Metodická platforma pre reprodukovateľnú syntézu nanokryštálov
Whiskery nanokryštál (NW), často tzvaj nanowhisker (z angl. nanowhisker) alebo nanofilament, nanowire, ako aj nanorod je jednorozmerný nanomateriál, ktorého dĺžka výrazne prevyšuje ostatné rozmery, ktoré zasa nepresahujú niekoľko desiatok nanometrov.
Existujú rôzne typy NOC,
Existuje niekoľko zásadne odlišnýchmechanizmy na získanie jednorozmerných nanostruktúr, ktoré možno rozdeliť na spôsoby získavania voľných štruktúr (napríklad rastový mechanizmus „para - kvapalina - kryštál“) a pomocou metód planárnej technológie, ako aj niektoré ďalšie.
- Rastový mechanizmus "para - kvapalina - kryštál"
Najbežnejší mechanizmus rastusemiconductor NWs je mechanizmus pary a kvapalných kryštálov, ktorý bol demonštrovaný už v roku 1964. Táto metóda implementuje epitaxný rast NW chemickým vylučovaním z pár alebo epitaxou molekulárneho lúča.
Na tento účel sa na povrch substrátu najskôr nanesie tenký film zlata, ktorý pôsobí ako katalyzátor, potom teplota v komore stúpne a zlato vytvorí pole kvapiek.
Napájajú sa ďalšie zložky pre rastpolovodičový materiál, ako sú In a P prvky na rast InP NW. Účinok aktivácie časticami katalyzátora spočíva v tom, že rast na povrchu pod kvapkou nastáva mnohokrát rýchlejšie ako na neaktivovanom povrchu, takže kvapka katalyzátora stúpa nad povrchom a rastie pod ním fúzy.
- Metódy planárnej technológie
Niekedy na vytvorenie jednorozmerných nanoobjektov,ktoré sa tiež nazývajú NW alebo nanofilamenty, využívajú techniky planárnej technológie. Napríklad pomocou metód fotolitografie a leptania sa na povrchu, do ktorého sa ukladá materiál, vytvoria zvislé drážky alebo drážky v tvare V. Zhromažďovaním v týchto drážkach alebo drážkach materiál vytvára akoby jednorozmerné nanoštruktúry vo vertikálnom alebo horizontálnom smere.
Ďalšia metóda na získanie jednorozmerných nanoštruktúrje, že na substráte SOI pomocou foto— a elektrónovej litografii sa vytvorí maskovacia vrstva so vzorom požadovaného NW. Potom sa cez túto vrstvu odleptá povrchová vrstva kremíka a na izolátore zostane iba kremík NW. V niektorých prípadoch je izolátor vyleptaný aj zospodu SZ, pričom ponecháva voľné nanoštruktúry.
- Spontánny rast
Najjednoduchší spôsob získania NW oxiduohrievanie kovov Ide o zvyčajné ohrievanie kovov na vzduchu a možno ho ľahko vykonať doma. Mechanizmy rastu sú známe už od 50. rokov 20. storočia. Spontánna tvorba NW nastáva pomocou defektov kryštálovej mriežky: dislokácií prítomných v určitých smeroch alebo anizotropie rastu rôznych plôch kryštálov.
Po pokrokoch v mikroskopii bol preukázaný rast NW prostredníctvom skrutkových dislokácií alebo dvojitých hraníc.
Khaidukov vyvinul metodickú platformuna reprodukovateľnú syntézu nanokryštálov, ktoré sú ožarované nízkoenergetickými elektromagnetickými vlnami po sérii elektronických prechodov v atómoch a znovu emitujú fotóny s vyššou energiou. Okrem toho je možné vyladiť spektrum takéhoto žiarenia.
- Otvorenie
Jedna z cien bola udelená vedúcemulaboratórium Federálneho výskumného centra „Kryštalografia a fotonika“ Ruskej akadémie vied pre Evgeny Khaidukova pre vývoj pokrokových technológií na platforme anti-Stokesových nanokryštálov.
