Metodická platforma pro reprodukovatelnou syntézu nanokrystalů
Whiskers nanokrystal (NW), často nazývanýtaké nanowhisker (z anglického nanowhisker) nebo nanofilament, nanowire, stejně jako nanorod je jednorozměrný nanomateriál, jehož délka výrazně převyšuje ostatní rozměry, které zase nepřesahují několik desítek nanometrů.
Existují různé typy NOC,
Existuje několik zásadně odlišnýchmechanismy pro získávání jednorozměrných nanostruktur, které lze rozdělit na metody získávání volných struktur (například růstový mechanismus „pára-kapalný krystal“) a za použití metod planární technologie, stejně jako některé další.
- Růstový mechanismus „pára - kapalina - krystal“
Nejběžnější mechanismus růstusemiconductor NWs je mechanismus pára-kapalný krystal, který byl prokázán již v roce 1964. Tato metoda implementuje epitaxní růst NW chemickou depozicí par nebo epitaxí molekulárního paprsku.
K tomu je nejprve na povrch substrátu nanesen tenký film zlata, který působí jako katalyzátor, načež teplota v komoře stoupne a zlato vytvoří pole kapiček.
Jsou krmeny další složky pro růstpolovodičový materiál, jako jsou prvky In a P pro růst InP NW. Účinek aktivace částicemi katalyzátoru spočívá v tom, že k růstu na povrchu pod kapkou dochází mnohokrát rychleji než na neaktivovaném povrchu, takže kapka katalyzátoru stoupá nad povrch a roste pod ní vlásek.
- Metody planární technologie
Někdy k vytvoření jednorozměrných nanoobjektů,které se také nazývají NW nebo nanofilamenty, používají techniky planární technologie. Například pomocí metod fotolitografie a leptání se na povrchu, do kterého se ukládá materiál, vytvářejí svislé drážky nebo drážky ve tvaru V. Materiál, který se shromažďuje v těchto drážkách nebo drážkách, tvoří jakoby jednorozměrné nanostruktury ve vertikálním nebo horizontálním směru.
Další metoda pro získání jednorozměrných nanostrukturje, že na substrát SOI pomocí foto— a elektronové litografii se vytvoří maskovací vrstva se vzorem požadovaného NW. Potom se přes tuto vrstvu odleptá povrchová vrstva křemíku a na izolátoru zůstane pouze křemík SZ. V některých případech je izolátor také odleptán zespodu zespodu a zanechává volné nanostruktury.
- Spontánní růst
Nejjednodušší způsob získání NW oxidukov Jedná se o obvyklé zahřívání kovů na vzduchu a lze jej snadno provést doma. Růstové mechanismy jsou známy již od 50. let 20. století. Spontánní tvorba NW nastává pomocí defektů krystalové mřížky: dislokací přítomných v určitých směrech nebo anizotropie růstu různých ploch krystalů.
Po pokroku v mikroskopii byl prokázán NW růst prostřednictvím šroubových dislokací nebo dvojčat.
Khaidukov vyvinul metodickou platformupro reprodukovatelnou syntézu nanokrystalů, které jsou ozářeny nízkoenergetickými elektromagnetickými vlnami a po sérii elektronických přechodů v atomech znovu emitují vysokoenergetické fotony. Kromě toho lze spektrum takového záření vyladit.
- Otevírací
Jedna z cen byla udělena hlavělaboratoř Federálního výzkumného centra "Krystalografie a fotonika" Ruské akademie věd Evgenia Khaidukové pro vývoj pokročilých technologií na platformě anti-Stokesových nanokrystalů.
Takto syntetizované nanokrystaly majívyhlídky na uplatnění v řadě oblastí. Například pro zkoumání biologických procesů v buňkách a praktické využití v lékařské diagnostice a terapii. Vývoj zejména sloužil jako základ pro novou metodu fotodynamické terapie melanomu s použitím vitaminu B2.
Speciální bílkoviny rostlin
Jednu z cen získal tým petrohradských vědců za objev amyloidních proteinů v rostlinách, které jsou zodpovědné za hromadění živin uvnitř semen.
- Amyloid
Architektonicky je amyloid nerozvětvený proteinfibrily sestávající z monomerů spojených primárně vodíkovými vazbami mezi β-řetězci intermolekulárních β-listů umístěných kolmo k laterální ose fibrily.
Tato varianta struktury fibril se nazývá"cross-β", a je nejuniverzálnější. β-listy v amyloidní fibrilě mohou být umístěny vzájemně paralelně a v registru (podobné aminokyseliny sousedních β-řetězců jsou umístěny nad sebou a jsou spojeny vodíkovými vazbami).
Amyloidy s antiparalelníorientace β-řetězců. Fibrily prionu (infekční amyloidní protein) HET-s ascomycete Podospora anserina ve formě β-helixů mají také zajímavou možnost skládání.
- Struktura
Amyloid má složitou strukturu.Jeho hlavní složkou jsou proteiny, mezi nimiž se nacházejí jak fibrilární (tkáňové) proteiny jako kolagen, tak plazmatické proteiny – α- a γ-globuliny, fibrinogen.
