Водорослевая биоиндикация загрязнения медью оказалась не столь очевидной

Тяжелые металлы — одни из наиболее опасных загрязнителей, поскольку они долго сохраняются в окружающей среде, накапливаются в живых организмах и достаточно токсичны (в больших количествах опасны, а в очень малых — жизненно необходимы для клеток). Основной их источник — промышленность, сельское хозяйство и добыча полезных ископаемых, которые с каждым годом только наращивают обороты, а значит, повышают риски загрязнений. Именно поэтому важно отслеживать содержание тяжелых металлов в природе.

Один из подходов заключается в использовании биоиндикаторов — живых организмов, чаще всего микроорганизмов и растений. В результате удается не только определить и количественно оценить степень загрязнения, но и понять принцип его воздействия на клетки, а также выявить устойчивые к нему виды.

В новой работе исследователи из Института физиологии растений имени К.А. Тимирязева🏛 решили выяснить, что происходит с разными микроводорослями почв при загрязнении медью. Ученые показали, что влияние медного загрязнения на почвенные микроводоросли обусловлено не только собственно концентрацией тяжелого металла, но и составом исходных загрязняющих соединений и количеством самих организмов.

Так, малая плотность клеток и медный купорос сделали микроорганизмы более чувствительными к воздействию. Однако у некоторых видов даже при длительном загрязнении низкими концентрациями ацетата меди рост не только не замедлился, но даже стал интенсивнее. Найденные авторами закономерности помогут разработать подходы к использованию микроводорослей как для оценки загрязнения, так и для борьбы с ним.

Работа опубликована в журнале 📕International Journal of Environmental Science and Technology (IF = 3.52)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/497
#новости

150 ЛАБОРАТОРИЙ!🔥

Теперь на платформе представлено 150 лабораторий из 75 организаций и 32 городов.

🔬Регистрация лаборатории на платформе позволит вашему коллективу рассказать о своей работе, используемых методах исследований, текущих грантах и оборудовании. Это дает возможность поиска коллабораций и привлечения новых кадров.

👨🏻‍🔬В соответствующем разделе с помощью удобных фильтров учёные могут ознакомится со списком интересующих лабораторий и научных групп для проведения совместных исследований, а студенты подыскать подходящий коллектив для написания дипломных или курсовых работ. Об этом расскажем подробнее в следующих постах!

Регистрируйте свой профиль, добавляйте лаборатории и присоединяйтесь к сообществу, объединяющему учёных и лаборатории по всей стране!🔥

Водные блошки смогли приспособиться к жизни в пустыне

Дафнии, или водяные блохи, играют значимую роль в водных экосистемах. Они питаются остатками органики на дне и в толще воды, помогая ее очищать, а также служат кормом для многих обитателей водоемов. Всего ученым известно более 50 видов дафний. Ранее их было трудно изучать и классифицировать, поскольку рачки внешне очень похожи друг на друга. Однако за последние пять лет ситуацию упростила доступность генетического анализа, который позволяет увидеть различия между видами на уровне ДНК.

Ученые активно используют водяных блох для исследований, поскольку эти рачки неприхотливы, легко размножаются и быстро растут. Для генетиков и экологов дафнии полезны тем, что обитают по всей планете. Сравнивая геномы родственных видов, живущих в разных климатических зонах, ученые выясняют механизмы их приспособления к природно-климатическим условиям. Кроме того, эти исследования позволяют лучше узнать историю Земли, происхождения и развития живых организмов.

Ученые из Института проблем экологии и эволюции имени А.Н. Северцова🏛 совместно с зарубежными коллегами расшифровали геном микроскопических рачков дафний, обитающих на Аравийском полуострове. Вид Daphnia arabica смог адаптироваться к столь засушливым условиям благодаря комбинации генов, отвечающей за восстановление молекулы ДНК при ее повреждении в условиях стресса. Другие дафнии, обитавшие здесь, вымерли около 100 тысяч лет назад из-за изменения климата. Расшифровка генома этого уникального организма поможет генетикам и селекционерам вывести виды животных и растений, приспособленных к засушливым условиям.

