M. Nanotechnology: A new era in the revolution of drug delivery, diagnosis, and treatments of diseases // Nanobiotechnology in diagnosis, drug delivery and Treatment. Wiley. 2020. Chapter 1. DOI 10.1007/978-3-030-55490-3_1

• Tarasov S.E., Plekhanova Y.V., Rai M., Reshetilov A.N. Nano- and microelectrochemical biosensors for determining blood glucose. // Macro-, Micro- and  Nano-Biosensors: Potential Applications And Limitations. Springer. 2020.Chapter 15. DOI 10.1007/978-3-030-55490-3_15