Takto syntetizované nanokryštály majúvyhliadky na uplatnenie v mnohých oblastiach. Napríklad na sondovanie biologických procesov v bunkách a praktické využitie v lekárskej diagnostike a terapii. Vývoj predovšetkým poslúžil ako základ pre novú metódu fotodynamickej terapie melanómu s použitím vitamínu B2.
Špeciálne bielkoviny rastlín
Jednu z cien získal tím vedcov z Petrohradu za objav amyloidných proteínov v rastlinách, ktoré sú zodpovedné za hromadenie živín vo vnútri semien.
- Amyloid
Architektonicky je amyloid nerozvetvený proteínfibrily pozostávajúce z monomérov spojených predovšetkým vodíkovými väzbami medzi β-reťazcami medzimolekulových β-listov umiestnených kolmo na bočnú os fibríl.
Tento variant štruktúry vlákien sa nazýva„cross-β“ a je najuniverzálnejšia. β-listy v amyloidnej fibrile môžu byť umiestnené navzájom paralelne a v registri (podobné aminokyseliny susedných β-reťazcov sú umiestnené nad sebou a sú spojené vodíkovými väzbami).
Amyloidy s antiparalelneorientácia β-reťazcov. Fibrily priónu (infekčný amyloidný proteín) HET-s ascomycete Podospora anserina vo forme β-helixov majú tiež zaujímavú možnosť skladania.
- Štruktúra
Amyloid má zložitú štruktúru.Jeho hlavnou zložkou sú proteíny, medzi ktorými sa nachádzajú ako fibrilárne (tkanivové) proteíny ako kolagén, tak aj plazmatické proteíny – α- a γ-globulíny, fibrinogén.
Amyloidné polysacharidy sú zastúpenékyselina chondroitínsírová a hyalurónová, heparín, kyselina neuramínová, s prevahou chondroitín sulfátov. Amyloid má antigénne vlastnosti; odolná voči pôsobeniu mnohých enzýmov, kyselín, zásad vďaka sile väzieb medzi proteínovou a polysacharidovou zložkou.
- Otvorenie
Laureáti ako prví na svete objavili v rastlinách asymbiotické baktérie majú špecifické funkčné bielkoviny – amyloidy, ktoré majú jedinečnú odolnosť voči pôsobeniu tráviacich enzýmov a dokážu roky pretrvávať vo vonkajšom prostredí. Predtým sa našli v baktériách, archeách, zvieratách a hubách, ale toto je prvýkrát, čo sa našli v rastlinách.
Špeciálna fibrilárna forma bielkovín —amyloidy – sa stali známymi pre svoju súvislosť s množstvom chorôb spôsobených abnormálnou agregáciou proteínov (amyloidóza). Celkovo je s amyloidmi spojených viac ako 40 ľudských chorôb, ktoré sa veľmi ťažko liečia alebo sú úplne neliečiteľné (cukrovka, rakovina, Alzheimer a pod.).
Objavenie amyloidných proteínov v rastlinách bolo možné vďaka bioinformatickému algoritmu vyvinutému autormi, ktorý je v porovnaní s analógmi najproduktívnejší.
S jeho pomocou, po prvýkrát na svete, celýsúbor bielkovín a s vysokou presnosťou sa stanovilo, že zásobné bielkoviny zo semien rastlín, ktoré sú najdôležitejšou zložkou ľudskej stravy, majú tendenciu vytvárať amyloidy. Rovnako ako proteíny symbiotických baktérií, ktoré sú zodpovedné za ich interakcie s rastlinami.
