Plataforma metodológica para la síntesis reproducible de nanocristales
Nanocristal de bigotes (NW), a menudo llamadotambién nanowhisker (del inglés nanowhisker) o nanofilamento, nanowire, así como nanorod es un nanomaterial unidimensional, cuya longitud supera significativamente otras dimensiones, que, a su vez, no superan varias decenas de nanómetros.
Hay diferentes tipos de NOC,
Hay varios fundamentalmente diferentesmecanismos de obtención de nanoestructuras unidimensionales, que se pueden dividir en métodos de obtención de estructuras libres (por ejemplo, el mecanismo de crecimiento "vapor-cristal líquido") y el uso de métodos de tecnología plana, entre otros.
- Mecanismo de crecimiento "vapor - líquido - cristal"
El mecanismo de crecimiento más común.Los semiconductores NW son un mecanismo de cristal líquido de vapor que se demostró en 1964. En este método, el crecimiento epitaxial de NW se lleva a cabo mediante deposición de vapor químico o epitaxia de haz molecular.
Para ello, primero se deposita una fina película de oro sobre la superficie del sustrato, que actúa como catalizador, tras lo cual la temperatura en la cámara aumenta y el oro forma una serie de gotas.
Además, los componentes para el crecimiento se alimentanmaterial semiconductor, como los elementos In y P para el crecimiento de InP NW. El efecto de la activación por las partículas de catalizador es que el crecimiento en la superficie debajo de la gota ocurre muchas veces más rápido que en la superficie inactivada, por lo tanto, la gota de catalizador se eleva por encima de la superficie y crece un bigote debajo.
- Métodos de tecnología plana
A veces para crear nanoobjetos unidimensionales,que también se denominan NW o nanofilamentos, utilizan técnicas de tecnología planar. Por ejemplo, utilizando fotolitografía y métodos de grabado, se crean ranuras verticales o ranuras en forma de V en la superficie en la que se deposita el material. Al acumularse en estas ranuras o surcos, el material forma, por así decirlo, nanoestructuras unidimensionales en dirección vertical u horizontal, respectivamente.
Otro método para obtener nanoestructuras unidimensionales.es el del sustrato SOI usando foto— y litografía electrónica, se crea una capa de máscara con un patrón del NW deseado. Luego, a través de esta capa, se elimina la capa superficial de silicio, dejando sólo el silicio NW en el aislante. En algunos casos, el aislante también se elimina por debajo del NO, dejando nanoestructuras libres.
- Crecimiento espontáneo
El método más sencillo para obtener óxido NW.metal Este es el calentamiento habitual de metales en el aire y se puede realizar fácilmente en casa. Los mecanismos de crecimiento se conocen desde los años cincuenta. La formación espontánea de NW se produce con la ayuda de defectos de la red cristalina: dislocaciones presentes en ciertas direcciones o anisotropía de crecimiento de diferentes caras del cristal.
Tras los avances en microscopía, se ha demostrado el crecimiento del NW mediante dislocaciones de tornillos o límites gemelos.
Khaidukov desarrolló una plataforma metodológicapara la síntesis reproducible de nanocristales que, al ser irradiados con ondas electromagnéticas de baja energía, vuelven a emitir fotones de mayor energía después de una serie de transiciones electrónicas en los átomos. En este caso, se puede ajustar el espectro de dicha radiación.
- Apertura
Uno de los premios fue otorgado a la cabezalaboratorio del Centro Federal de Investigación "Cristalografía y Fotónica" de la Academia de Ciencias de Rusia a Evgeny Khaidukova para el desarrollo de tecnologías avanzadas en la plataforma de nanocristales anti-Stokes.
Los nanocristales sintetizados de esta manera tienenperspectivas de aplicación en una serie de áreas. Por ejemplo, para sondear procesos biológicos en células y para uso práctico en diagnósticos y terapias médicos. En particular, el desarrollo sirvió de base para un nuevo método de terapia fotodinámica del melanoma que utiliza vitamina B2.
Proteínas especiales de plantas
Uno de los premios fue otorgado a un equipo de científicos de San Petersburgo por el descubrimiento de proteínas amiloides en las plantas, que son responsables de la acumulación de nutrientes dentro de las semillas.
- Amiloide
Arquitectónicamente, el amiloide es una proteína no ramificada.fibrillas que consisten en monómeros conectados principalmente por enlaces de hidrógeno entre las cadenas β de láminas β intermoleculares ubicadas perpendiculares al eje lateral de la fibrilla.
Esta variante de la estructura de las fibrillas se llama"cross-β", y es el más universal. Las láminas β en una fibrilla de amiloide pueden ubicarse paralelas entre sí y en registro (los aminoácidos similares de las cadenas β vecinas están ubicados uno encima del otro y están conectados por enlaces de hidrógeno).
Amiloides menos comunes con antiparaleloorientación de las cadenas β. Las fibrillas de prión (proteína amiloide infecciosa) HET-s ascomiceto Podospora anserina en forma de β-hélices también tienen una opción de plegado interesante.
- Estructura
El amiloide tiene una estructura compleja.Su componente principal son las proteínas, entre las que se encuentran tanto las proteínas fibrilares (tejidas) como el colágeno y las proteínas plasmáticas: α y γ-globulinas, fibrinógeno.
