Бактерии из ила смогут производить белки не только на метане, но и на метаноле

Микроорганизмы — едва ли не самые конкурентоспособные существа на Земле, и все благодаря их способности к узкой специализации по типу питания. Одна из таких групп — метанотрофы, использующие как источник энергии и углерода для построения своих клеток метан. Человек смог приспособить их под свои нужды: эти бактерии используют в биореакторах при производстве кормового белка и питательных добавок для скота и водных животных.

Чаще всего применяют Methylococcus capsulatus — шарообразные одиночные или парные бактерии, способные быстро расти на метане и содержащие до 70% белка в своих клетках. Вместе с тем их довольно сложно улучшить путем генной инженерии, и выращивание в лаборатории тоже нетривиально. Альтернативой этому известному виду могут стать менее капризные метанотрофы, способные получать углерод и энергию из спирта метанола.

Однако ученым из ФИЦ Биотехнологии РАН🏛 и Пущинского научного центра биологических исследований РАН удалось получить из активного ила городских очистных сооружений новый изолят Methylococcus capsulatus, который способен расти на этом спирте. Выделенный штамм назвали MIR. Изучение свойств этого штамма в лаборатории показало, что, в отличие от подавляющего большинства других метилококков, он хорошо растет на метаноле в диапазоне концентраций от 0,05 до 3,5%. Почему так происходит — еще предстоит понять авторам. Для этого потребуется сравнить геном нового штамма с уже известными и найти целевой ген.

📑Работа опубликована в журнале Microbiology Resource Announcements

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/467
#новости

Паразит помог быстрее и лучше заживить кожные раны

Восстановление поврежденных кожных покровов — естественный биологический процесс, который включает четыре последовательных стадии: гемостаз, или остановку кровотечения с участием тромбоцитов; инфильтрацию, при которой в место ранения мигрируют основные иммунные клетки нашего организма; пролиферацию, то есть формирование новых кровеносных сосудов и увеличение количества клеток, которые будут ответственны за закрытие раны; и, наконец, ремоделирование — наиболее длительную финальную фазу заживления раны. Однако при некоторых патологических состояниях возникают хронически незаживающие раны, которые легко инфицируются и причиняют серьезный дискомфорт. Терапия подобных состояний затруднительна, и потому разработка новых подходов к лечению крайне актуальна.

На сегодняшний день в качестве средств, способствующих заживлению ран, используют различные гели из растительных компонентов, природные полисахариды, создающие своеобразный каркас для клеток, а также биоактивные пептиды. Последние, как оказалось, могут выделять плоские черви Opisthorchis felineus, вызывающие описторхоз — поражения органов пищеварительной системы — у рыбоядных млекопитающих. Недавние исследования показали, что эпителий, поврежденный питающимся паразитом, постоянно восстанавливается. Более того, в области дефекта также снижается уровень острого воспаления и активируется формирование новых кровеносных сосудов.

Ученые из Института цитологии и генетики Сибирского отделения РАН с коллегами проверили способность белков, полученных из паразита Opisthorchis felineus, заживлять кожные раны у мышей. Для этого авторы выделили из червей их секреторный продукт, а также приготовили на основе паразитов лизат — препарат из разрушенных клеток. 70 мышей, участвовавших в эксперименте, разделили на контрольную и экспериментальную группы. Всем животным наносили поверхностные раны и обрабатывали их каждые три дня — обеззараживали, наносили изучаемые препараты и закрывали при помощи спрея-пластыря.

В результате исследователи показали, что лизат и секреторный продукт паразита через десять дней достоверно снизили площадь раны у мышей более чем на 20% в сравнении с контролем. Также на седьмой и десятый день эксперимента авторы взяли образцы поврежденной кожи и изучили их комплексным методом, включающим гистологическое исследование и оценку активности генов. Оказалось, что в экспериментальных группах животных стадии восстановления ткани проходили быстрее, уровень воспаления снизился, и заживление шло без образования рубцов. Благодаря такой «правильной» регенерации на месте повреждения не останется шрамов, и новообразованная ткань будет выполнять все функции исходной.

