Metodisk plattform för reproducerbar syntes av nanokristaller
Morrhår nanokristall (NW), ofta kalladäven nanowhisker (från engelska nanowhisker) eller nanofilament, nanowire, samt nanorod är ett endimensionellt nanomaterial, vars längd avsevärt överstiger andra dimensioner, som i sin tur inte överstiger flera tiotals nanometer.
Det finns olika typer av NOC,
Det finns flera fundamentalt olikamekanismer för att erhålla endimensionella nanostrukturer, som kan delas in i metoder för att erhålla fria strukturer (till exempel tillväxtmekanismen "ånga - flytande - kristall") och använda metoder för plan teknik, liksom några andra.
- Tillväxtmekanism "ånga - flytande - kristall"
Den vanligaste tillväxtmekanismenhalvledar NWs är en ånga-flytande-kristallmekanism som demonstrerades 1964. Denna metod implementerar den epitaxiella tillväxten av NW genom kemisk ångavsättning eller molekylär stråleepitaxi.
För att göra detta avsätts först en tunn film av guld på ytan av substratet, som fungerar som en katalysator, varefter temperaturen i kammaren stiger och guldet bildar en rad droppar.
Ytterligare komponenter för tillväxt matashalvledarmaterial, såsom In- och P-element för tillväxt av InP NW. Effekten av aktivering med katalysatorpartiklar är att tillväxt på ytan under droppen sker många gånger snabbare än på den icke-aktiverade ytan, så att katalysatorfallet stiger över ytan och växer en morrhår under.
- Plana teknologimetoder
Ibland för att skapa endimensionella nanoobjekt,som också kallas NWs eller nanofilament, använder plana tekniker. Till exempel, med hjälp av fotolitografi och etsningsmetoder, skapas vertikala spår eller V-formade spår på ytan i vilken materialet avsätts. Samling i dessa räfflor eller räfflor bildar materialet så att säga endimensionella nanostrukturer i vertikal respektive horisontell riktning.
En annan metod för att erhålla endimensionella nanostrukturerär det på SOI-substratet med hjälp av foto— och elektronlitografi skapas ett maskskikt med ett mönster av önskat NW. Sedan etsas ytskiktet av kisel bort, genom detta skikt, så att endast kislet NW blir kvar på isolatorn. I vissa fall etsas isolatorn också bort från under NW, vilket lämnar fria nanostrukturer.
- Spontan tillväxt
Den enklaste metoden för att få NW-oxidmetall Detta är den vanliga uppvärmningen av metaller i luft och kan enkelt göras hemma. Tillväxtmekanismerna har varit kända sedan 1950-talet. Spontan bildning av NW sker med hjälp av kristallgitterdefekter: dislokationer närvarande i vissa riktningar eller tillväxtanisotropi av olika kristallytor.
Efter framsteg inom mikroskopi har NW-tillväxt via skruvdislokationer eller tvillinggränser visats.
Khaidukov utvecklade en metodologisk plattformför reproducerbar syntes av nanokristaller, som, bestrålas med elektromagnetiska vågor med låg energi, efter en serie elektroniska övergångar i atomer, återutsänder fotoner med högre energi. I detta fall kan spektrumet av sådan strålning ställas in.
- Öppning
Ett av priserna delades ut till chefenlaboratorium för Federal Research Center "Crystallography and Photonics" från Ryska vetenskapsakademien till Evgenia Khaidukova för utveckling av avancerad teknik på plattformen för anti-Stokes nanokristaller.
De nanokristaller som syntetiserats på detta sätt harapplikationsutsikter inom ett antal områden. Till exempel för att sondera biologiska processer i celler och praktisk tillämpning inom medicinsk diagnostik och terapi. Framför allt tjänade utvecklingen som grund för en ny metod för fotodynamisk terapi för melanom med användning av vitamin B2.
Speciella proteiner från växter
Ett av priserna delades ut till ett team av S:t Petersburg-forskare för upptäckten av amyloidproteiner i växter, som är ansvariga för ackumuleringen av näringsämnen inuti frön.
- Amyloid
Arkitektoniskt är amyloid ett icke-förgrenande proteinfibriller som består av monomerer som huvudsakligen är förbundna med vätebindningar mellan β-kedjorna av intermolekylära β-skivor belägna vinkelrätt mot fibrillens laterala axel.
Denna variant av fibrillstrukturen kallas"cross-β", och det är det mest universella. β-skivor i en amyloidfibrill kan vara placerade parallellt med varandra och i register (liknande aminosyror i angränsande β-kedjor är belägna ovanpå varandra och är förbundna med vätebindningar).
Amyloider med antiparallellorientering av β-kedjor. Fibriller av prion (infektiöst amyloidprotein) HET-s ascomycete Podospora anserina i form av β-helices har också ett intressant vikningsalternativ.
- Strukturera
Amyloid har en komplex struktur.Dess huvudkomponent är proteiner, bland vilka både fibrillära (vävnads)proteiner som kollagen och plasmaproteiner finns - α- och γ-globuliner, fibrinogen.
Amyloidpolysackarider representeras avkondroitinsvavelsyra och hyaluronsyra, heparin, neuraminsyra, med kondroitinsulfater som dominerar. Amyloid har antigena egenskaper; resistent mot verkan av många enzymer, syror, alkalier på grund av styrkan hos bindningarna mellan proteinet och polysackaridkomponenterna.