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

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/498
#новости

Теоретический отдел

📍Организация: Институт общей физики имени А.М. Прохорова РАН🏛
🧑🏻‍🔬Области науки: Радиофизика, Физика плазмы, Электродинамика

Чем мы занимаемся:
Теоретический отдел занимается работами в области теоретической и вычислительной электродинамики, физики плазмы, физики твердого тела, магнетизма, радиофизики, лазерной физики.

🔬Направления исследований:

— Фундаментальные основы плазменных и микроволновых технологий

👇🏻Подробнее на странице лаборатории
https://colab.ws/labs/410

#лаборатории

Меньше кислорода и больше углекислого газа — рецепт защиты мозга от ишемии

Периодическая гипоксия, то есть временное ограничение кислорода, — эффективный способ повышения ишемической толерантности органов и тканей, то есть они становятся устойчивее к нарушениям кровоснабжения. Например, есть данные о ее использовании в профилактике и лечении сердечно-сосудистых патологий и ишемических поражений головного мозга. Однако применение таких подходов на практике ограничено из-за требований к длительному воздействию и продолжительности курсов лечения.

Сотрудники Красноярского государственного медицинского университета, Алтайского медицинского института последипломного образования, Научного центра неврологии и Алтайского государственного медицинского университета ранее продемонстрировали, что одновременное снижение количества кислорода и повышение количества углекислого газа гораздо эффективнее защищает клетки мозга от ишемии, однако не было ясно, за счет каких именно механизмов это происходит.

В новой работе авторы провели эксперименты с культурами астроцитов (вспомогательные клетки нервной ткани, имеющие форму звезды) и нейронов, а также с животными, которых выдерживали в различных гипоксических и гиперкапнических условиях. Они сосредоточились на одном из важнейших механизмов нейропротекции — подавлении апоптоза, что позволяет сохранить даже частично поврежденные клетки. В случае животных исследователи искусственно вызывали закупорку сосудов мозга, предварительно введя светочувствительный реагент, а затем освещая ткани лазером.

В результате в облученной точке нарушалось кровоснабжение и, как следствие, развивалась ишемия. Позднее эти участки изучались на предмет масштабов повреждения. С помощью иммунохимических методов авторы замеряли уровни белков каспазы-3, фактора, индуцирующего апоптоз (AIF), Bax и Bcl-2: первые три способствуют запуску апоптоза (AIF — не через каспазы), а последний, напротив, подавляет его.

Работа опубликована в журнале 📕Molecular Biology Reports (IF = 2.74)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/499
#новости

Новый криозонд заморозит опухоль и позволит точно контролировать процесс

Криохирургия — один из методов удаления различных злокачественных новообразований, таких как рак молочной железы, легких, печени и почек. Пораженную ткань точечно замораживают непосредственно в теле человека, что вызывает гибель злокачественных клеток. Главные достоинства криохирургии заключаются в том, что это — высокоэффективный тип вмешательства, который не требует иссечения опухоли и не вызывает неизбежных побочных эффектов, например, при химиотерапии рака.

Ткань, которую удаляют методом криохирургии, необходимо очень быстро охладить до температуры от -20°C до -40°C, чтобы злокачественные клетки разрушились из-за образующихся в них кристаллов льда. Гибели этих клеток также способствуют обезвоживание и нарушение поступления кислорода из-за низких температур. Для этого специалисты используют криозонды — металлические устройства для контакта с тканями человека, предварительно охлаждаемые различными способами (например, с помощью жидкого азота).