Работа опубликована в журнале 📕Scientific Reports (IF = 5.00)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/469
#новости

Впервые описаны свойства невозможного железо-медного сплава

Функционально-градиентные материалы — новые сплавы, состоящие из прочных «каркасных» зерен и подвижной металлической связки и по сути являющиеся композитами. Такое строение обеспечивает специфическое распределение в них содержания определенных компонентов и, как следствие, свойств, а еще они гораздо эффективнее реализуют полезные характеристики компонентов, чем при обычном смешении. Это делает функционально-градиентные материалы очень перспективными при решении задач, когда важно обеспечить именно плавный переход между свойствами в толще изделия: например, достаточно твердый резец, тем не менее, обладающий достаточно высокой ударной вязкостью, то есть способный сопротивляться разрушению при динамических нагрузках.

В новой работе исследователи Сколковского института науки и технологий 🏛 с коллегами из Санкт-Петербургского государственного морского технического университета изготовили и изучили новые сплавы стали и бронзы. Первая жаростойкая, но может перегреваться, тогда как вторая хорошо отводит излишнее тепло. Учитывая другие термомеханические свойства, системы сплавов меди и железа видятся очень привлекательными в аэрокосмической промышленности, для изготовления паровых турбин, элементов атомных электростанций. Однако непосредственно смешать эти компоненты, например, лазерным напылением, нельзя из-за сильного различия их характеристик. Авторы решили эту проблему: они использовали технологию 3D-печати с прямым нанесением материала. Порошкообразные ингредиенты сплавляются лазером и смешиваются непосредственно в той точке изделия, которую в конкретный момент времени печатает прибор.

Коллектив совместил бронзу и сталь двумя разными способами. Во-первых, были получены так называемые квазигомогенные сплавы, в которых два исходных материала сравнительно равномерно перемешаны. Во-вторых, были напечатаны «сэндвичные» структуры, состоящие из чередующихся 0,25-миллиметровых слоев бронзы и стали. Кроме того, варьировалось соотношение между двумя составляющими: 50 и 75% бронзы к 50 и 25% стали соответственно. Изучалось и влияние состава самой бронзы: были испытаны алюминиевая, хромистая и оловянистая бронзы. В ходе исследования подтвердилось, что составляющие нового железомедного сплава хорошо смешиваются и не образуется дефектов. Также были изучены структурные и механические свойства сплава.

Работа опубликована в журнале 📕Materials and Design (IF = 9.42)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/470
#новости

Отдел синхротронных экспериментальных станций

📍Организация: НИЦ Курчатовский институт🏛
⚛️Области науки: Синхротронные исследования

Чем мы занимаемся:
Сегодня Курчатовский источник синхротронного излучения "КИСИ-Курчатов" — это уникальная научная установка класса "мегасайенс", единственный специализированный источник синхротронного излучения на всем постсоветском пространстве. Современный "КИСИ-Курчатов" является центром коллективного пользования, междисциплинарной установкой, на которой одновременно проводятся исследования в области нанодиагностики, биотехнологий и живых систем, материаловедения, метрологии, изучаются объекты культурного наследия и другие. На сегодняшний день на "КИСИ-Курчатов" работает 16 экспериментальных исследовательских станций разной направленности. Идет модернизация существующих экспериментальных линий и вводятся в эксплуатацию новые станции.

👇🏻Подробнее на странице лаборатории
https://colab.ws/labs/403

#лаборатории

Ученые выяснили, какая форма древесного топлива эффективнее разгорается

Тренд на разработку более «зеленых» технологий и подходов захватил все направления науки, особенно химию и энергетику. В случае последней говорят о внедрении возобновляемых источников, которые должны вытеснить традиционное углеродное топливо. Однако сейчас предлагаемые альтернативы не способны обеспечить нарастающий запрос на электричество. В итоге получение энергии путем сжигания угля и древесины остается наиболее надежным и доступным подходом, от которого навряд ли удастся отказаться полностью даже в будущем. И тем не менее, важно использовать такое топливо как можно рациональнее.

Сотрудники Национального исследовательского Томского политехнического университета 🏛 экспериментально выяснили, как форма и размер древесных частиц влияет на особенности их горения. Поскольку на измельчение дерева уходит много электричества, нужно найти баланс между этой затратой и эффективностью сгорания топлива. Авторы исследовали три формы древесных частиц: прямоугольный параллелепипед, куб и пластина. Они сжигали их в специальной установке в диапазоне температур от 636 до 1036°С и регистрировали время задержки воспламенения — то есть как быстро после начала термического воздействия частица загорится, — а еще фиксировали на камеру особенности их воспламенения.

