Platforma metodologică pentru sinteza reproductibilă a nanocristalelor
Whiskers nanocristal (NW), adesea numitde asemenea, nanowhisker (din engleză nanowhisker) sau nanofilament, nanowire, precum și nanorod este un nanomaterial unidimensional, a cărui lungime depășește semnificativ alte dimensiuni, care, la rândul lor, nu depășesc câteva zeci de nanometri.
Există diferite tipuri de NOC,
Există mai multe fundamental diferitemecanisme pentru obținerea nanostructurilor unidimensionale, care pot fi împărțite în metode de obținere a structurilor libere (de exemplu, mecanismul de creștere „vapor - lichid - cristal”) și utilizarea metodelor tehnologiei plane, precum și a altora.
- Mecanism de creștere "vapori - lichid - cristal"
Cel mai comun mecanism de creștereNW-urile semiconductoare sunt un mecanism de vapori-lichide-cristale care a fost demonstrat în 1964. În această metodă, creșterea epitaxială a NW se realizează prin depunere chimică de vapori sau epitaxie cu fascicul molecular.
Pentru a face acest lucru, o peliculă subțire de aur este depusă mai întâi pe suprafața substratului, acționând ca un catalizator, după care temperatura din cameră crește, iar aurul formează o serie de picături.
Se alimentează alte componente pentru creșterematerial semiconductor, cum ar fi elementele In și P pentru creșterea InP NW. Efectul activării de către particulele de catalizator este că creșterea pe suprafața de sub picătură are loc de multe ori mai repede decât pe suprafața neactivată, astfel, picătura de catalizator se ridică deasupra suprafeței, crescând un mustat dedesubt.
- Metode de tehnologie plană
Uneori pentru a crea nanoobiecte unidimensionale,care sunt numite și NW-uri sau nanofilamente, folosesc tehnici de tehnologie plană. De exemplu, folosind metode de fotolitografie și gravare, pe suprafața în care este depus materialul sunt create șanțuri verticale sau șanțuri în formă de V. Colectând în aceste șanțuri sau șanțuri, materialul formează, parcă, nanostructuri unidimensionale în direcția verticală sau, respectiv, orizontală.
O altă metodă de obținere a nanostructurilor unidimensionaleeste că pe substratul SOI folosind foto— și litografia electronică, se creează un strat de mască cu un model de NW dorit. Apoi, prin acest strat, stratul de suprafață de siliciu este gravat, lăsând doar siliciul NW pe izolator. În unele cazuri, izolatorul este, de asemenea, gravat departe de sub NV, lăsând nanostructuri libere.
- Creștere spontană
Cea mai simplă metodă de obținere a oxidului NWmetal Aceasta este încălzirea obișnuită a metalelor în aer și se poate face cu ușurință acasă. Mecanismele de creștere sunt cunoscute încă din anii 1950. Formarea spontană a NW-urilor are loc cu ajutorul defectelor rețelei cristaline: luxații prezente în anumite direcții sau anizotropie de creștere a diferitelor fețe de cristal.
În urma progreselor în microscopie, a fost demonstrată creșterea NW prin dislocarea șuruburilor sau a granițelor gemene.
Khaidukov a dezvoltat o platformă metodologicăpentru sinteza reproductibilă a nanocristalelor, care, fiind iradiate cu unde electromagnetice cu energie redusă, după o serie de tranziții electronice în atomi, re-emit fotoni de energie mai mare. Mai mult, spectrul unei astfel de radiații poate fi reglat.
- Deschidere
Unul dintre premii a fost acordat capuluilaborator al Centrului Federal de Cercetare „Cristalografie și Fotonică” al Academiei Ruse de Științe către Evgeny Khaidukova pentru dezvoltarea tehnologiilor avansate pe platforma nanocristalelor anti-Stokes.
Nanocristalele sintetizate astfel auperspective de aplicare în mai multe domenii. De exemplu, pentru sondarea proceselor biologice în celule și pentru utilizarea practică în diagnosticarea și terapia medicală. În special, dezvoltarea a servit ca bază pentru o nouă metodă de terapie fotodinamică pentru melanom folosind vitamina B2.
Proteine speciale ale plantelor
Unul dintre premii a fost acordat unei echipe de oameni de știință din Sankt Petersburg pentru descoperirea proteinelor amiloide din plante, care sunt responsabile pentru acumularea de nutrienți în interiorul semințelor.
- Amiloid
Din punct de vedere arhitectural, amiloidul este o proteină neramificatăfibrile formate din monomeri legați în primul rând prin legături de hidrogen între lanțurile β ale foilor β intermoleculare situate perpendicular pe axa laterală a fibrilei.
Această variantă a structurii fibrilei se numește„cross-β”, și este cel mai universal. Foile β dintr-o fibrilă de amiloid pot fi amplasate paralel între ele și în registru (aminoacizii similari ai lanțurilor β învecinate sunt amplasați unul peste altul și sunt legați prin legături de hidrogen).
Amiloizi cu antiparalelorientarea lanțurilor β. Fibrilele prionice (proteina amiloidă infecțioasă) HET-s ascomicet Podospora anserina sub formă de helice β au, de asemenea, o opțiune de pliere interesantă.
- Structura
Amiloidul are o structură complexă.Componenta sa principală este proteinele, printre care se găsesc atât proteine fibrilare (țesuturi) precum colagenul, cât și proteinele plasmatice - α- și γ-globuline, fibrinogen.