Zhubné nádory
Evgenia Dolgov, Ekaterina Potter a AnastasiaProskurina z Federálneho výskumného centra „Ústav cytológie a genetiky Sibírskej pobočky Ruskej akadémie vied“ získal cenu „za formovanie novej ideológie v liečbe pacientov so zhubnými nádormi na základe časovo koordinovanej pôsobenie inovatívnych prípravkov nukleových kyselín a zosieťujúcich cytostatík.“ ;
Laureáti vytvorili a otestovali dve unikátne technológie na liečbu nádorov rôznej etiológie založené na doteraz neznámych princípoch.
- Panagen
Prvou technológiou je použitie lieku "Panagen" na báze fragmentovanej dvojvláknovej DNA, koordinovanej s chemoterapiou.
Vedci úspešne vykonali predklinické testyštúdie, I. a II. fáza klinických skúšok "Panagena" v liečbe rakoviny prsníka. Dokázali, že liek nielenže zmierňuje negatívne účinky chemoterapie, ale podporuje aj protinádorovú imunitu.
- Karanahan
Druhá technológia — „Karanahan“—je unikátna metóda na výber injekčného režimu cytostatika, ktoré blokuje delenie buniek a liečiva na báze DNA individuálne pre každý nádor.
V dôsledku spoločného pôsobenia dvoch aktívnychlátok sa ničia nádorové bunky, vrátane nádorových kmeňových buniek. Technológia bola úspešne testovaná na experimentálnych myších a ľudských nádoroch.
Môže to byť nezávislá možnosť liečby aj akási platforma pre efektívnejšie využitie akýchkoľvek protirakovinových liekov a technológií.
Rozhranie mozog-počítač
Vladimír Maksimenko z „University Innopolis“(Tatarstan) bola cena udelená za vývoj invazívnych a neinvazívnych rozhraní mozog-počítač na sledovanie normálnej a patologickej aktivity mozgu.
- NKI
Mozgové počítačové rozhranie (NCI) (tiež nazývanépriame neurálne rozhranie,mozgové rozhranie,rozhranie mozog-počítač) je systém vytvorený na výmenu informácií medzi mozgom a elektronickým zariadením (napríklad počítačom).
V jednosmerných rozhraniach externé zariadeniamôže buď prijímať signály z mozgu, alebo doň vysielať signály (napríklad napodobňovanie sietnice oka pri obnovení videnia pomocou elektronického implantátu).
Obojsmerné rozhrania umožňujú mozgu aexterné zariadenia si vymieňajú informácie oboma smermi. Metóda biofeedbacku sa často používa v srdci neuro-počítačového rozhrania.
- Pokusy na zvieratách
Niekoľkým laboratóriám sa podarilo zaznamenať signályz mozgovej kôry opíc a potkanov na kontrolu NCI počas pohybu. Opice ovládali kurzor na obrazovke počítača a dávali pokyny na vykonávanie najjednoduchších akcií robotom, ktorí mentálne a bez akýchkoľvek pohybov napodobňovali ruku. Ďalšie štúdie týkajúce sa mačiek sa zaoberali dešifrovaním vizuálnych podnetov.
- Otvorenie
V dôsledku toho vedec vyvinul množstvo matematickýchmodely neurónových sietí, ako aj tri rozhrania neuro-počítač („mozog-počítač“). Vytvorené rozhrania umožňujú invazívne, teda pomocou elektrickej stimulácie predchádzať a blokovať záchvaty u pacientov s epilepsiou.
Napríklad táto metóda sa môže použiť, keď sú lieky na zmiernenie záchvatu neúčinné.
Rozhrania navyše umožňujú neinvazívne použitienedochádza k prieniku vonkajšou pokožkou tela, k simulácii imaginárnej motorickej činnosti a k určeniu koncentrácie pozornosti, ktorá je dôležitá pre rehabilitáciu pacientov po mozgovej príhode, pri výučbe školákov atď.
Čítaj viac
Pozerajte sa na 8 biliónov pixelov z Marsu
Pre lety na Mars sa stavia jadrový raketový motor. Ako je to nebezpečné?
Potraty a veda: čo sa stane s deťmi, ktoré budú rodiť