Выступления молодых ученых - лауреатов конкурса научно - исследовательских работ в форме научно - популярных статей перед школьниками - участниками очного тура VIII Всероссийской интернет - олимпиады "Нанотехнологии - прорыв в будущее" состоялись во время предолимпийских сборов. Каждый из молодых ученых опробовал свою тактику и после 10 минутного доклада - презентации ответил на "детские" вопросы школьников, которые, как известно, самые трудные.
Мария Ефремова (студентка 1 года магистратуры ФНМ МГУ) выступила с работой "Управление реакциями в организме человека при помощи магнитного поля – новый способ адресной доставки лекарств?".
Трудно себе представить, сколько раз за последние несколько десятилетий научное сообщество слышало такое словосочетание как «адресная доставка лекарств». И не случайно, так как эти магические три слова, реализованные на практике, могут совершить коренной переворот в современной медицине. По прогнозам бизнесменов, к 2018 году к реализации препаратов для адресной доставки лекарств должны приступить 19 компаний. Однако на сегодняшний день ни одна подобная методика в терапии заболеваний человека (по различным причинам) все еще не была осуществлена. Естественно, что значимость разработки новых способов адресной доставки лекарств, которые действительно будут иметь практическое применение в обозримом будущем, от этого только увеличивается.
Главную мысль работы можно выразить всего двумя предложениями. К поверхности магнитных частиц мы химически пришиваем белковые молекулы, затем помещаем полученные комплексы в переменное магнитное поле. При этом оно заставляет первоначально неупорядоченные магнитные моменты частиц ориентироваться в одну сторону (вызывая поворот самих частиц), что приводит к деформации растяжения, сжатия, скручивания прикрепленных к ним белковых молекул. Но как применить описанный эффект к управлению реакциями в организме? В этот момент нужно уточнить, что к поверхности магнитных частиц мы пришиваем не просто белковые молекулы, а молекулы фермента - и его поведением можно, соответственно, дистанционно управлять.
Работа написана на основе статей:
- Klyachko N.L., Sokolsky-Papkov M., Pothayee N., Efremova M.V., Gulin D.A., Pothayee N., Kuznetsov A.A., Majouga A.G., Riffle J.S., Golovin Y.I., Kabanov A.V. Change of the Enzyme Reaction Rate in Magnetic Nanosuspensions by Non-Heating Magnetic Field// Angewandte Chemie, 2012, V.51 (48), P. 12016–12019
- Головин Ю.И., Клячко Н.Л., Головин Д.Ю., Ефремова М.В., Самодуров А.А., Сокольски-Папков М., Кабанов А.В. Новый подход к управлению биохимическими реакциями в магнитной наносуспензии с помощью низкочастотного магнитного поля// Письма в ЖТФ, 2013, том 39, вып. 5, С. 24-32
Мария во время выступления использовала прием классического доклада - презентации.
Андрей Харченко (аспирант ФНМ МГУ) представил работу "Диэлектрические ленты – провода будущего".
Открытая в конце 80х годов высокотемпературная сверхпроводимость сегодня нашла свое практическое воплощение в виде сверхпроводящих лент 1го и 2го поколений. Использование таких материалов позволит изменить привычный вид электрических сетей: можно будет передавать электрический ток без резистивных потерь и с большей плотностью, а высоковольтные линии электропередач с характерной зоной отчуждения будут занимать заметно меньшие площади или, даже, проходить под землей. На основе таких лент изготавливают мощные электромоторы, магниты, магнитные подвесы, магнитные экраны и системы размагничивания. Для всех этих применений характерны либо их уникальность, либо резкое снижение массогабаритных показателей и энергозатрат. В работе были популярно изложены основы высокотехнологичного процесса получения тонкопленочных сверхпроводящих лент - сверхпроводников второго поколения.
Публикации по теме работы:
- Харченко А.В., Григорьев А.Н., Самойленков С.В., Кауль А.Р. Получение из раствора высокоориентированных пленок цирконата лантана – буферных слоев для сверхпроводящих лент на основе ВТСП // Докл. РАН. 2013. Т. 452. №4. С. 396-400.