Ученые из Института физики твердого тела имени Ю. А. Осипьяна РАН🏛, Московского государственного технического университета имени Н. Э. Баумана🏛, Института общей физики имени А. М. Прохорова РАН🏛, Сеченовского университета и Саратовского государственного университета разработали сапфировый криозонд для заморозки живых тканей, который позволяет точно контролировать процесс охлаждения благодаря встроенному оптическому датчику. Предложенный инструмент упростит процесс удаления злокачественных опухолей методом криохирургии, при котором на пораженную область воздействуют низкими температурами, а также повысит точность этого подхода.

Работа опубликована в журнале 📕Journal of Biophotonics (IF = 3.39)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/500
#новости

Лаборатория тонкопленочных технологий

📍Организация: Дальневосточный Федеральный Университет🏛
🧑🏻‍🔬Области науки: Магнетизм, Спинтроника, Нанотехнологии

Чем мы занимаемся:
В лаборатории мы проводим исследования в области спинтроники, спин-орбитроники, нейроморфных устройств, наномагнетизма, тонких магнитных пленок, алмазоподобных покрытий. Научно-исследовательская работа группы поддержана российскими и международными грантами. Мы работаем в сотрудничестве с ведущими учеными в области магнетизма из России, Южной Кореи, Японии, Китая, Ирана, Индии, Германии, Соединенного Королевства, Франции, Румынии, Норвегии, Словакии, США.

🔬Направления исследований:

— Получение и исследование скирмионов и скирмиониумов

👇🏻Подробнее на странице лаборатории
https://colab.ws/labs/423

#лаборатории

Новый электрокатализатор превратит угарный газ в этанол

Электрохимическая реакция восстановления углекислого газа — один из способов получения полезных органических продуктов, в том числе топлива. Таким образом можно выгодно снизить экологические последствия выбросов парниковых газов. Аналогичную реакцию можно проводить с угарным газом, который также является ее побочным продуктом. 

В качестве катализатора можно использовать медьсодержащие системы, которые достаточно эффективны, но при этом остается вопрос избирательности превращения: в результате процесса получается смесь продуктов, тогда как наиболее ценны те, в чьей углеводородной цепочке содержится более двух атомов углерода. К ним относится и этанол. Еще одна частая проблема катализаторов — их недостаточная стабильность, удорожающая использование.

Китайские и российские исследователи представили новый электрокатализатор, ускоряющий превращение угарного газа в разные органические продукты. Разработка представляет собой медную пластину, покрытую оксидом одновалентной меди, на которой закреплены молекулы н-бутиламина. Последний обеспечивает подходящую гидрофобность, то есть снижает сродство воды к электрокатализатору и тем самым способствует его лучшему взаимодействию с угарным газом. Получение оказалось достаточно простым и происходило буквально в одной колбе.

Авторам удалось достичь высокого выхода продуктов с более чем двумя атомами углерода в цепи — 93,5% при плотности тока 151 мА см -2. При таких же параметрах выход составил 68,8 % для этанола, 19,6 % для этилена и 5,1 % для уксусной кислоты. В случае спирта это одно из самых лучших значений для такой реакции. Примечательно, что электрокатализатор смог проработать без потери свойств более 100 часов. Ученые предполагают, что и избирательностью, и стабильностью их разработка обязана гидрофобной «шубе» и оксидному покрытию.

Работа опубликована в журнале 📕Nature Communications (IF = 17.69)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/501
#новости

Органика повысила стабильность катализаторов для водородной энергетики

Водород — это возобновляемый и чистый источник энергии, который рассматривают как основу перспективных технологических процессов. Наиболее экологичный способ его получения, не вызывающий выделения углекислого газа в атмосферу, — электролиз, то есть разложение молекул воды под действием электрического тока. Для его проведения требуются электрокатализаторы, значительно ускоряющие химические процессы. Лучший из них — достаточно дорогая металлическая платина.

В настоящее время в мире идет интенсивный поиск более дешевых альтернатив, и один из самых активных и доступных материалов — дисульфид молибдена MoS2, однако высокую каталитическую активность проявляет только одна из его структурных модификаций. Проблема в том, что даже при нагреве до 80°С, практически неизбежном в промышленных условиях, она переходит в малоактивную. Поэтому ученые ищут способы повышения устойчивости активной формы дисульфида молибдена для улучшения его каталитических свойств.