- Öppning
Pristagarna var de första i världen att upptäcka i växter ochsymbiotiska bakterier har specifika funktionella proteiner - amyloider, som har en unik resistens mot verkan av matsmältningsenzymer och kan kvarstå i flera år i den yttre miljön. De har tidigare hittats i bakterier, arkéer, djur och svampar, men det är första gången de har hittats i växter.
En speciell fibrillär form av proteiner —amyloider—blev kända för sin koppling till ett antal sjukdomar orsakade av onormal proteinaggregation (amyloidos). Totalt finns det mer än 40 mänskliga sjukdomar förknippade med amyloider, och de är mycket svåra att behandla eller är helt obotliga (diabetes, cancer, Alzheimers och så vidare).
Upptäckten av amyloidproteiner i växter blev möjlig tack vare den bioinformatikalgoritm som utvecklats av författarna, som är den mest produktiva jämfört med analoger.
Med sin hjälp, för första gången i världen, helaen uppsättning proteiner och det bestämdes med hög noggrannhet att lagringsproteiner från växtfrön, som är den viktigaste komponenten i den mänskliga kosten, har en tendens att bilda amyloider. Liksom proteiner av symbiotiska bakterier, som är ansvariga för deras interaktion med växter.
Maligna tumörer
Evgenia Dolgov, Ekaterina Potter och AnastasiaProskurina från Federal Research Center "Institute of Cytology and Genetics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences" tilldelades priset "för bildandet av en ny ideologi vid behandling av patienter med maligna tumörer, baserat på den tidskoordinerade verkan av innovativa nukleinsyraberedningar och tvärbindande cytostatika." ;
Pristagarna har skapat och testat två unika tekniker för behandling av tumörer av olika etiologier, baserat på tidigare okända principer.
- Panagen
Den första tekniken är användningen av läkemedlet "Panagen" baserat på fragmenterat dubbelsträngat DNA, koordinerat med kemoterapi.
Forskare har framgångsrikt genomfört preklinikstudier, I- och II-faser av kliniska prövningar "Panagena" vid behandling av bröstcancer. De bevisade att läkemedlet inte bara minskar de negativa effekterna av kemoterapi utan också främjar aktivering av antitumörimmunitet.
- Karanahan
Andra tekniken — "Karanahan"—är en unik metod för att välja en injektionsregim av ett cytostatika som blockerar celldelning och ett DNA-baserat läkemedel individuellt för varje tumör.
Som ett resultat av den kombinerade åtgärden av två aktivaämnen förstörs tumörceller, inklusive tumörstamceller. Tekniken testades framgångsrikt på experimentella mus- och mänskliga tumörer.
Det kan vara både ett oberoende behandlingsalternativ och en slags plattform för effektivare användning av cancerläkemedel och tekniker.
Hjärna-dator-gränssnitt
Vladimir Maksimenko från "Innopolis University"(Tatarstan) utdelades för utvecklingen av invasiva och icke-invasiva hjärn-dator-gränssnitt för övervakning av normal och patologisk hjärnaktivitet.
- NKI
Brain Computer Interface (NCI) (kallas ävendirekt neurala gränssnitt,hjärnans gränssnitt,hjärn-dator-gränssnitt) är ett system skapat för utbyte av information mellan hjärnan och en elektronisk enhet (till exempel en dator).
I enkelriktade gränssnitt, externa enheterkan antingen ta emot signaler från hjärnan eller skicka signaler till den (till exempel imitera ögats näthinna vid återställande av synen med ett elektroniskt implantat).
Dubbelriktade gränssnitt tillåter hjärnan ochexterna enheter utbyter information i båda riktningarna. Neurodatorns gränssnitt är ofta baserat på biofeedback-metoden.
- Djurförsök
Flera laboratorier lyckades spela in signalerfrån hjärnbarken hos apor och råttor för att kontrollera NCI under rörelse. Aporna styrde markören på datorskärmen och gav instruktioner för att utföra de enklaste åtgärderna för robotar som imiterar en hand, mentalt och utan några rörelser. Andra studier med katter har tittat på dechiffrera visuella signaler.
- Öppning
Som ett resultat utvecklade forskaren ett antal matematiskamodeller av neurala nätverk, samt tre neuro-dator-gränssnitt ("hjärn-dator"). De skapade gränssnitten gör det möjligt att invasivt, det vill säga med hjälp av elektrisk stimulering, förebygga och blockera anfall hos patienter med epilepsi.
Till exempel kan denna metod användas när medicinering för att lindra en attack är ineffektiv.
Dessutom tillåter gränssnitten icke-invasivt, dådet finns ingen penetration genom kroppens yttre delar, för att simulera imaginär motorisk aktivitet och för att bestämma koncentrationen av uppmärksamhet, vilket är viktigt för rehabilitering av patienter efter en stroke, när man undervisar skolbarn och så vidare.
Läs mer
Titta på en bild på 8 biljoner pixlar av Mars
En kärnkraftsmotor byggs för flygningar till Mars. Hur är det farligt?
Abort och vetenskap: vad kommer att hända med barnen som kommer att föda