- Родионов Д.П., Хлебникова Ю.В., Геврасьева И.В., Харченко А.В., Мойзых М.Е. Исследование методом обратно отраженных электронов условий формирования острой кубической текстуры в сплавах Fe-Ni // Деформация и разрушение материалов. 2013. № 11. С. 25-30.
- Kuzmina N., Ibragimov S., Makarevich A., Korolev V., Kharchenko A., Kardashov S., Martynova I. Chemical Solution Deposition of Ceria Textured Thin Films from Novel Mixed Ligand Metal-Organic Precursors // Chemistry of Materials. 2010. V. 22. P. 5803-5813.
- Makarevich A.M., Kharchenko A.V., Mankevich A.S., Tsymbarenko D.M., Korsakov I.E., Grigoriev A.N. Epitaxial LnNiO(3) (Ln = La, Pr, Nd, Sm) films from 4f-3d heterometallic complexes // Thin Solid Films. 2010. V. 518. No 16. P. 4696-4700.
- Мартынова И.А., Харченко А.В., Макаревич А.М., Ибрагимов С.А., Кузьмина Н.П. ВТСП-провода второго поколения: химическое осаждение буферных оксидных и фторидных покрытий из растворов новых металл-органических прекурсоров // Исследовано в России. 2011. Т. 57. С. 743-758.
- Kamkin N.N., Dement’ev A.I., Yaryshev N.G., Alikhanian A.S., Kharchenko A.V. Mass Spectrometric Study of the Thermodynamic Properties of Mixed[1]Ligand Mn(III) Complexes // Inorganic Materials. 2011. V. 47. No 3. P. 375-379.
Основой стратегии Андрея Харченко было использование демонстрационного эксперимента - был показал левитирующий ... в любом положении! .. сверхпроводящий паровозик. Школьники были в восторге.
Илья Росляков (аспирант ФНМ МГУ) показал рпботу "Неорганические соты из оксида алюминия ИЛИ как заставить поры “маршировать” стройными рядами".
“Это неправильные пчёлы! Совсем неправильные! И они, наверное, делают неправильный мёд!” (Вини-Пух)
Природа жестоко пошутила над медвежонком, заставив его добывать себе ужин в бою с бандой разъяренных жалящих насекомых. Но это не беда! Природа способна еще и не на такие чудеса. Например, она может создать прекрасную радугу после проливного дождя. Или вырастить весенний подснежник среди бескрайних снежных полей. Или играть солнечным зайчиком с маленьким котенком на крыльце дома. Или “насверлить” мириады отверстий в плоской алюминиевой фольге менее чем за сутки. И “насверлить” не абы как, а в строгом порядке, так что позавидовал бы любой, даже самый дисциплинированный и аккуратный пчелиный улей. Только соты эти будут не из воска, а из окиси алюминия. Да и маленькие очень – не одна пчела не пролезет. «А зачем же они тогда нужны? Что там хранить?» – спросит читатель. «Да и как вообще такое возможно?» – поддержит его второй. А очень просто! На эти и многие другие вопросы автор ответил в своем рассказе.
Основные статьи:
- Napolskii K.S., Roslyakov I.V., Eliseev A.A. et al. Long-range ordering in anodic alumina films: a microradian X-ray diffraction study // Journal of Applied Crystallography, 2010, 43, 531-538.
- Napolskii K.S., Roslyakov I.V., Eliseev A.A. et al. The kinetics and mechanism of long-range pores ordering in anodic films on aluminum // The Journal of Physical Chemistry C, 2011, 115, 23726-23731.
- Napolskii K.S., Roslyakov I.V., Romanchuk A.Yu., et al. Origin of long-range orientational pore ordering in anodic films on aluminum // Journal of Materials Chemistry, 2012, 22, 11922-11926.
- Roslyakov I.V., Eliseev A.A., Yakovenko E.V. et al. Longitudinal pore alignment in anodic alumina films grown on polycrystalline metal substrates // Journal of Applied Crystallography, 2013, 46, 1705-1710.
