Ключевые слова
биоэлектроника, биосенсоры, биологические источники тока, биотопливные элементы, биосуперконденсаторы, бионанокомпозиты, биорезорбируемые материалы, неинвазивный биомедицинский анализ, оптические, электрические, термо- и электрохимические сенсоры.

Направления исследований
Междисциплинарные исследования на стыке биохимии, электрохимии, материаловедения, биомедицинского анализа и биомедицинской технологии, направленными на изучение фундаментальных свойств биологических систем и разработку новых биоэлектронных устройств.

• Фундаментальные биоэлектрохимические исследования биологических объектов
  Проводятся исследования белков, ферментов, органелл и клеток с использованием современных биохимических и электрохимических методов анализа. Особое внимание уделяется изучению механизмов переноса электронов, каталитической активности редокс-ферментов, кинетики биохимических реакций, а также взаимодействию биомолекул с функциональными поверхностями. Используются методы электроанализа (амперометрия, потенциометрия, вольтамперометрия и импедансная спектроскопия,), УФ-видимой спектроскопии и биофизические подходы для получения количественных и структурно-функциональных характеристик биосистем.
• Разработка и синтез новых материалов для биоэлектроники
  Создание и исследование новых классов функциональных материалов, включая нанобиокомпозиты. Особое внимание уделяется материалам с заданными электрохимическими, каталитическими и биоинтерфейсными свойствами. Ведутся разработки биорезорбируемых и имплантируемых микро- и наноматериалов, способных безопасно взаимодействовать с живыми тканями и обеспечивать контролируемую деградацию in vivo. Активно используются методы наноструктурирования поверхностей, модификации электродов и функционализации интерфейсов.
• Создание и исследование биоэлектронных устройств нового поколения
  Разработка биоэлектронных систем, включая биосенсоры, биотопливные элементы и биосуперконденсаторы, предназначенные для медицинской диагностики, мониторинга физиологических параметров и автономных источников энергии. Особое внимание уделяется созданию самозаряжающихся и беспроводных устройств, способных функционировать в реальных биологических средах. Исследуется интеграция биокатализаторов с проводящими матрицами, разработка редокс-гидрогелей, а также создание мультисенсорных платформ для неинвазивного и непрерывного мониторинга состояния организма. Исследования направлены на трансляцию фундаментальных знаний в практические решения для персонализированной медицины и цифрового здравоохранения.

Основные методы исследований
В рамках фундаментальных и прикладных исследований лаборатория реализует полный цикл разработки биомедицинского оборудования – от отдельных биоэлектронных устройств до создания уникального интегрально-модульного мультисенсорного диагностического комплекса для быстрого автономного контроля состояния организма. Данный цикл включает как традиционные, так и специальные (в том числе разработанные в лаборатории) методы и подходы.

Краткая история лаборатории
Лаборатория биоэлектроники была создана в 2025 году в рамках программы мегагрантов Российского научного фонда (РНФ) под руководством д.х.н., проф. биомедицинской технологии С.В. Шлеева. Основание лаборатории стало логичным продолжением многолетних фундаментальных и прикладных исследований в области биоэлектрохимии, биосенсорики и биомедицинской технологии, проводимых научной группой руководителя на международном уровне.

ОСНОВНЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ

Разработка инновационного метода неинвазивного определения концентрации гемоглобина в крови, основанного на интеграции многопараметрового биомедицинского мониторинга и современных методов анализа данных. Предложенный подход базируется на одновременной регистрации и комплексной обработке набора оптических, электрических и термических параметров (включая характеристики фотоплетизмографического сигнала, показатели оксигенации, основные параметры кожного покрова), что позволяет косвенно оценивать уровень гемоглобина без необходимости инвазивного забора крови. В отличие от традиционных методов, опирающихся на ограниченное число измеряемых параметров, разработанная методология использует мультисенсорные данные, что существенно повышает точность и устойчивость оценки. Ключевым элементом технологии является применение алгоритмов машинного обучения, в частности нейронных сетей, для выявления сложных нелинейных зависимостей между измеряемыми сигналами и концентрацией гемоглобина. Разработаны и обучены модели, способные адаптироваться к межиндивидуальной вариабельности и учитывать влияние физиологических и внешних факторов, что обеспечивает высокую воспроизводимость результатов.

Реализована архитектура уникального программного комплекса, включающая сервер, десктопное и мобильное приложения. Сервер (ASP.NET Web Forms) предоставляет REST API для хранения данных, аутентификации и обмена с клиентами. Десктопное приложение (WPF) обеспечивает подключение к медицинским устройствам через COM-порт и работу с результатами измерений. Мобильное приложение (.NET MAUI) позволяет просматривать историю, строить графики и синхронизировать данные с сервером.

СОСТАВ ГРУППЫ

УНИКАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

ЗНАЧИМЫЕ ПУБЛИКАЦИИ

1.     В. Геневский, Ю. М. Парунова, А. И. Покаместова, С. В. Шлеев. Беспроводной потенциометрический мониторинг формирования микробной биопленки: сравнение ex vivo и in vivo исследований. Прикладная биохимия и микробиология. 2026 том 62.

НАГРАДЫ, ПРЕМИИ, ОТЛИЧИЯ, БЛАГОДАРНОСТИ (за научную и научно-организационную деятельность)