Ученые из Института элементоорганических соединений имени А.Н. Несмеянова🏛 совместно с коллегами из Новосибирского государственного университета 🏛 и Института катализа имени Г.К. Борескова🏛 приблизились к решению проблемы и усовершенствовали гибридные слоистые соединения дисульфида молибдена — перспективные катализаторы для производства водорода. Исследования показали, что в них каталитически активная форма дисульфида молибдена стала гораздо устойчивее и сохраняет свойства при повышенной температуре. Это поможет улучшить эффективность выделения водорода из воды и будет способствовать продвижению водородной энергетики.

Работа опубликована в журнале 📕International Journal of Hydrogen Energy (IF = 7.14)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/502
#новости

Лаборатория технологий 3D-печати функциональных микроструктур

📍Организация: Московский физико-технический институт🏛
🧑🏻‍🔬Области науки: 3D-печать, Аддитивные технологии, Лазерная физика

Чем мы занимаемся:
Изготовление полимерных оптических структур сверхвысокого разрешения. Разработка установки STED-DLW фотолитографии, в основе которой лежит метод прямого лазерного письма (DLW) с использованием дополнительного лазера гашения (STED- Stimulated Emission Depletion).

🔬Направления исследований:

— Генерация неразличимых фотонов при комнатной температуре в каскадных 3D резонаторах для фотонных интегральных схем на базе аддитивных технологий

— Прямое (3+1)D лазерное письмо элементов фотонных-интегральных схем

👇🏻Подробнее на странице лаборатории
https://colab.ws/labs/424

#лаборатории

Новый кристалл проявил свойства двумерных и слоистых материалов

Развитие цифровой экономики, роботизации, квантовой криптографии требует от электроники увеличения скорости, энергоэффективности, безопасности передачи данных. Сейчас во всем мире идет «гонка» за материалами для электроники с улучшенными или уникальными физико-химическими характеристиками. Одной из быстроразвивающихся тематик современного материаловедения стала разработка двумерных пленок и материалов на их основе.

Российские физики расщепили ковалентный кристалл из сульфида индия и галлия, перспективный для использования в электронике, и изучили оптические характеристики полученных тонких пленок. Этот кристалл имеет только ковалентные связи, но при этом продемонстрировал все свойства, присущие двумерным и слоистым материалам. Он найдет применение в области диэлектрической нанофотоники, например, в создании тонких линз с переменным фокусным расстоянием или даже объемных голограмм.

Работа опубликована в журнале 📕 npj 2D Materials and Applications (IF = 10.52)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/503
#новости

Ученые рассчитали кривые плавления металлов для ядерной энергетики

Цирконий и гафний являются переходными металлами и входят в одну группу таблицы Менделеева, что делает их химические свойства очень похожими друг на друга. Благодаря высокой коррозионной стойкости в воде и при высоких температурах эти металлы являются важными материалами для конструкций водоохлаждаемых ядерных реакторов. Цирконий служит материалом оболочек тепловыделяющих элементов из-за малого сечения поглощения тепловых нейтронов, а гафний, в свою очередь, — материалом регулирующих стержней благодаря способности исключительно эффективно захватывать тепловые нейтроны.

Для решения целого ряда задач в ядерной энергетике, аэрокосмической промышленности и материаловедении (эти металлы широко используются во многих отраслях) необходимо знать их кривые плавления — зависимость между температурой и давлением, при которых металл переходит из твердого в жидкое состояние. Эти данные закладываются в модели, с помощью которых рассчитываются штатные и аварийные режимы работы двигателей и энергоустановок.