Основой стратегии Ильи Рослякова была свободная работа не только с проектором, но и доской, школьникам очень понравилось, что молодой ученый постарался свободно и просто объяснить очень сложные вопросы, не уходя в сторону от вопросов "детских".
Таисия Шекунова (студентка ФНМ МГУ) представила работу "Живая вода. Вперед в прошлое."
На дворе 2011 год. Внушаемая нам с детства любимыми героями мысль о вечно цветущем виде и бессмертии начала обретать смысл. Молодильные яблоки не кажутся уже такой сверхзадачей. Воплотились ведь в жизнь кажущиеся невероятными замыслы Жюля Верна. Бороздят космические просторы тысячи спутников, люди осваивают новые планеты. А это казалось просто красивой выдумкой! Косметология, несмотря на захватывающую дух рекламу, могла ненадолго подарить желаемое, но с каждым разом требуется все больше и больше подношений этому ненасытному божеству. Многие бьются над этой проблемой. Непросто изобрести кипящий чан, искупавшись в котором можно стать молодым и привлекательным, либо сотворить мертвую или живую воду. Интересные идеи поступают и от биологов, и от химиков, и от материаловедов. Хочется отметить, что весь этот ажиотаж связан с тем, что у человечества появилась некая волшебная палочка, открывшая, что одно и то же вещество на разных уровнях обладает разными свойствами. Неожиданно на арене появляется интересное соединение, обладающее рядом удивительных свойств… Это диоксид церия.
Основные работы:
- Иванова О.С., Шекунова Т.О., Иванов В.К., Щербаков А.Б., Попов А.Л., Давыдова Г.А., Селезнева И.И., Копица Г.П., Третьяков Ю.Д. / Одностадийный синтез коллоидных растворов диоксида церия для биомедицинского применения // Докл. Акад. наук. 2011. Т. 437. №5. С. 638-641.
- Ivanova O.S., Shekunova T.O., Ivanov V.K., Shcherbakov A.B., Popov A.L., Davydova G.A., Selezneva I.I., Kopitsa G.P., and Academician Tret’yakov Yu. D. One-stage synthesis of ceria colloid solutions for biomedical use// Doklady Chemistry (English translation of Doklady Akademii Nauk), 2011, V. 437, Part 2, P. 103-106, DOI: 10.1134/S0012500811040070
- Т.О. Шекунова, Д.О. Гиль, О.С. Иванова, В.К. Иванов, Ю.Д. Третьяков / Синтез, биологическая и фотокаталитическая активность золей диоксида церия, стабилизированных цитрат-ионом // Наносистемы: Физика, Химия, Математика. 2013.Т.4. №1. С.83-89.
Основой тактики Таисии Шекуновой было предельно популярное изложение материала и активная работа с аудиторией.
Екатерина Холодилова (студентка 1 курса НИ ИрГТУ) выступала с работой "Между расплавом и поликристаллом".
Нас окружает неимоверное количество различных материалов и веществ, и каждое из них обладает своей собственной, неповторимой структурой, и, как следствие, различными физическими и химическими свойствами. Но в природе нет идеальных веществ, как и нет идеальной внутренней структуры, лишенной по всему своему объему каких-либо дефектов. Вы наверняка знаете, что идеальный кристалл, имеющий однородную совершенную кристаллическую решетку, явление чрезвычайно редкое, являющееся своего рода идеализацией в кристаллографии и теории твердого тела. Наиболее близки к этому понятию нитевидные и бездислокационные кристаллы, но и они не лишены изъянов. Аналогично, редко встречается абсолютно аморфное состояние, зато примеров с наличием обоих типов структур не сосчитать. Даже, казалось бы, в однородном веществе есть микро и макро области кристалличности. Но почему, а, главное, каким образом, атомы перестраиваются, образуя определенные структуры, упорядочиваясь в веществе? Этот вопрос волновал и до сих пор волнует умы многих ученых мира. Но как же визуализировать эти перестройки? Как можно проследить развитие и изменение структуры в веществе, если она меняется с невероятной скоростью? Наглядной моделью могут стать аморфные металлические сплавы. Они обладают рядом преимуществ перед другими материалами. Несомненным преимуществом является большое количество возможных комбинаций состава сплавов и, как следствие, расширение диапазона свойств и спектра их применения.