Эксперимент показал, что частицы разгорались по-разному. Так, при относительно низких температурах у кубов сначала прогреваются и воспламеняются ребра (в целом такие частицы разгораются дольше всего), у параллелепипедов — торцы, а у пластин — вся поверхность. С ростом температуры форма и размер уже влияют гораздо меньше. Также интересно, что задержка воспламенения параллелепипедов меняется нелинейно в зависимости от объема частицы: сначала растет, а потом убывает. Это объясняется особенностями движения газообразных продуктов горения на начальных этапах.

Результаты авторов помогут при разработке наиболее эффективных камер для сжигания отходов лесозаготовок разной формы.

Работа опубликована в журнале 📕Renewable Energy (IF = 8.63)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/472
#новости

Биологи выяснили, почему после химиотерапии может возникать новая опухоль

Сотрудники МГУ🏛 с коллегами из Института биологии гена РАН🏛, Первого МГМУ имени И.М. Сеченова и Венского медицинского университета детально изучили факторы, приводящие к хромосомным транслокациям – переносам участков хромосом на другие, негомологичные хромосомы. Такие транслокации зачастую возникают при химиотерапии опухолей и приводят к развитию других онкологических заболеваний в частности, лейкозов (рак крови).

О механизмах, определяющих какие именно хромосомные перестройки возникнут в клетках после возникновения разрывов ДНК, существуют две гипотезы. Первая постулирует, что транслокации обычно возникают между локусами – участками хромосом, которые находятся близко друг к другу в ядре. Во второй гипотезе определяющим фактором для транслокаций считают вызванную двуцепочечными разрывами ДНК подвижность, позволяющую встретиться любым локусам из двух разных хромосом.

Ранее не было известно, что определяет, какая именно транслокация произойдет. Ученые выяснили, что в этом процессе важную роль играет расхождение концов ДНК в месте разрыва. Полученные результаты можно будет использовать для снижения побочных эффектов противораковой терапии.

Работа опубликована в журнале 📕International Journal of Molecular Sciences (IF = 6.21)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/473
#новости

Чернила на основе оксида олова стали основой детекторов спирта

Диоксид олова привлекает внимание ученых в качестве материала для прозрачных электродов, как широкозонный полупроводник и прочее. Кроме того, он обладает достаточно высокой чувствительностью к разнообразным веществам, и поэтому может применяться как компонент газовых сенсоров.

Изготовить нанопорошки и затем пленки диоксида олова для подобных устройств можно разнообразными способами, но все они имеют недостатки. Ученые из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН🏛, Московского физико-технического института🏛, НИУ ВШЭ🏛, Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева изучили перспективный подход — сольвотермический синтез наноразмерного диоксида олова при атмосферном давлении. Затем они применили его применения для изготовления пленки методом микроэкструзионной печати.

Авторы по каплям добавляли ацетилацетоната олова в ацетилацетоне к разбавленному этанолу при перемешивании и нагревании, и в результате последующего центрифугирования и очистки получили порошок из наночастиц оксида олова. На основе последнего были изготовлены чернила для 3D-принтера, ими на поверхности подложки из оксида алюминия напечатали пленку. Она оказалась немного толще, чем размер исходных частиц, но все равно сохранила наноструктуру. 

Ученые продемонстрировали чувствительность сенсора с использованием такой пленки при определении паров спирта в образцах. Так, они смогли выявить этанол при его концентрации от 0,04% при рабочей температуре 200°C. Примечательно, что чувствительность возрастала с увеличением влажности среды, что обычно нехарактерно для такого типа сенсоров. Хотя пока нет однозначного объяснения этому феномену, авторы связывают его с интенсивными поверхностными реакциями между этанолом, адсорбированным кислородом и гидроксильными группами (результат взаимодействия воды и оксида олова).

Так, авторы продемонстрировали эффективность синтеза наночастиц оксида олова сольвотермическим методом при атмосферном давлении, что оказывается проще и безопаснее, чем обычные подходы, требующие больших давлений и сложного дорогого оборудования. Высокая чувствительность полученных также довольно несложным методом сенсоров позволит использовать их в разных областях, а относительно низкая рабочая температура обеспечит их долгую эксплуатацию.

