Metodisk plattform for reproduserbar syntese av nanokrystaller
En trådformet nanokrystall (NUC), ofte også referert til som en nanowhisker.En nanowhisker eller nanotråd, nanotråd, samt en nanorod er et endimensjonalt nanomateriale som er betydelig lengre ennresten av målingene, som i sin tur ikke overstiger noen få titalls nanometer.
Det finnes forskjellige typer NOC-er,
Det er flere fundamentalt forskjelligemekanismer for å oppnå endimensjonale nanostrukturer, som kan deles inn i metoder for å oppnå frie strukturer (for eksempel vekstmekanismen "damp - flytende - krystall") og bruke metodene for plan teknologi, så vel som noen andre.
- Vekstmekanisme "damp - væske - krystall"
Den vanligste vekstmekanismenhalvleder NWs er en damp-væske-krystall-mekanisme som ble demonstrert tilbake i 1964. I denne metoden utføres epitaksial vekst av NWs ved kjemisk dampavsetning eller molekylær stråleepitaksi.
For å gjøre dette blir en tynn film av gull først avsatt på overflaten av substratet, som spiller rollen som en katalysator, hvorpå temperaturen i kammeret stiger, og gullet dannesDråpe matrise.
Videre mates komponenter for veksthalvledermateriale, slik som elementene In og P for veksten av InP NWs. Effekten av aktivering av katalysatorpartikler er at vekst på overflaten under dråpen skjer mange ganger raskere enn på den ikke-aktiverte overflaten, og dermed stiger katalysatorfallet over overflaten og vokser en kinnskjegg under.
- Planar teknologiske metoder
Noen ganger for å lage endimensjonale nanoobjekter,som også kalles NW eller nanofilamenter, bruker plane teknologiteknikker. For eksempel, ved hjelp av fotolitografi og etsemetoder, opprettes vertikale spor eller V-formede spor på overflaten som materialet avsettes i. Ved å samle seg i disse sporene eller sporene danner materialet liksom endimensjonale nanostrukturer i henholdsvis vertikal eller horisontal retning.
En annen metode for å oppnå endimensjonale nanostrukturerer det på SOI-substratet ved hjelp av foto— og elektronlitografi, opprettes et maskelag med et mønster av ønsket NW. Deretter, gjennom dette laget, etses overflatelaget av silisium bort, slik at kun silisium NW blir igjen på isolatoren. I noen tilfeller er isolatoren også etset bort fra under NW, og etterlater frie nanostrukturer.
- Spontan vekst
Den enkleste metoden for å oppnå NW-oksidmetall Dette er den vanlige oppvarmingen av metaller i luft og kan enkelt gjøres hjemme. Vekstmekanismene har vært kjent siden 1950-tallet. Spontan dannelse av NW skjer ved hjelp av krystallgitterdefekter: dislokasjoner tilstede i visse retninger eller anisotropi av vekst av forskjellige krystallflater.
Etter fremskritt innen mikroskopi, har NW-vekst via skruedislokasjoner eller tvillinggrenser blitt demonstrert.
Khaidukov utviklet en metodologisk plattformfor reproduserbar syntese av nanokrystaller, som, når de bestråles med elektromagnetiske bølger med lav energi, sender ut høyere energifotoner etter en serie elektroniske overganger i atomer. I dette tilfellet kan spekteret av slik stråling innstilles.
- Åpning
En av prisene ble tildelt hodetlaboratorium ved Federal Research Center "Crystallography and Photonics" fra det russiske vitenskapsakademiet til Evgeny Khaidukova for utvikling av avansert teknologi på plattformen for anti-Stokes nanokrystaller.
Nanokrystallene syntetisert på denne måten harsøknadsutsikter på en rekke områder. For eksempel for sondering av biologiske prosesser i celler og for praktisk bruk i medisinsk diagnostikk og terapi. Spesielt tjente utviklingen som grunnlag for en ny metode for fotodynamisk terapi av melanom ved bruk av vitamin B2.
Spesielle proteiner av planter
En av prisene ble tildelt et team av St. Petersburg-forskere for oppdagelsen av amyloidproteiner i planter, som er ansvarlige for akkumulering av næringsstoffer inne i frø.
- Amyloid
Arkitektonisk er amyloid et ikke-forgrenende proteinfibriller som består av monomerer som hovedsakelig er forbundet med hydrogenbindinger mellom β-kjedene til intermolekylære β-ark plassert vinkelrett på fibrillens sideakse.
Denne varianten av fibrillstrukturen kalles"cross-β", og det er det mest universelle. β-sheets i en amyloid fibril kan være plassert parallelt med hverandre og i register (lignende aminosyrer til nabo-β-kjeder er plassert oppå hverandre og er forbundet med hydrogenbindinger).
Mindre vanlige amyloider med antiparallelorientering av β-kjeder. Fibriller av prion (smittsomt amyloidprotein) HET-s ascomycete Podospora anserina i form av β-helices har også et interessant foldingsalternativ.
- Struktur
Amyloid har en kompleks struktur.Hovedkomponenten er proteiner, blant hvilke både fibrillære (vevs)proteiner som kollagen og plasmaproteiner finnes - α- og γ-globuliner, fibrinogen.
