Plateforme méthodologique pour la synthèse reproductible de nanocristaux
Nanocristaux de moustaches (NW), souvent appeléségalement nanowhisker (de l'anglais nanowhisker) ou nanofilament, nanofil, ainsi que nanorod est un nanomatériau unidimensionnel dont la longueur dépasse largement les autres dimensions, qui, elles, ne dépassent pas plusieurs dizaines de nanomètres.
Il existe différents types de CNO,
Il en existe plusieurs fondamentalement différentsmécanismes d'obtention de nanostructures unidimensionnelles, qui peuvent être divisés en méthodes d'obtention de structures libres (par exemple, le mécanisme de croissance "vapeur - cristal liquide") et en utilisant les méthodes de la technologie planaire, ainsi que quelques autres.
- Mécanisme de croissance "vapeur - liquide - cristal"
Le mécanisme de croissance le plus courantsemi-conducteur NWs est un mécanisme vapeur-liquide-cristal qui a été démontré en 1964. Dans cette méthode, la croissance épitaxiale des NWs est réalisée par dépôt chimique en phase vapeur ou épitaxie par faisceau moléculaire.
Pour ce faire, une fine pellicule d’or est d’abord déposée sur la surface du substrat, agissant comme un catalyseur, après quoi la température dans la chambre augmente et l’or forme un réseau de gouttelettes.
En outre, les composants pour la croissance sont nourrismatériau semi-conducteur, comme les éléments In et P pour la croissance des InP NWs. L'effet de l'activation par les particules de catalyseur est que la croissance sur la surface sous la goutte se produit plusieurs fois plus rapidement que sur la surface non activée, ainsi, la goutte de catalyseur s'élève au-dessus de la surface, faisant pousser une moustache en dessous.
- Méthodes de la technologie planaire
Parfois pour créer des nanoobjets unidimensionnels,qui sont également appelés NW ou nanofilaments, utilisent des techniques de technologie planaire. Par exemple, en utilisant des méthodes de photolithographie et de gravure, des rainures verticales ou des rainures en forme de V sont créées sur la surface dans laquelle le matériau est déposé. En se rassemblant dans ces rainures ou rainures, le matériau forme en quelque sorte des nanostructures unidimensionnelles dans les directions verticale ou horizontale, respectivement.
Une autre méthode pour obtenir des nanostructures unidimensionnellesest-ce sur le substrat SOI en utilisant la photo— et lithographie électronique, une couche de masque avec un motif du NW souhaité est créée. Ensuite, à travers cette couche, la couche superficielle de silicium est éliminée, ne laissant que le silicium NW sur l'isolant. Dans certains cas, l’isolant est également gravé sous le NW, laissant des nanostructures libres.
- Croissance spontanée
La méthode la plus simple pour obtenir de l'oxyde NWmétal Il s'agit du chauffage habituel des métaux dans l'air et peut être facilement réalisé à la maison. Les mécanismes de croissance sont connus depuis les années 1950. La formation spontanée de NW se produit à l'aide de défauts du réseau cristallin : dislocations présentes dans certaines directions ou anisotropie de croissance de différentes faces cristallines.
Suite aux progrès de la microscopie, la croissance du NW via des dislocations de vis ou des limites de jumeaux a été démontrée.
Khaidukov a développé une plateforme méthodologiquepour la synthèse reproductible de nanocristaux qui, irradiés par des ondes électromagnétiques de faible énergie, réémettent des photons d'énergie plus élevée après une série de transitions électroniques dans les atomes. Dans ce cas, le spectre d'un tel rayonnement peut être accordé.
- Ouverture
L'un des prix a été décerné à la têtelaboratoire du Centre Fédéral de Recherche "Cristallographie et Photonique" de l'Académie Russe des Sciences à Evgeny Khaidukova pour le développement de technologies avancées sur la plateforme de nanocristaux anti-Stokes.
Les nanocristaux ainsi synthétisés ontperspectives d’application dans plusieurs domaines. Par exemple, pour sonder des processus biologiques dans des cellules et pour une utilisation pratique dans le diagnostic médical et la thérapie. En particulier, le développement a servi de base à une nouvelle méthode de thérapie photodynamique du mélanome utilisant la vitamine B2.
Protéines spéciales des plantes
L'un des prix a été décerné à une équipe de scientifiques de Saint-Pétersbourg pour la découverte de protéines amyloïdes dans les plantes, responsables de l'accumulation de nutriments à l'intérieur des graines.
- Amyloïde
Sur le plan architectural, l'amyloïde est une protéine non ramifiéefibrilles constituées de monomères reliés principalement par des liaisons hydrogène entre les chaînes β de feuillets β intermoléculaires situés perpendiculairement à l'axe latéral de la fibrille.
Cette variante de la structure des fibrilles est appelée"cross-β", et c'est le plus universel. Les feuillets β d'une fibrille amyloïde peuvent être situés parallèlement les uns aux autres et alignés (les acides aminés similaires des chaînes β voisines sont situés les uns sur les autres et sont reliés par des liaisons hydrogène).
Amyloïdes moins courants avec antiparallèleorientation des chaînes β. Les fibrilles de prion (protéine amyloïde infectieuse) HET-s ascomycète Podospora anserina sous forme d'hélices β ont également une option de repliement intéressante.
- Structure
L'amyloïde a une structure complexe.Son composant principal est constitué de protéines, parmi lesquelles se trouvent à la fois des protéines fibrillaires (tissus), telles que le collagène et les protéines plasmatiques - les α- et γ-globulines, le fibrinogène.
