Piattaforma metodologica per la sintesi riproducibile di nanocristalli
Baffi nanocristalli (NW), spesso chiamatianche nanowhisker (dall'inglese nanowhisker) o nanofilamento, nanofilo, nonché nanorod è un nanomateriale unidimensionale, la cui lunghezza supera significativamente le altre dimensioni, che a loro volta non superano diverse decine di nanometri.
Esistono diversi tipi di NOC,
Ce ne sono molti fondamentalmente diversimeccanismi per ottenere nanostrutture unidimensionali, che possono essere suddivisi in metodi per ottenere strutture libere (ad esempio, il meccanismo di crescita "vapore-cristallo liquido") e utilizzando i metodi della tecnologia planare, così come alcuni altri.
- Meccanismo di crescita "vapore - liquido - cristallo"
Il meccanismo di crescita più comuneI semiconduttori NW sono un meccanismo a cristalli liquidi-vapore che è stato dimostrato nel 1964. Questo metodo implementa la crescita epitassiale delle NW mediante deposizione chimica da vapore o epitassia a fascio molecolare.
Per fare ciò, sulla superficie del substrato viene prima depositata una sottile pellicola d'oro, che funge da catalizzatore, dopodiché la temperatura nella camera aumenta e l'oro forma una serie di goccioline.
Vengono alimentati ulteriori componenti per la crescitamateriale semiconduttore, come gli elementi In e P per la crescita di InP NW. L'effetto dell'attivazione da parte delle particelle di catalizzatore è che la crescita sulla superficie sotto la goccia avviene molte volte più velocemente che sulla superficie non attivata, quindi, la goccia di catalizzatore sale sopra la superficie, crescendo un baffo al di sotto.
- Metodi di tecnologia planare
A volte per creare nanooggetti unidimensionali,che sono anche chiamati NW o nanofilamenti, utilizzano tecniche di tecnologia planare. Ad esempio, utilizzando metodi di fotolitografia e incisione, vengono create scanalature verticali o scanalature a forma di V sulla superficie in cui viene depositato il materiale. Raccogliendosi in queste scanalature o scanalature, il materiale forma, per così dire, nanostrutture unidimensionali rispettivamente nelle direzioni verticale o orizzontale.
Un altro metodo per ottenere nanostrutture unidimensionaliè quello sul substrato SOI utilizzando photo— e la litografia elettronica, viene creato uno strato maschera con un modello della NW desiderata. Quindi, attraverso questo strato, lo strato superficiale di silicio viene rimosso, lasciando solo il silicio NW sull'isolante. In alcuni casi, l’isolante viene anche inciso via da sotto il NW, lasciando nanostrutture libere.
- Crescita spontanea
Il metodo più semplice per ottenere l'ossido NWriscaldamento dei metalli Questo è il normale riscaldamento dei metalli nell'aria e può essere fatto facilmente a casa. I meccanismi di crescita sono noti fin dagli anni ’50. La formazione spontanea di NW avviene con l'aiuto di difetti del reticolo cristallino: dislocazioni presenti in determinate direzioni o anisotropia di crescita di diverse facce cristalline.
In seguito ai progressi della microscopia, è stata dimostrata la crescita NW tramite dislocazioni a vite o confini gemelli.
Khaidukov ha sviluppato una piattaforma metodologicaper la sintesi riproducibile di nanocristalli che, irradiati con onde elettromagnetiche a bassa energia, riemettono fotoni di maggiore energia dopo una serie di transizioni elettroniche negli atomi. Inoltre, lo spettro di tale radiazione può essere regolato.
- Apertura
Uno dei premi è stato assegnato alla testalaboratorio del Centro Federale di Ricerca "Cristallografia e Fotonica" dell'Accademia Russa delle Scienze a Evgenia Khaidukova per lo sviluppo di tecnologie avanzate sulla piattaforma di nanocristalli anti-Stokes.
I nanocristalli sintetizzati in questo modo hannoprospettive di applicazione in una serie di aree. Ad esempio, per sondare i processi biologici nelle cellule e l'applicazione pratica nella diagnostica e terapia medica. In particolare, lo sviluppo è servito come base per un nuovo metodo di terapia fotodinamica per il melanoma utilizzando la vitamina B2.
Proteine speciali delle piante
Uno dei premi è stato assegnato a un team di scienziati di San Pietroburgo per la scoperta delle proteine amiloidi nelle piante, responsabili dell'accumulo di sostanze nutritive all'interno dei semi.
- Amiloide
Dal punto di vista architettonico, l'amiloide è una proteina non ramificatafibrille costituite da monomeri collegati principalmente da legami idrogeno tra le catene β di fogli β intermolecolari situati perpendicolari all'asse laterale della fibrilla.
Questa variante della struttura fibrillare si chiama"cross-β", ed è il più universale. I fogli β in una fibrilla amiloide possono essere posizionati parallelamente tra loro e in registro (amminoacidi simili di catene β vicine si trovano uno sopra l'altro e sono collegati da legami idrogeno).
Amiloidi con antiparalleloorientamento delle catene β. Anche le fibrille di prioni (proteina amiloide infettiva) HET-s ascomiceta Podospora anserina sotto forma di β-eliche hanno un'interessante opzione di piegatura.
- Struttura
L'amiloide ha una struttura complessa.Il suo componente principale sono le proteine, tra le quali si trovano sia proteine fibrillari (tissutali) come il collagene che proteine plasmatiche: α- e γ-globuline, fibrinogeno.