Polizaharidele amiloide sunt reprezentate deacizi condroitinsulfuric și hialuronic, heparină, acid neuraminic, predominând sulfații de condroitin. Amiloidul are proprietăți antigenice; rezistent la actiunea multor enzime, acizi, alcaline datorita fortei legaturilor dintre componentele proteice si polizaharide.
- Deschidere
Laureații au fost primii din lume care au descoperit în plante șibacteriile simbiotice au proteine funcționale specifice - amiloizi, care au o rezistență unică la acțiunea enzimelor digestive și pot persista ani de zile în mediul extern. Au fost găsite anterior în bacterii, arhei, animale și ciuperci, dar aceasta este prima dată când au fost găsite în plante.
O formă fibrilă specială de proteine —amiloizi - au devenit cunoscuți pentru asocierea lor cu o serie de boli cauzate de agregarea anormală a proteinelor (amiloidoză). În total, există peste 40 de boli umane asociate cu amiloizii și sunt foarte greu de tratat sau sunt complet incurabile (diabet, cancer, Alzheimer etc.).
Descoperirea proteinelor amiloide în plante a devenit posibilă datorită algoritmului bioinformatic dezvoltat de autori, care este cel mai productiv în comparație cu analogii.
Cu ajutorul său, pentru prima dată în lume, întregulun set de proteine și s-a determinat cu mare precizie că proteinele de stocare a semințelor de plante, care sunt cea mai importantă componentă a dietei umane, au tendința de a forma amiloizi. La fel ca și proteinele bacteriilor simbiotice, care sunt responsabile pentru interacțiunile lor cu plantele.
Tumori maligne
Evgenia Dolgov, Ekaterina Potter și AnastasiaProskurina de la Centrul Federal de Cercetare „Institutul de Citologie și Genetică al Filialei Siberiei a Academiei Ruse de Științe” a primit premiul „pentru formarea unei noi ideologii în tratamentul pacienților cu tumori maligne, pe baza coordonării în timp. acțiunea preparatelor inovatoare de acid nucleic și a citostaticelor de reticulare.” ;
Laureații au creat și testat două tehnologii unice pentru tratamentul tumorilor de diferite etiologii, bazate pe principii necunoscute anterior.
- Panagen
Prima tehnologie este utilizarea medicamentului „Panagen” bazat pe ADN dublu catenar fragmentat, coordonat cu chimioterapie.
Oamenii de știință au condus cu succes preclinicastudii, fazele I și II ale studiilor clinice „Panagena” în tratamentul cancerului de sân. Au dovedit că medicamentul nu numai că reduce efectele negative ale chimioterapiei, ci promovează și activarea imunității antitumorale.
- Karanahan
A doua tehnologie — „Karanahan”—este o metodă unică pentru selectarea unui regim de injectare a unui citostatic care blochează diviziunea celulară și a unui medicament pe bază de ADN în mod individual pentru fiecare tumoră.
Ca rezultat al acțiunii combinate a două activesubstanțe, celulele tumorale sunt distruse, inclusiv celulele stem tumorale. Tehnologia a fost testată cu succes pe tumori experimentale la șoarece și la om.
Poate fi atât o opțiune de tratament independentă, cât și un fel de platformă pentru o utilizare mai eficientă a oricăror medicamente și tehnologii anticanceroase.
Interfață creier-calculator
Vladimir Maksimenko de la „Universitatea Innopolis”(Tatarstan) premiul a fost acordat pentru dezvoltarea de interfețe invazive și neinvazive creier-computer pentru monitorizarea activității cerebrale normale și patologice.
- NKI
Brain computer interface (NCI) (numită șiinterfață neuronală directă,interfața creierului,interfață creier-computer) este un sistem creat pentru schimbul de informații între creier și un dispozitiv electronic (de exemplu, un computer).
În interfețe unidirecționale, dispozitive externepoate fie să primească semnale de la creier, fie să îi trimită semnale (de exemplu, imitarea retinei ochiului la restabilirea vederii cu un implant electronic).
Interfețele bidirecționale permit creierului șidispozitivele externe schimbă informații în ambele direcții. Metoda biofeedback-ului este adesea utilizată în centrul interfeței neurocomputerului.
- Experimente pe animale
Mai multe laboratoare au reușit să înregistreze semnaledin cortexul cerebral al maimuțelor și șobolanilor pentru a controla NCI în timpul mișcării. Maimuțele au controlat cursorul pe ecranul computerului și au dat instrucțiuni pentru a efectua cele mai simple acțiuni roboților care imită o mână, mental și fără nici o mișcare. Alte studii care au implicat pisici au analizat descifrarea indicilor vizuali.
- Deschidere
Drept urmare, omul de știință a dezvoltat o serie de matematicămodele de rețele neuronale, precum și trei interfețe neuro-calculatoare („creier-calculator”). Interfețele create fac posibilă prevenirea și blocarea convulsiilor în mod invaziv, adică prin intermediul stimulării electrice, la pacienții cu epilepsie.
De exemplu, această metodă poate fi utilizată atunci când medicamentele pentru ameliorarea unui atac sunt ineficiente.
În plus, atunci interfețele permit non-invazivnu există penetrare prin tegumentele externe ale corpului, pentru a simula activitatea motorie imaginară și pentru a determina concentrația de atenție, care este importantă pentru reabilitarea pacienților după un accident vascular cerebral, atunci când se predă școlari etc.
Citeste mai mult
Uită-te la o imagine de 8 trilioane de pixeli a lui Marte
Un motor rachetă nucleară este construit pentru zborurile către Marte. Cum este periculos?
Avortul și știința: ce se va întâmpla cu copiii care vor naște