Les polysaccharides amyloïdes sont représentés paracides chondroïtine sulfurique et hyaluronique, héparine, acide neuraminique, avec prédominance de sulfates de chondroïtine. L'amyloïde a des propriétés antigéniques ; résistant à l'action de nombreuses enzymes, acides et alcalis en raison de la force des liaisons entre les composants protéiques et polysaccharidiques.
- Ouverture
Les lauréats ont été les premiers au monde à découvrir dans les plantes etles bactéries symbiotiques possèdent des protéines fonctionnelles spécifiques - les amyloïdes, qui ont une résistance unique à l'action des enzymes digestives et peuvent persister pendant des années dans l'environnement extérieur. Ils ont déjà été trouvés dans des bactéries, des archées, des animaux et des champignons, mais c'est la première fois qu'ils sont trouvés dans des plantes.
Une forme fibrillaire spéciale de protéinesamyloïdes – sont devenus connus pour leur association avec un certain nombre de maladies causées par une agrégation anormale des protéines (amylose). Au total, il existe plus de 40 maladies humaines associées aux amyloïdes, très difficiles à traiter ou totalement incurables (diabète, cancer, Alzheimer, etc.).
La découverte des protéines amyloïdes dans les plantes est devenue possible grâce à l'algorithme bioinformatique développé par les auteurs, qui est le plus productif par rapport aux analogues.
Avec son aide, pour la première fois au monde, l'ensembleun ensemble de protéines et il a été déterminé avec une grande précision que les protéines de stockage des graines végétales, qui sont le composant le plus important de l'alimentation humaine, ont tendance à former des amyloïdes. Ainsi que des protéines de bactéries symbiotiques, responsables de leurs interactions avec les plantes.
Tumeurs malignes
Evgenia Dolgov, Ekaterina Potter et AnastasiaProskurina du Centre fédéral de recherche « Institut de cytologie et de génétique de la branche sibérienne de l'Académie des sciences de Russie » a reçu le prix « pour la formation d'une nouvelle idéologie dans le traitement des patients atteints de tumeurs malignes, sur la base d'une approche coordonnée dans le temps action de préparations innovantes d'acides nucléiques et de cytostatiques réticulants." ;
Les lauréats ont créé et testé deux technologies uniques pour le traitement de tumeurs d'étiologies diverses, basées sur des principes jusqu'alors inconnus.
- Panagen
La première technologie est l'utilisation du médicament "Panagen" à base d'ADN double brin fragmenté, coordonné avec la chimiothérapie.
Les scientifiques ont mené avec succès desétudes, phases I et II des essais cliniques "Panagena" dans le traitement du cancer du sein. Ils ont prouvé que le médicament réduit non seulement les effets négatifs de la chimiothérapie, mais favorise également l'activation de l'immunité antitumorale.
- Karanahan
Deuxième technologie – « Karanahan » –est une méthode unique permettant de sélectionner un schéma d'injection d'un cytostatique bloquant la division cellulaire et d'un médicament à base d'ADN individuellement pour chaque tumeur.
Grâce à l'action combinée de deux actifssubstances, les cellules tumorales sont détruites, y compris les cellules souches tumorales. La technologie a été testée avec succès sur des tumeurs expérimentales de souris et humaines.
Il peut être à la fois une option de traitement indépendante et une sorte de plate-forme pour une utilisation plus efficace de tous les médicaments et technologies anticancéreux.
Interface cerveau-ordinateur
Vladimir Maksimenko de «l'Université Innopolis»(Tatarstan), le prix a été décerné pour le développement d'interfaces cerveau-ordinateur invasives et non invasives pour la surveillance de l'activité cérébrale normale et pathologique.
- NKI
Interface cerveau-ordinateur (NCI) (également appeléeinterface neuronale directe,interface cérébrale,interface cerveau-ordinateur) est un système créé pour l'échange d'informations entre le cerveau et un appareil électronique (par exemple, un ordinateur).
Dans les interfaces unidirectionnelles, les appareils externespeut soit recevoir des signaux du cerveau, soit lui envoyer des signaux (par exemple, imiter la rétine de l'œil lors de la restauration de la vision avec un implant électronique).
Les interfaces bidirectionnelles permettent au cerveau etles périphériques externes échangent des informations dans les deux sens. La méthode de biofeedback est souvent utilisée au cœur de l'interface du neuro-ordinateur.
- Expériences animales
Plusieurs laboratoires ont réussi à enregistrer des signauxdu cortex cérébral de singes et de rats pour contrôler le NCI pendant le mouvement. Les singes contrôlaient le curseur sur l'écran de l'ordinateur et donnaient des instructions pour effectuer les actions les plus simples aux robots imitant une main, mentalement et sans aucun mouvement. D'autres études impliquant des chats se sont penchées sur le déchiffrement des signaux visuels.
- Ouverture
En conséquence, le scientifique a développé un certain nombre de mathématiquesdes modèles de réseaux de neurones, ainsi que trois interfaces neuro-ordinateur (« cerveau-ordinateur »). Les interfaces créées permettent de prévenir et de bloquer les crises de manière invasive, c'est-à-dire au moyen d'une stimulation électrique, chez les patients épileptiques.
Par exemple, cette méthode peut être utilisée lorsque les médicaments pour soulager une crise sont inefficaces.
De plus, les interfaces permettent de manière non invasive, puisil n'y a pas de pénétration à travers les téguments externes du corps, pour simuler une activité motrice imaginaire et pour déterminer la concentration de l'attention, ce qui est important pour la rééducation des patients après un AVC, lors de l'enseignement aux écoliers, etc.
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