Amyloidpolysakkarider er representert vedkondroitinsulfursyre og hyaluronsyre, heparin, neuraminsyre, med kondroitinsulfater som dominerer. Amyloid har antigene egenskaper; motstandsdyktig mot virkningen av mange enzymer, syrer, alkalier på grunn av styrken til bindingene mellom protein- og polysakkaridkomponentene.
- Åpning
Prisvinnerne var de første i verden som oppdaget i planter ogsymbiotiske bakterier har spesifikke funksjonelle proteiner - amyloider, som har en unik motstand mot virkningen av fordøyelsesenzymer og kan vedvare i årevis i det ytre miljø. De er tidligere funnet i bakterier, arkea, dyr og sopp, men det er første gang de er funnet i planter.
En spesiell fibrillær form for proteiner —amyloider - ble kjent for sin assosiasjon med en rekke sykdommer forårsaket av unormal proteinaggregering (amyloidose). Totalt er det mer enn 40 menneskelige sykdommer assosiert med amyloider, og de er svært vanskelige å behandle eller er helt uhelbredelige (diabetes, kreft, Alzheimers, og så videre).
Oppdagelsen av amyloidproteiner i planter ble mulig takket være bioinformatikkalgoritmen utviklet av forfatterne, som er den mest produktive sammenlignet med analoger.
Med sin hjelp, for første gang i verden, heleet sett med proteiner og det ble bestemt med høy nøyaktighet at lagringsproteiner av plantefrø, som er den viktigste komponenten i det menneskelige kostholdet, har en tendens til å danne amyloider. I tillegg til proteiner av symbiotiske bakterier, som er ansvarlige for deres interaksjon med planter.
Ondartede svulster
Evgenia Dolgov, Ekaterina Potter og AnastasiaProskurina fra Federal Research Center "Institute of Cytology and Genetics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences" ble tildelt prisen "for dannelsen av en ny ideologi i behandlingen av pasienter med ondartede svulster, basert på den tidskoordinerte virkning av innovative nukleinsyrepreparater og tverrbindende cytostatika." ;
Vinnerne har laget og testet to unike teknologier for behandling av svulster av forskjellige etiologier, basert på tidligere ukjente prinsipper.
- Panagen
Den første teknologien er bruken av stoffet "Panagen" basert på fragmentert dobbelttrådet DNA, koordinert med kjemoterapi.
Forskere har med hell gjennomført prekliniskstudier, I og II faser av kliniske studier "Panagena" i behandlingen av brystkreft. De beviste at stoffet ikke bare reduserer de negative effektene av cellegift, men også fremmer aktivering av antitumorimmunitet.
- Karanahan
Andre teknologi — «Karanahan»—er en unik metode for å velge et injeksjonsregime av et cytostatika som blokkerer celledeling og et DNA-basert medikament individuelt for hver tumor.
Som et resultat av den kombinerte handlingen av to aktivestoffer ødelegges tumorceller, inkludert tumorstamceller. Teknologien ble vellykket testet på eksperimentelle muse- og menneskesvulster.
Det kan være både et uavhengig behandlingsalternativ og en slags plattform for mer effektiv bruk av kreftmedisiner og teknologier.
Hjerne-datamaskin-grensesnitt
Vladimir Maksimenko fra "Innopolis University"(Tatarstan) prisen ble gitt for utvikling av invasive og ikke-invasive hjerne-datamaskingrensesnitt for overvåking av normal og patologisk hjerneaktivitet.
- NKI
Brain Computer Interface (NCI) (også kaltdirekte nevrale grensesnitt,hjernegrensesnitt,hjerne-datamaskin grensesnitt) er et system laget for utveksling av informasjon mellom hjernen og en elektronisk enhet (for eksempel en datamaskin).
I enveis grensesnitt, eksterne enheterkan enten motta signaler fra hjernen eller sende signaler til den (for eksempel etterligne netthinnen i øyet ved gjenoppretting av synet med et elektronisk implantat).
Toveis grensesnitt tillater hjernen ogeksterne enheter utveksler informasjon i begge retninger. Nevrodatamaskingrensesnittet er ofte basert på biofeedback-metoden.
- Dyreforsøk
Flere laboratorier klarte å registrere signalerfra hjernebarken hos aper og rotter for å kontrollere NCI under bevegelse. Apene styrte markøren på dataskjermen og ga instruksjoner om å utføre de enkleste handlingene til roboter som etterligner en hånd, mentalt og uten bevegelser. Andre studier med katter har sett på dechifrering av visuelle signaler.
- Åpning
Som et resultat utviklet forskeren en rekke matematiskemodeller av nevrale nettverk, samt tre nevro-datamaskin-grensesnitt ("hjerne-datamaskin"). De opprettede grensesnittene gjør det mulig å invasivt, det vil si ved hjelp av elektrisk stimulering, forebygge og blokkere anfall hos pasienter med epilepsi.
For eksempel kan denne metoden brukes når medisiner for å lindre et angrep er ineffektive.
I tillegg tillater grensesnittene ikke-invasivt, dadet er ingen penetrasjon gjennom kroppens ytre integrasjoner, for å simulere imaginær motoraktivitet og for å bestemme konsentrasjonen av oppmerksomhet, noe som er viktig for rehabilitering av pasienter etter hjerneslag, når de lærer skolebarn og så videre.
Les mer
Se på et bilde på 8 billioner piksler av Mars
Det bygges en kjernefysisk rakettmotor for flyreiser til Mars. Hvordan er det farlig?
Abort og vitenskap: hva vil skje med barna som skal føde