Статьи, на основе которых написана научно-популярная статья:
Гаврилюк А.А., Семенов А.Л., Гаврилюк А.В., Голыгин Е.А., Гафаров А.Р., Просекин М.Ю., Просекина И.Г., Гаврилюк Б.В., Морозова Н.В., Моховиков А.Ю. Влияние температуры на ΔЕ – эффект в аморфных металлических лентах Fe67Co10Cr3Si5B15 // Материаловедение. – 2013. - №3.
Во время своего доклада Екатерина Холодилова постоянно теребила аудиторию наводящими вопросами, поэтому школьники, ко своему удовольствию, сами себе все достаточно быстро прояснили.
Дзамукова Мария (студентка 4-го курса Института фундаментальной медицины и биологии, Казанский (Приволжский) федеральный университет) рассказала, как развивается наука на пути к наноапгрейту органов.
Что я делаю? Я пытаюсь создать запчасти человеческого организма – ткани и даже органы. Зачем? Затем чтобы можно было заменять их у больного человека. Как, например, в неисправном автомобиле. Вы скажете, что это и так уже давно делают! Да действительно, пересаживают печень, почки, легкие, сердце и даже лицо! Но, не забывайте, что пересаживают чужие донорские органы и против них иммунитет сразу начинает войну на отторжение. Я же говорю о создании дубликатов собственных, т.е. родных органов! Для таких органов вопрос о приживании не будет стоять вообще.
Вот тут то и начинается, предложенный мною, метод послойной тканевой инженерии! Дело в том, что я научилась управлять человеческими клетками, в буквальном смысле. Теперь, они собираются там, где мне нужно в считанные секунды. Как? Очень просто. С помощью магнита. Но разве клетки притягиваются к магниту, спросите вы? Обычные клетки, конечно нет. А вот если их предварительно «обвалять» наночастицами из оксида железа, то да! Клетки начинают слушаться магнита и идти за ним.
Статьи:
- Maria R.Dzamukova. A Direct Technique for Magnetic Functionalization of Living Human Cells / Maria R. Dzamukova, Alsu I. Zamaleeva, Dilara G. Ishmuchametova, Yuri N. Osin, Andrey P. Kiyasov, Danis K. Nurgaliev, Olga N. Ilinskaya, and Rawil F. Fakhrullin // Langmuir, - 2011, -Р. 14386–14393.
- Ekaterina A. Naumenko. Magnetically Functionalized Cells: Fabrication, Characterization, and Biomedical Applications / E.A. Naumenko, M.R. Dzamukova, R.F. Fakhrullin // Willey-VCH, - V. 1, - 2013. In proof.
- Maria R.Dzamukova. Polymer-stabilised magnetic nanoparticles do not affect the viability of magnetically-functionalised cells / M.R. Dzamukova, E.A. Naumenko, E.Y. Hamzina, R.A. Dzamukov, P.A. Shilyagin, O.N. Iliinskaya, R.F. Fakhrullin // Cell transplantation and tissue engineering, -2012, -V. 3, -P. 52-56.
- Maria R.Dzamukova. Surface-modified magnetic human cells for scaffold-free tissue engineering / Maria R. Dzamukova, Ekaterina A. Naumenko, Natalya I. Lannik and Rawil F. Fakhrullin // Biomater. Sci., - 2013, -P. 810-813.
Мария Дзамукова поразила школьников простотой и гениальностью предложенной идеи и подтвердила ее эффективность рассказом о собственных, весьма необычных, экспериментах с живыми клетками в магнитной шубе из наночастиц.
Как приглашенные лектора, молодые ученые получили гонорары от 3 до 38 тысяч рублей в зависимости от результатов голосования, которые учитывали только мнение самих слушателей - школьников. Илья Росляков был удостоен премии имени академика Ю.Д.Третьякова как молодой и талантливый исследователь - популяризатор науки.
Удачи всем в дальнейшем!