С точки зрения теории, плавление в металле наступает, когда под воздействием тепла его атомы начинают колебаться настолько сильно, что твердое тело превращается в жидкое, — такой критерий был предложен Фердинандом фон Линдеманом в 1910 году. Обычно для расчета кривых плавления с помощью критерия Линдемана динамика ионов в кристаллической решетке рассматривается как колебания частиц на пружине (в квазигармоническом приближении), что дает хорошие результаты, например, для алюминия или меди. Однако этот традиционный метод не работает для гафния и циркония из-за более сложного механизма колебаний ионов (сильных эффектов ангармонизма). Чтобы решить эту проблему, ученые провели моделирование металлов с помощью квантовой молекулярной динамики — этот метод позволяет рассчитывать траектории ионов с учетом квантовых эффектов.

Работа опубликована в журнале 📕 Physical Review B (IF = 3.91)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/504
#новости

Лаборатория физической гидродинамики

📍Организация: Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН🏛
🧑🏻‍🔬Области науки: Вычислительная физика, Ядерная энергетика

Чем мы занимаемся:
Комплексные экспериментальные и теоретические исследования многофазных течений.

🔬Направления исследований:

— Исследование течения, турбулентности и усиления теплообмена в газожидкостном пристеночном пузырьковом течении с учетом дробления и слияния пузырьков

👇🏻Подробнее на странице лаборатории
https://colab.ws/labs/425

#лаборатории

Кремний-золотой наноматериал станет основой защиты от контрафакта

Эффекты рассеяния, поглощения и отражения света наночастицами в различных материалах, таких как кремний и керамика, используются в высокоточных датчиках и сенсорах, а также устройствах хранения информации. В последние годы особый интерес вызывают гибридные материалы, которые сочетают в себе наночастицы металла и неметалла, например золота и кремния, поскольку при их взаимодействии возникают особые оптические эффекты, которых не имеет каждый компонент в отдельности. Среди них, например, — способность эффективно преобразовывать свет в тепло.

Существующие технологии, позволяющие на наномасштабном уровне соединить кремний и золото, довольно трудоемкие и дорогие, поскольку включают множество последовательных этапов. Более того, они позволяют получать нужный гибридный материал лишь в микроколичествах. В связи с этим ученые стремятся найти простой и легко масштабируемый метод синтеза гибридных наноматериалов.

Российские ученые совместно с зарубежными коллегами синтезировали наноматериал на основе кремния и золота, который поглощает свет с эффективностью 96%, после чего преобразует его в тепло — благодаря этому свойству его можно использовать в качестве нанотермометра. Более того, полученные авторами пленки в виде россыпи наночастиц имеют уникальный «узор» на поверхности, который позволит довольно простым и легко масштабируемым способом создавать защитные оптические метки для борьбы с контрафактной продукцией.

Работа опубликована в журнале 📕 ACS applied materials & interfaces (IF = 10.38)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/505
#новости

Готовить биосенсор бактериального загрязнения стало проще

Биолюминесцентные сенсоры — один из подтипов оптических биосенсоров, работающих на химических реакциях, протекающих в организме светящихся организмов. Большинство таких систем, используемых в биологических и биотехнологических исследованиях, основано на ферментах светлячков: они взаимодействуют со своим субстратом-люциферином, если в среде есть ионы магния и АТФ — универсальная энерговалюта живых клеток. Например, биосенсоры на основе люциферазы насекомого нашли применение в анализе активности генов и высокопроизводительном скрининге при разработке лекарств, а также в пищевой промышленности для контроля заселенности продуктов и рабочих поверхностей микроорганизмами.

Такие биосенсоры просты и быстры в использовании, однако сами ферменты, даже улучшенные биотехнологически, недостаточно устойчивы, а состав среды сильно влияет на активность системы и, соответственно, на точность анализа. Чтобы решить эту проблему, белки светлячков помещают на носители — стекла, металлы, металлоорганику и прочие, но и здесь приходится учитывать особенности взаимодействия подложки со светом.

