Metodisk platform til reproducerbar syntese af nanokrystaller
Whiskers nanokrystal (NW), ofte kaldetogså nanowhisker (fra det engelske nanowhisker) eller nanofilament, nanowire, samt nanorod er et endimensionelt nanomateriale, hvis længde væsentligt overstiger andre dimensioner, som til gengæld ikke overstiger flere snesevis af nanometer.
Der er forskellige typer NOC'er,
Der er flere grundlæggende forskelligemekanismer til opnåelse af endimensionelle nanostrukturer, som kan opdeles i metoder til opnåelse af frie strukturer (for eksempel vækstmekanismen "damp - flydende - krystal") og anvendelse af metoder til plan teknologi såvel som nogle andre.
- Vækstmekanisme "damp - væske - krystal"
Den mest almindelige vækstmekanismehalvleder NWs er en damp-flydende-krystal-mekanisme, der blev demonstreret tilbage i 1964. I denne metode udføres epitaksial vækst af NW'er ved kemisk dampaflejring eller molekylær stråleepitaksi.
For at gøre dette aflejres først en tynd film af guld på overfladen af substratet, der fungerer som en katalysator, hvorefter temperaturen i kammeret stiger, og guldet danner en række dråber.
Yderligere komponenter til vækst tilføreshalvledermateriale, såsom elementerne In og P til vækst af InP NW'er. Effekten af aktivering med katalysatorpartikler er, at vækst på overfladen under dråben forekommer mange gange hurtigere end på den ikke-aktiverede overflade, således at katalysatorfaldet stiger over overfladen og vokser en whisker nedenunder.
- Planar teknologiske metoder
Nogle gange for at skabe endimensionelle nanoobjekter,som også kaldes NW'er eller nanofilamenter, bruger plane teknologiteknikker. For eksempel ved hjælp af fotolitografi og ætsningsmetoder skabes lodrette riller eller V-formede riller på overfladen, hvori materialet afsættes. Ved at samle sig i disse riller eller riller danner materialet så at sige endimensionelle nanostrukturer i henholdsvis lodret eller vandret retning.
En anden metode til at opnå endimensionelle nanostrukturerer det på SOI-substratet ved hjælp af foto— og elektronlitografi skabes et maskelag med et mønster af den ønskede NW. Derefter gennem dette lag ætses overfladelaget af silicium væk, så kun silicium NW efterlades på isolatoren. I nogle tilfælde er isolatoren også ætset væk fra under NW, hvilket efterlader frie nanostrukturer.
- Spontan vækst
Den enkleste metode til at opnå NW-oxidmetal Dette er den sædvanlige opvarmning af metaller i luft og kan nemt udføres derhjemme. Vækstmekanismerne har været kendt siden 1950'erne. Spontan dannelse af NWs sker ved hjælp af krystalgitterdefekter: dislokationer til stede i bestemte retninger eller anisotropi af vækst af forskellige krystalflader.
Efter fremskridt inden for mikroskopi er NW-vækst via skrueforskydninger eller tvillingegrænser blevet påvist.
Khaidukov udviklede en metodologisk platformtil reproducerbar syntese af nanokrystaller, der, når de bestråles med elektromagnetiske bølger med lav energi, efter en række elektroniske overgange i atomer, udsender fotoner med højere energi. Desuden kan spektret af sådan stråling indstilles.
- Åbning
En af priserne blev tildelt hovedetlaboratorium fra Federal Research Center "Crystallography and Photonics" fra det russiske videnskabsakademi til Evgeny Khaidukova til udvikling af avancerede teknologier på platformen for anti-Stokes nanokrystaller.
De nanokrystaller, der er syntetiseret på denne måde, harapplikationsudsigter inden for en række områder. For eksempel til sondering af biologiske processer i celler og til praktisk anvendelse i medicinsk diagnostik og terapi. Især tjente udviklingen som grundlaget for en ny metode til fotodynamisk terapi for melanom ved anvendelse af vitamin B2.
Specielle proteiner fra planter
En af priserne blev tildelt et hold af Sankt Petersborg-forskere for opdagelsen af amyloidproteiner i planter, som er ansvarlige for ophobningen af næringsstoffer inde i frø.
- Amyloid
Arkitektonisk er amyloid et ikke-forgrenende proteinfibriller bestående af monomerer forbundet primært med hydrogenbindinger mellem β-kæderne af intermolekylære β-ark placeret vinkelret på fibrillens laterale akse.
Denne variant af fibrilstrukturen kaldes"cross-β", og det er det mest universelle. β-sheets i en amyloid fibril kan være placeret parallelt med hinanden og i register (lignende aminosyrer af nabo-β-kæder er placeret oven på hinanden og er forbundet med hydrogenbindinger).
Amyloider med antiparallelorientering af β-kæder. Fibriller af prion (infektiøst amyloidprotein) HET-s ascomycete Podospora anserina i form af β-helices har også en interessant foldemulighed.
- Struktur
Amyloid har en kompleks struktur.Dens hovedkomponent er proteiner, blandt hvilke der findes både fibrillære (vævs)proteiner såsom kollagen og plasmaproteiner - α- og γ-globuliner, fibrinogen.