Работа опубликована в журнале 📕Sensors (IF = 3.85)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/475
#новости

Математики нашли в эксперименте скрытый объект, выводящий систему из равновесия

Сотрудники Санкт-Петербургского государственного университета🏛, Института проблем машиностроения РАН, регионального отделения Института радиотехники и электроники 🏛, Саратовского государственного технического университета вместе с иностранными коллегами, среди которых — профессор кафедры электротехники и компьютерных наук Калифорнийского университета в Беркли Леон Чуа, разработали экспериментальную методику, с помощью которой поставили точку в вопросе существования скрытых аттракторов в реальном радиофизическом эксперименте.

Впервые были продемонстрированы прямые доказательства существования скрытого хаотического аттрактора. Этот объект — своего рода спрятанная область притяжения — выводит системы из состояния равновесия, делая их поведение непредсказуемым.

Результаты работы, поддержанной грантами Российского научного фонда (РНФ) и опубликованной на страницах журнала Nonlinear Dynamics, и развиваемая в ней теория скрытых колебаний позволят создать более эффективные и безопасные способы управления разнообразными инженерными механизмами, например турбинами ГЭС, и предсказывать природные и техногенные катастрофы.

Работа опубликована в журнале 📕Nonlinear Dynamics (IF = 5.74)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/474
#новости

Лаборатория оптических явлений в сегнетоэлектрических и магнитных кристаллах

📍Организация: Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН🏛
🧑🏻‍🔬Области науки: Магнетизм, Оптика, Нанофотоника

Чем мы занимаемся:
Области исследования и научные тематики: линейная и нелинейная магнитооптика; оптика полупроводниковых наноразмерных магнитных структур; оптика наноразмерных слоистых магнитных структур; оптика тонкоплёночных и объёмных сегнетоэлектрических структур; диэлектрические исследования магнитных структур и объёмных материалов; сверхбыстрая спектроскопия с временным разрешением; магнитные фазовые переходы.

🔬Направления исследований:

— Нелинейная оптическая спектроскопия

— Фемтосекундная спиновая динамика

— Оптическая поляриметрия

👇🏻Подробнее на странице лаборатории
https://colab.ws/labs/407

#лаборатории

#конференции

📌XXIV Международная научно-практическая конференция студентов и молодых ученых «Химия и химическая технология в XXI веке»

🏛Место проведения — Томск, Томский политехнический университет🏛;
🗓Даты проведения — 15-19 мая 2023;
⏰Сроки регистрации — до 31 января 2023;
👥Способ проведения — офлайн/онлайн;
🔗Подробнее — по ссылке

Ученые выяснили, как ботулотоксин действует на клетки сердца

Ботулинический токсин А — один из самых опасных токсинов, его вырабатывают бактерии Clostridium botulinum. Способность блокировать нервно-мышечную передачу сигнала обеспечила его популярность во многих сферах медицины: косметическая медицина, неврология, кардиология и прочие.

Ботулотоксин было предложено использовать для борьбы с одним из наиболее частых (примерно у 40% больных) и опасных послеоперационных осложнений в кардиохирургии — послеоперационной аритмией. Считается, что препарат блокирует проведение импульсов по нервным волокнам без непосредственного повреждения сердечной мышцы. Однако ранее исследования ботулотоксина А не проводили на кардиомиоцитах — только на нервных клетках.

Сотрудники МФТИ🏛 вместе с медиками из МОНИКИ имени М.Ф. Владимирского и НМИЦ им. академика Е.Н. Мешалкина обрабатывали кардиомиоциты новорожденных крысят и кардиомиоциты человека, полученные из стволовых клеток, ботулотоксином А (к нему также добавляли аминосахар хитозан, который ускоряет и продлевает действие препарата), а затем проводили электрофизиологические исследования. Так, они применили метод patch-clamp, который позволяет при помощи микропипетки захватить небольшой участок клеточной мембраны и измерить протекающие через него ионные токи — именно последние обеспечивают возбуждение клетки. Оказалось, что ботулотоксин снижает возбудимость клеточных слоев, как предполагают авторы, за счет частичной блокады тока натрия.

Такой результат позволяет предлагать инъекции ботулотоксина как альтернативу абляции сердца — процедуры, в ходе которой патологически возбуждаемые кардиомиоциты погибают. Такое повреждение необратимо, тогда как временная химическая блокада позволит пациенту пережить опасный послеоперационный период.

