Hlavní oblasti výzkumu a vývoje

Hlavní oblasti výzkumu a vývoje

Díky spojení živých věd a moderních technologií je bioinženýrství rychle rostoucím oborem, který zásadním způsobem mění pojetí lékařské péče. Jedinečné nápady našich vědců na VUT pomáhají firmám s vývojem nových přístrojů a lékařům v zavádění pokročilých léčebných metod. Můžeme se proto pochlubit nejen řadou ocenění, ale hlavně pozitivním dopadem na zdraví pacientů.

Skupina zpracování obrazů v mikroskopii

Výzkumná skupina se zabývá vývojem metod zpracování mikroskopických obrazů a jejími aplikacemi na různá obrazová data získaná během specifických buněčných experimentů. Typickými aplikacemi jsou segmentace buněk, jejich sledování (tzv. trackování) během dlouhodobých experimentů, klasifikace buněk atd. Mezi nejčastěji zpracovávané modality patří kvantitativní i klasická fázová mikroskopie, klasická a konfokální fluorescenční mikroskopie.

Skupina číslicového zpracování genomických signálů

Náš tým vyvíjí nové metody pro číslicové zpracování velkoobjemových genomických dat se zaměřením na de novo sestavování genomů, genotypizaci nových bakteriálních kmenů či metataxonomické a metagenomické studie. Na rozdíl od zpracování DNA v běžném textovém zápisu umožňují naše metody systémový přístup a výpočetně efektivnější analýzu často periodických a redundantních genomických dat.

Skupina experimentálních mikroskopických technik pro buněčné inženýrství

Výzkumná skupina působí zejména v oblastech buněčného a tkáňového inženýrství s cíli využití výsledků v regenerativní medicíně. Ve výzkumu na živých buňkách a tkáňových vzorcích jsou uplatňovány technologicky náročné měřicí a zobrazovací metody pro na sledování a měření elektrických, mechanických a fluorescenčních jevů, společně s využitím nanočástic a biotisku. Výzkum je podpořen použitím fluorescenční, konfokální a holografické mikroskopie nebo pokročilé mikrofluidní a inkubační techniky. Typickými aplikacemi jsou sledování migrace buněk v extracelulárním matrix ve 2D a 3D prostoru s využitím konfokální fluorescenční mikroskopii, sledování změny jejich motility vlivem mechanického/elektrického nebo chemického podnětu a také monitorování mitochondriální funkce a aktivity. Další oblastí působení je elektrofyziologie excitabilních buněk a tkáně, kde jsou uplatňována mikroelektrodová pole nebo rychlé fluorescenční kamery pro mapování elektrické aktivity srdečních buněk nebo neuronů. Biotiskárna a optogenetické zařízení umožňují sledovat aktuální trendy v buněčném inženýrství. 

 

Skupina analýzy tomografických medicínských obrazových dat

Skupina se zabývá výzkumem v oblasti teorie i aplikací pokročilých metod analýzy a zpracování medicínských obrazových dat, získávaných tomografickými systémy,  zejména rentgenovskou počítačovou tomografií (CT), zobrazením magnetickou rezonancí (MRI) a ultrasonografií (US), s cílem podpory lékařské diagnostiky v různých medicínských oblastech.

Skupina zpracování a analýzy záznamů EKG

Náš tým byl založen v roce 2015. Publikujeme výhradně v impaktovaných časopisech, které jsou ve většině případů zařazeny do kategorie Q1. Zaměřujeme se především na filtraci, analýzu a kompresi záznamů EKG. Dále se zaměřujeme na zpracování a analýzu dat z nositelných zařízení (chytré telefony, hodinky a náramky) za účelem hodnocení zdravotního stavu a aktivity jedinců. K tomuto účelu využíváme rovněž profesionální nositelná zařízení (Faros, Shimmer). V rámci naší činnosti jsme vytvořili několik veřejně dostupných databází signálů a jejich anotací, které jsou volně dostupné na stránkách Physionet.org. V současnosti jsme řešiteli prestižního grantu pro americké námořnictvo (“Health and activity monitoring by wearables in extreme conditions”) zaměřeného na analýzu zdravotního stavu a aktivity jedinců v extrémních podmínkách v reálném čase (vojáci, hasiči, policisté).

 

Skupina funkční genomiky a systémové biologie

Náš výzkumný tým se kromě vývoje nových výpočetních nástrojů pro anotaci a funkční popis nemodelových organismů zaměřuje také na pokročilou analýzu molekulárně biologických dat. Důraz je kladen především na výzkum bakteriálních organismů využitelných v bioinženýrství a průmyslové biotechnologii. Cílem je získat systémový popis organismů s maximálním využitím laboratorně naměřených dat, kromě genomických, transkriptomických a epigenomických sekvenačních nástrojů také s využitím vysokotlaké kapalinové chromatografie, kvantitativní polymerázové řetězové reakce a mnoha dalších technik.

Skupina zpracování obrazů a zobrazování v oftalmologii

Tato výzkumná skupina se zabývá vývojem nových diagnostických postupů v oftalmologii se zaměřením na nemoci sítnice oka. Jedná se především o aplikaci pokročilých metod zpracování obrazů a metod strojového či hlubokého učení. Aktivita zahrnuje také experimentální vývoj nových přístrojů pro oftalmologii jako je video-oftalmoskop či makro-kamera pro pupilometrii.