Amyloidpolysaccharider er repræsenteret vedchondroitin svovlsyre og hyaluronsyre, heparin, neuraminsyre, hvor chondroitinsulfater dominerer. Amyloid har antigene egenskaber; modstandsdygtig over for virkningen af mange enzymer, syrer, baser på grund af styrken af bindingerne mellem protein- og polysaccharidkomponenterne.
- Åbning
Prismodtagerne var de første i verden til at opdage i planter ogsymbiotiske bakterier har specifikke funktionelle proteiner - amyloider, som har en unik modstandsdygtighed over for virkningen af fordøjelsesenzymer og kan vare ved i årevis i det ydre miljø. De er tidligere fundet i bakterier, arkæer, dyr og svampe, men det er første gang, de er fundet i planter.
En speciel fibrillær form for proteiner —amyloider-blev kendt for deres forbindelse med en række sygdomme forårsaget af unormal proteinaggregering (amyloidose). I alt er der mere end 40 menneskelige sygdomme forbundet med amyloider, og de er meget svære at behandle eller er fuldstændig uhelbredelige (sukkersyge, kræft, Alzheimers og så videre).
Opdagelsen af amyloidproteiner i planter blev mulig takket være den bioinformatiske algoritme udviklet af forfatterne, som er den mest produktive sammenlignet med analoger.
Med sin hjælp for første gang i verden heleet sæt proteiner, og det blev bestemt med høj nøjagtighed, at opbevaringsproteiner fra plantefrø, som er den vigtigste komponent i den menneskelige kost, har en tendens til at danne amyloider. Samt proteiner af symbiotiske bakterier, som er ansvarlige for deres interaktion med planter.
Ondartede tumorer
Evgenia Dolgov, Ekaterina Potter og AnastasiaProskurina fra Federal Research Center "Institute of Cytology and Genetics of the Sibirian Branch of the Russian Academy of Sciences" blev tildelt prisen "for dannelsen af en ny ideologi i behandlingen af patienter med ondartede tumorer, baseret på den tidskoordinerede virkning af innovative nukleinsyrepræparater og tværbindende cytostatika." ;
Pristagere har skabt og testet to unikke teknologier til behandling af tumorer i forskellige etiologier, baseret på tidligere ukendte principper.
- Panagen
Den første teknologi er brugen af lægemidlet "Panagen" baseret på fragmenteret dobbeltstrenget DNA, koordineret med kemoterapi.
Forskere har med succes gennemført prækliniskestudier, I og II faser af kliniske forsøg "Panagena" til behandling af brystkræft. De beviste, at stoffet ikke kun reducerer de negative virkninger af kemoterapi, men også fremmer aktiveringen af antitumorimmunitet.
- Karanahan
Anden teknologi — "Karanahan"—er en unik metode til at vælge et injektionsregime af et cytostatika, der blokerer celledeling og et DNA-baseret lægemiddel individuelt for hver tumor.
Som et resultat af den kombinerede handling af to aktivestoffer ødelægges tumorceller, herunder tumorstamceller. Teknologien blev med succes testet på eksperimentelle muse- og humane tumorer.
Det kan være både en uafhængig behandlingsmulighed og en slags platform til mere effektiv anvendelse af kræftlægemidler og teknologier.
Hjerne-computer interface
Vladimir Maksimenko fra "Innopolis University"(Tatarstan) prisen blev givet for udviklingen af invasive og ikke-invasive hjerne-computer-grænseflader til overvågning af normal og patologisk hjerneaktivitet.
- NKI
Brain computer interface (NCI) (også kaldetdirekte neuralt interface,hjerneinterface,hjerne-computer interface) er et system skabt til udveksling af information mellem hjernen og en elektronisk enhed (for eksempel en computer).
I ensrettede grænseflader, eksterne enhederkan enten modtage signaler fra hjernen eller sende signaler til den (f.eks. efterligne øjets nethinde ved genopretning af synet med et elektronisk implantat).
Tovejs grænseflader tillader hjernen ogeksterne enheder udveksler oplysninger i begge retninger. Neurocomputer-grænsefladen er ofte baseret på biofeedback-metoden.
- Dyreforsøg
Flere laboratorier formåede at optage signalerfra hjernebarken hos aber og rotter for at kontrollere NCI under bevægelse. Aberne kontrollerede markøren på computerskærmen og gav instruktioner til at udføre de enkleste handlinger til robotter, der efterlignede en hånd mentalt og uden bevægelser. Andre undersøgelser, der involverer katte, har set på dechifrering af visuelle signaler.
- Åbning
Som et resultat udviklede videnskabsmanden en række matematiskemodeller af neurale netværk, samt tre neuro-computer-grænseflader ("hjerne-computer"). De skabte grænseflader gør det muligt invasivt, det vil sige ved hjælp af elektrisk stimulering, at forebygge og blokere anfald hos patienter med epilepsi.
For eksempel kan denne metode bruges, når medicin til at lindre et angreb er ineffektiv.
Derudover tillader grænsefladerne ikke-invasivtder er ingen gennemtrængning gennem kroppens ydre integumenter for at simulere imaginær motoraktivitet og bestemme koncentrationen af opmærksomhed, som er vigtig for rehabilitering af patienter efter et slagtilfælde, når man underviser skolebørn osv.
Læs mere
Se på et billede på 8 billioner pixel af Mars
En atomraketmotor bygges til flyvninger til Mars. Hvordan er det farligt?
Abort og videnskab: hvad vil der ske med de børn, der føder