Сотрудники Сибирского федерального университета и Института биофизики СО РАН предложили недорогой и простой способ получения системы люциферин-люциферазы светлячка для определения загрязнения микроорганизмами. Авторы заключили эти компоненты (как вместе, так и по отдельности) в желатиновый гель — он дешев, доступен и хорошо сохранял реагенты. Чтобы повысить стабильность сенсора, они добавили дитиотреитол для защиты SH-групп фермента от неконтролируемого окисления и бычий сывороточный альбумин для повышения вязкости носителя и связывания альдегидов, которые могут подавлять активность.

Работа опубликована в журнале 📕 Biosensors (IF = 5.74)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/506
#новости

Отдел люминесценции им. С.И. Вавилова

📍Организация: Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН🏛
🧑🏻‍🔬Области науки: Нанофотоника, Спектроскопия, Органическая электроника

Чем мы занимаемся:
Основные направления исследований Отдела люминесценции: фото- и электролюминесценция различных органических, неорганических и гибридных систем. Фундаментальные проблемы переноса энергии электронного возбуждения и зарядов в низкоразмерных системах (коллоидные квантовые точки разных составов и разной геометрии), в металлорганических комплексах. В настоящее время в Отделе люминесценции ведутся работы по получению наночастиц оригинальным методом в водной среде с акустическим воздействием, по разработке органических светоизлучающих устройств (OLED), по созданию эффективных детекторов ионизирующего излучения и др.

🔬Направления исследований:

— Создание и сравнительный анализ излучательных свойств перспективных источников одиночных фотонов: квантовые точки, азотные центры в алмазах и центры окраски в гексагональном нитриде бора

— Органические светоизлучающие диоды нового поколения на основе люминесцентных бета-дикетонатных комплексов редкоземельных элементов

👇🏻Подробнее на странице лаборатории
https://colab.ws/labs/427

#лаборатории

С Днём российской Науки!

Новых открытий, успешных коллабораций, крутых коллег и высокорейтиговых публикаций!🔬

А мы в свою очередь продолжим радовать вас удобным функционалом для развития отечественной науки и осуществления коммуникации и сотрудничества между учеными, конференциями, лабораториями, а также рассказывать о ваших достижениях в виде новостей.

Совсем скоро у нас выйдет глобальное обновление по части наукометрии. Следите за новостями!

Команда CoLab.ws🔥

Стеклянные чешуйки помогли настроить свойства композита для солнечных батарей

Солнечное излучение становится все более значимым альтернативным источником энергии. Прежде всего это связано с возможностью его применения в экстремальных условиях, например, в открытом космосе и околоземном пространстве. При этом к солнечным батареям, используемым на спутниках, есть определенные требования: они должны выдерживать колоссальные нагрузки при запуске и обладать минимальной массой. Так, до 70% веса солнечных элементов составляет защитное покрытие, которым выстлана рабочая поверхность батареи.

На сегодняшний день в качестве такого покрытия используется стекло, которое имеет целый ряд недостатков: хрупкость, низкую прочность, а также большую массу. В связи с этим существует потребность в альтернативе. Ею могут стать оптические композитные материалы, которые представляют собой полимерную матрицу, содержащую оптически прозрачный наполнитель с высокими механическими характеристиками. До последнего времени не было изучено, как геометрические параметры наполнителя, а также его относительное содержание в композите влияют на механические и оптические свойства материала.

Исследователи Санкт-Петербургского политехнического университета🏛, МГУ им. М. В. Ломоносова🏛, Сколковского института науки и технологий🏛 совместно с коллегами из Китая разработали оптический композит на основе полимерной матрицы и наполнителя из микроскопических стеклянных чешуек, который сочетает уникальные характеристики: малую массу, способность к самовосстановлению, гибкость, высокую прочность, а также низкий уровень оптических потерь. Благодаря отмеченным свойствам такой материал может использоваться в качестве ультралегкого и гибкого защитного покрытия солнечных батарей, в том числе на космических аппаратах.

Работа опубликована в журнале 📕 Polymers (IF = 4.97)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/507
#новости