Работа опубликована в журнале 📕Naunyn-Schmiedeberg's Archives of Pharmacology (IF = 3.20)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/476
#новости

В московской пыли оказалось платины и палладия больше, чем в земной коре

Элементы платиновой группы являются основными активными компонентами автомобильных каталитических нейтрализаторов, применяемых для снижения выбросов вредных веществ (окись углерода, оксиды азота, углеводороды и прочие) из выхлопной системы автомобилей. Со временем катализаторы изнашиваются и начинают выделять эти элементы в окружающую среду. Растворимые формы платины и палладия могут быть токсичны и вызывать аллергические реакции, а потому важно отслеживать их содержание в городах, где очень много машин.

Сотрудники ГЕОХИ РАН🏛 вместе с коллегами из МИСИС🏛 и Института проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН отобрали более семидесяти проб осевшей пыли в Москве: на территории, ограниченной Третьим транспортным кольцом, на автомагистралях, второстепенных дорогах, в парковых и жилых зонах. Они выделили из них частицы и изучили их размер и структуру методами лазерной дифракции и электронной микроскопии, а также провели элементный анализ при помощи атомно-эмиссионной и масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой.

Результаты показали, что общее среднее содержание платины в исследуемых пробах дорожной пыли составляет 35 нг/г, а палладия — 235 нг/г. В среднем в растворимых формах присутствуют 10% платины и 4% палладия от их общего содержания в пыли. Выявленные концентрации платины и палладия значительно выше средних в земной коре (около 1 нг/г).

Как отмечают в ГЕОХИ РАН, основная доля целевых металлов находится во фракции микрочастиц, то есть в достаточно малоподвижной форме, однако при изменении условий окружающей среды они могут переходить в растворимые, более подвижные и токсичные соединения.

Работа опубликована в журнале 📕Molecules (IF = 4.93)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/477
#новости

Тонкий слой кремнезема позволил золотым наночастицам «сиять» ярче

В современной медицине активно развивается адресная доставка лекарств. Этот подход заключается в том, что препарат транспортируется с помощью специальных носителей строго в определенное место, например к опухоли. Это позволяет избежать повреждения и гибели здоровых клеток и тканей. 

Одна из возможных систем доставки лекарств представляет собой наночастицы золота, к которым присоединяют молекулы лекарства. Такую конструкцию покрывают специальной оболочкой, защищающей лекарство от слишком раннего высвобождения. Кроме того, к ней крепятся антитела — белковые молекулы, нацеливающие частицы в нужное место.

В качестве материала для создания оболочки таких частиц используется кремнезем — соединение, которое по химическому составу идентично обычному песку. До сих пор ученых, в основном, интересовало, какие размер и форму должны иметь наночастицы на основе золота, чтобы наиболее эффективно доставлять лекарства, однако оптическим свойствам таких конструкций уделялось гораздо меньше внимания. При этом, если частицы способны хорошо рассеивать падающий на них свет определенного диапазона, их можно отслеживать с помощью специальных приборов, а значит, и контролировать доставку лекарств. Способность рассеивать свет во многом зависит от напряженности электрического поля вокруг частиц, поэтому по его значению можно понять, какие частицы будут лучше всего «светиться».

Ученые из БФУ им. И. Канта 🏛 математически смоделировали значения электрического поля, которое создается тремя типами структур — наночастицами золота без оболочки, частицами, покрытыми слоем кремнезема, а также пустой кремнеземной капсулой. При этом авторы исследовали оболочки разной толщины — от двух до двадцати нанометров (величины, не превышающие размер самых мелких вирусных частиц).

Оказалось, что наибольшая напряженность электрического поля возникала вокруг частиц, покрытых слоем кремнезема толщиной 20 нм. Напряженность вокруг них более чем в 2,5 раза превышала значения, характерные для свободных наночастиц золота. Это привело к тому, что плотно «одетые» частицы хуже рассеивали свет. Тонкая оболочка — порядка 2-5 нм — наоборот, усиливала рассеяние, благодаря чему частицы легче выявлялись при их освещении лазером.

Работа опубликована в журнале 📕Nanomaterials (IF = 5.72)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/478
#новости