I polisaccaridi amiloidi sono rappresentati daacido condroitinsolforico e ialuronico, eparina, acido neuraminico, con predominanza di condroitin solfati. L'amiloide ha proprietà antigeniche; resistente all'azione di molti enzimi, acidi, alcali grazie alla forza dei legami tra i componenti proteici e polisaccaridici.
- Apertura
I vincitori sono stati i primi al mondo a scoprire nelle piante ei batteri simbiotici hanno proteine funzionali specifiche - amiloidi, che hanno una resistenza unica all'azione degli enzimi digestivi e possono persistere per anni nell'ambiente esterno. Sono stati precedentemente trovati in batteri, archaea, animali e funghi, ma questa è la prima volta che sono stati trovati nelle piante.
Una speciale forma fibrillare di proteine—amiloidi – divennero noti per la loro associazione con una serie di malattie causate da un’aggregazione anomala delle proteine (amiloidosi). In totale, ci sono più di 40 malattie umane associate all'amiloide, molto difficili da trattare o completamente incurabili (diabete, cancro, morbo di Alzheimer e così via).
La scoperta delle proteine amiloidi nelle piante è stata possibile grazie all'algoritmo bioinformatico sviluppato dagli autori, che è il più produttivo rispetto agli analoghi.
Con il suo aiuto, per la prima volta al mondo, l'interoun insieme di proteine ed è stato determinato con grande precisione che le proteine di immagazzinamento dei semi di piante, che sono il componente più importante della dieta umana, hanno la tendenza a formare amiloidi. Così come le proteine dei batteri simbiotici, responsabili delle loro interazioni con le piante.
Tumore maligno
Evgenia Dolgov, Ekaterina Potter e AnastasiaProskurina del Centro Federale di Ricerca “Istituto di Citologia e Genetica della Sezione Siberiana dell'Accademia Russa delle Scienze” ha ricevuto il premio “per la formazione di una nuova ideologia nel trattamento dei pazienti con tumori maligni, basata sulla coordinazione temporale azione di preparati innovativi di acidi nucleici e citostatici reticolanti”.
I vincitori hanno creato e testato due tecnologie uniche per il trattamento di tumori di varie eziologie, basate su principi precedentemente sconosciuti.
- Panagen
La prima tecnologia è l'uso del farmaco "Panagen" basato sul DNA frammentato a doppio filamento, coordinato con la chemioterapia.
Gli scienziati hanno condotto con successo la preclinicastudi, I e II fasi di sperimentazioni cliniche "Panagena" nel trattamento del cancro al seno. Hanno dimostrato che il farmaco non solo riduce gli effetti negativi della chemioterapia, ma promuove anche l'attivazione dell'immunità antitumorale.
- Karanahan
Seconda tecnologia—“Karanahan”—è un metodo unico per selezionare un regime di iniezione di un citostatico che blocca la divisione cellulare e un farmaco basato sul DNA individualmente per ciascun tumore.
Come risultato dell'azione combinata di due attivisostanze, le cellule tumorali vengono distrutte, comprese le cellule staminali tumorali. La tecnologia è stata testata con successo su topi sperimentali e tumori umani.
Può essere sia un'opzione di trattamento indipendente che una sorta di piattaforma per un uso più efficace di qualsiasi farmaco e tecnologia antitumorale.
Interfaccia cervello-computer
Vladimir Maksimenko dell '"University Innopolis"(Tatarstan) il premio è stato assegnato per lo sviluppo di interfacce cervello-computer invasive e non invasive per il monitoraggio dell'attività cerebrale normale e patologica.
- NKI
Brain Computer Interface (NCI) (detta ancheinterfaccia neurale diretta,interfaccia cerebrale,interfaccia cervello-computer) è un sistema creato per lo scambio di informazioni tra il cervello e un dispositivo elettronico (ad esempio un computer).
Nelle interfacce unidirezionali, dispositivi esternipuò ricevere segnali dal cervello o inviargli segnali (ad esempio, imitando la retina dell'occhio quando si ripristina la vista con un impianto elettronico).
Le interfacce bidirezionali consentono al cervello ei dispositivi esterni scambiano informazioni in entrambe le direzioni. Il metodo del biofeedback viene spesso utilizzato al centro dell'interfaccia del neurocomputer.
- Esperimenti sugli animali
Diversi laboratori sono riusciti a registrare i segnalidalla corteccia cerebrale di scimmie e ratti per controllare l'NCI durante il movimento. Le scimmie controllavano il cursore sullo schermo del computer e davano istruzioni per eseguire le azioni più semplici ai robot che imitavano una mano, mentalmente e senza alcun movimento. Altri studi sui gatti hanno esaminato la decifrazione dei segnali visivi.
- Apertura
Di conseguenza, lo scienziato ha sviluppato una serie di matematicimodelli di reti neurali, nonché tre interfacce neuro-computer (“cervello-computer”). Le interfacce create consentono di prevenire e bloccare in modo invasivo, cioè mediante stimolazione elettrica, le crisi epilettiche nei pazienti affetti da epilessia.
Ad esempio, questo metodo può essere utilizzato quando i farmaci per alleviare un attacco sono inefficaci.
Inoltre le interfacce consentono in modo non invasivo, quindinon c'è penetrazione attraverso i tegumenti esterni del corpo, per simulare l'attività motoria immaginaria e per determinare la concentrazione dell'attenzione, che è importante per la riabilitazione dei pazienti dopo un ictus, quando si insegna agli scolari e così via.
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