Amyloidní polysacharidy jsou zastoupenychondroitinsulfurové a hyaluronové kyseliny, heparin, neuraminová kyselina, s převažujícími chondroitinsulfáty. Amyloid má antigenní vlastnosti; odolná vůči působení mnoha enzymů, kyselin, zásad díky síle vazeb mezi proteinovou a polysacharidovou složkou.
- Otevírací
Laureáti jako první na světě objevili v rostlinách asymbiotické bakterie mají specifické funkční proteiny – amyloidy, které mají jedinečnou odolnost vůči působení trávicích enzymů a mohou přetrvávat roky ve vnějším prostředí. Dříve byly nalezeny v bakteriích, archeích, zvířatech a houbách, ale toto je poprvé, co byly nalezeny v rostlinách.
Speciální fibrilární forma proteinů —amyloidy – staly se známými pro svou souvislost s řadou onemocnění způsobených abnormální agregací proteinů (amyloidóza). Celkem je s amyloidy spojeno více než 40 lidských nemocí, které se velmi obtížně léčí nebo jsou zcela neléčitelné (cukrovka, rakovina, Alzheimer a tak dále).
Objev amyloidních proteinů v rostlinách byl možný díky bioinformatickému algoritmu vyvinutému autory, který je ve srovnání s analogy nejproduktivnější.
S jeho pomocí poprvé na světě celýsoubor proteinů a bylo s vysokou přesností stanoveno, že zásobní proteiny rostlinných semen, které jsou nejdůležitější složkou lidské stravy, mají tendenci tvořit amyloidy. Stejně jako proteiny symbiotických bakterií, které jsou zodpovědné za jejich interakce s rostlinami.
Maligní nádory
Evgenia Dolgov, Ekaterina Potter a AnastasiaProskurina z Federálního výzkumného centra „Ústav cytologie a genetiky Sibiřské pobočky Ruské akademie věd“ získal cenu „za vytvoření nové ideologie v léčbě pacientů se zhoubnými nádory, založené na časově koordinovaném působení inovativních preparátů nukleových kyselin a síťujících cytostatik.“ ;
Laureáti vytvořili a otestovali dvě unikátní technologie pro léčbu nádorů různé etiologie, založené na dosud neznámých principech.
- Panagen
První technologií je použití léku "Panagen" založeného na fragmentované dvouvláknové DNA, koordinované s chemoterapií.
Vědci úspěšně provedli předklinické testystudie, I. a II. fáze klinických studií "Panagena" v léčbě rakoviny prsu. Dokázali, že lék nejen snižuje negativní účinky chemoterapie, ale také podporuje aktivaci protinádorové imunity.
- Karanahan
Druhá technologie — „Karanahan“—je unikátní metoda pro výběr injekčního režimu cytostatika, které blokuje buněčné dělení, a léčiva na bázi DNA individuálně pro každý nádor.
V důsledku kombinovaného působení dvou aktivníchlátek jsou zničeny nádorové buňky, včetně nádorových kmenových buněk. Technologie byla úspěšně testována na experimentálních myších a lidských nádorech.
Může to být jak samostatná možnost léčby, tak i druh platformy pro efektivnější využívání jakýchkoli protinádorových léků a technologií.
Rozhraní mozek-počítač
Vladimir Maksimenko z „University Innopolis“(Tatarstán) byla udělena cena za vývoj invazivních a neinvazivních rozhraní mozek-počítač pro monitorování normální a patologické aktivity mozku.
- NKI
Mozkové počítačové rozhraní (NCI) (také nazývanépřímé neurální rozhraní,mozkové rozhraní,rozhraní mozek-počítač) je systém vytvořený pro výměnu informací mezi mozkem a elektronickým zařízením (například počítačem).
V jednosměrných rozhraních externí zařízenímůže buď přijímat signály z mozku, nebo do něj signály vysílat (například imitovat sítnici oka při obnově zraku pomocí elektronického implantátu).
Obousměrná rozhraní umožňují mozku aexterní zařízení si vyměňují informace v obou směrech. Metoda biofeedback je často používána v srdci neuro-počítačového rozhraní.
- Pokusy na zvířatech
Několik laboratoří dokázalo zaznamenat signályz mozkové kůry opic a krys, aby kontrolovali NCI během pohybu. Opice ovládaly kurzor na obrazovce počítače a dávaly pokyny k provádění nejjednodušších akcí robotům napodobujícím ruku, mentálně a bez jakýchkoli pohybů. Další studie zahrnující kočky se zabývaly dešifrováním vizuálních podnětů.
- Otevírací
V důsledku toho vědec vyvinul řadu matematickýchmodely neuronových sítí a také tři rozhraní neuro-počítač („mozek-počítač“). Vytvořená rozhraní umožňují invazivně, tedy pomocí elektrické stimulace, předcházet a blokovat záchvaty u pacientů s epilepsií.
Tuto metodu lze například použít, když je léčba k úlevě od neúčinnosti.
Rozhraní navíc umožňují neinvazivněnedochází k pronikání vnějšími částmi těla, k simulaci imaginární motorické aktivity a ke stanovení koncentrace pozornosti, která je důležitá pro rehabilitaci pacientů po cévní mozkové příhodě, při výuce žáků atd.
Přečtěte si více
Podívejte se na obraz Marsu o 8 bilionech pixelů
Pro lety na Mars se staví jaderný raketový motor. Jak je to nebezpečné?
Potrat a věda: co se stane s dětmi, které porodí