Los polisacáridos amiloides están representados porÁcidos condroitinsulfúrico e hialurónico, heparina, ácido neuramínico, predominando los sulfatos de condroitina. El amiloide tiene propiedades antigénicas; resistente a la acción de muchas enzimas, ácidos y álcalis debido a la fuerza de los enlaces entre los componentes proteicos y polisacáridos.
- Apertura
Los galardonados fueron los primeros en el mundo en descubrir en plantas yLas bacterias simbióticas tienen proteínas funcionales específicas, los amiloides, que tienen una resistencia única a la acción de las enzimas digestivas y pueden persistir durante años en el ambiente externo. Anteriormente se habían encontrado en bacterias, arqueas, animales y hongos, pero esta es la primera vez que se encuentran en plantas.
Una forma fibrilar especial de proteínas:amiloides: se hicieron conocidos por su asociación con una serie de enfermedades causadas por una agregación anormal de proteínas (amiloidosis). En total, existen más de 40 enfermedades humanas asociadas con los amiloides, y son muy difíciles de tratar o completamente incurables (diabetes, cáncer, Alzheimer, etc.).
El descubrimiento de las proteínas amiloides en las plantas fue posible gracias al algoritmo bioinformático desarrollado por los autores, que es el más productivo en comparación con sus análogos.
Con su ayuda, por primera vez en el mundo, todo elun conjunto de proteínas y se determinó con alta precisión que las proteínas de almacenamiento de semillas de plantas, que son el componente más importante de la dieta humana, tienen tendencia a formar amiloides. Así como proteínas de bacterias simbióticas, que son las responsables de sus interacciones con las plantas.
Tumores malignos
Evgenia Dolgov, Ekaterina Potter y AnastasiaProskurina del Centro Federal de Investigación "Instituto de Citología y Genética de la Rama Siberiana de la Academia de Ciencias de Rusia" recibió el premio "por la formación de una nueva ideología en el tratamiento de pacientes con tumores malignos, basada en el tiempo coordinado acción de preparados innovadores de ácidos nucleicos y citostáticos reticulantes." ;
Los galardonados han creado y probado dos tecnologías únicas para el tratamiento de tumores de diversas etiologías, basadas en principios previamente desconocidos.
- Panagen
La primera tecnología es el uso del fármaco "Panagen" basado en ADN bicatenario fragmentado, coordinado con quimioterapia.
Los científicos han realizado con éxito estudios preclínicosInvestigación, ensayos clínicos fase I y II "Panagena" en el tratamiento del cáncer de mama. Demostraron que el medicamento no solo reduce los efectos negativos de la quimioterapia, sino que también promueve la activación de la inmunidad antitumoral.
- Karanahan
Segunda tecnología—“Karanahan”—es un método único para seleccionar un régimen de inyección de un citostático que bloquea la división celular y un fármaco basado en ADN individualmente para cada tumor.
Como resultado de la acción combinada de dos activossustancias, las células tumorales se destruyen, incluidas las células madre tumorales. La tecnología se probó con éxito en tumores experimentales de ratones y humanos.
Puede ser tanto una opción de tratamiento independiente como una especie de plataforma para un uso más eficaz de cualquier fármaco y tecnología contra el cáncer.
Interfaz cerebro-computadora
Vladimir Maksimenko de la "Universidad de Innopolis"(Tartaristán) el premio se otorgó por el desarrollo de interfaces cerebro-computadora invasivas y no invasivas para monitorear la actividad cerebral normal y patológica.
- NKI
Interfaz cerebro-computadora (NCI) (también llamadainterfaz neuronal directa,interfaz cerebral,interfaz cerebro-computadora) es un sistema creado para el intercambio de información entre el cerebro y un dispositivo electrónico (por ejemplo, una computadora).
En interfaces unidireccionales, dispositivos externospuede recibir señales del cerebro o enviarle señales (por ejemplo, imitar la retina del ojo al restaurar la visión con un implante electrónico).
Las interfaces bidireccionales permiten que el cerebro ylos dispositivos externos intercambian información en ambas direcciones. El método de biorretroalimentación se utiliza a menudo en el corazón de la interfaz de la neurocomputadora.
- Experimentos con animales
Varios laboratorios lograron registrar señalesde la corteza cerebral de monos y ratas para controlar el NCI durante el movimiento. Los monos controlaban el cursor en la pantalla de la computadora y daban instrucciones para realizar las acciones más simples a los robots imitando una mano, mentalmente y sin ningún movimiento. Otros estudios en los que participaron gatos se han centrado en descifrar las señales visuales.
- Apertura
Como resultado, el científico desarrolló una serie de matemáticas.modelos de redes neuronales, así como tres interfaces neuro-computadoras ("cerebro-computadora"). Las interfaces creadas permiten prevenir y bloquear de forma invasiva, es decir, mediante estimulación eléctrica, las convulsiones en pacientes con epilepsia.
Por ejemplo, este método se puede utilizar cuando la medicación para aliviar un ataque es ineficaz.
Además, las interfaces permiten de forma no invasiva, luegono hay penetración a través de los tegumentos externos del cuerpo, para simular la actividad motora imaginaria y para determinar la concentración de la atención, lo cual es importante para la rehabilitación de los pacientes después de un accidente cerebrovascular, cuando se enseña a los escolares, etc.
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