Лаборатория молекулярной физиологии клетки

📍Организация: Институт биофизики клетки РАН🏛
🧑🏻‍🔬Области науки: Биофизика, Клеточная биология, Физиология

Чем мы занимаемся:
Функционирование клетки заключается в восприятии внешних сигналов и формировании ответа на него. Эти процессы связаны между собой бескрайней сетью внутриклеточных процессов, которые называются внутриклеточной сигнализацией.

Наша лаборатория занимается изучением внутриклеточных сигнальных процессов в физиологических экспериментах на одиночных клетках.
Например, при попадании вкусовых стимулов на поверхность языка возбудимые вкусовые клетки распознают стимул и передают информацию о его свойствах в центральную нервную систему. Восприятие вкуса - системный процесс, идущий на молекулярном, субклеточном, клеточном и тканевом уровне. Наша работа призвана распутать клубок процессов, приводящих к формированию вкуса.

🔬Направления исследований:

— Тестирование лекарственных соединений с помощью клеток-сенсоров

— Сигнальные процессы во вкусовой почке

👇🏻Подробнее на странице лаборатории
https://colab.ws/labs/476

#лаборатории

Предложен новый оптический подход к тепловой стимуляции отдельной клетки

Температурные колебания, равно как и изменения концентраций биологически активных соединений или рельеф подложки, могут влиять на активность клеток. Например, длинные отростки нервных клеток растут быстрее в соответствии с локальным температурным градиентом, запущенным тепловым импульсом мышечных сокращений. Дальнейшее изучение внутриклеточной термодинамики нуждается в приборной революции, позволяющей локально контролировать термогенез на микро- и даже наноуровне, настраивать рассеивание тепла и преобразование тепловой энергии.

Сейчас разработка инструментов для задач внутриклеточной термодинамики базируется на идее наногибридов нагревателя и термометра — то есть одна конструкция и нагревает, и измеряет температуру. Однако такой подход сталкивается с рядом проблем. Среди них — сложность настройки свойств наногибридных частиц, а потому они будут отличаться друг от друга. В итоге, чтобы получить достоверные данные, на один эксперимент нужно потратить очень много образцов, но и это не гарантирует хорошую воспроизводимость в последующих исследованиях. Также многие из уже известных систем очень чувствительны к внешней среде, например кислотности — а она может значительно отличаться даже внутри одной клетки.

В своей новой работе российско-швейцарская группа предложила конструкцию наноразмерного нагревателя-термометра, свободную от перечисленных выше недостатков.

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

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/641
#новости

Частота возбуждения частиц в волноводе зависит от их местоположения

Если атом поместить в абсолютный вакуум — пространство, в котором полностью отсутствует вещество, — то можно подумать, что он не будет испытывать никаких внешних воздействий. Однако развитие научных представлений в первой половине ХХ века привело к пониманию того, что в этом случае на атом влияет электромагнитное поле, которое присутствует даже в вакууме. Взаимодействие этого вакуумного поля с атомом приводит к тому, что у частицы меняется энергия квантовых состояний. Это изменение энергии, вызванное вакуумным полем, называется лэмбовским сдвигом.

Существует два различных квантовых состояния атомов: стационарное — когда электроны заполняют наиболее близкие к ядру энергетические позиции — и возбужденное, когда эти частицы «перепрыгивают» на более высокие уровни. Находясь в возбужденном состоянии, атом может «сбросить» лишнюю энергию, испустив фотон — частицу света. Длина волны фотона определяется разницей энергий между возбужденным и стационарным состояниями атома. Поэтому лэмбовский сдвиг непосредственно приводит к изменению длины волны испускаемого фотона, что вызывает широкий интерес к данному явлению в атомной спектроскопии, поскольку он позволяет точно определить спектры люминесценции, то есть «свечения» атомов.

Ученые из Санкт-Петербургского политехнического университета имени Петра Великого🏛 исследовали лэмбовский сдвиг у атомов, помещенных в волновод — полую трубку, которая служит для проведения электромагнитных волн.

Работа опубликована в журнале 📕 Physical Review A (IF = 2.97)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/642
#новости

Ученые сделали «наноглинистые» сорбенты безопаснее для медицины

Алюмосиликаты широко распространены в природе, например, в виде глинистых минералов. Примером таких веществ является монтмориллонит — это пористый материал, который способен изменять величину расстояния между своими слоями и за счет этого поглощать как органические, так и неорганические соединения. В результате монтмориллонит может использоваться для выведения аллергенов, бактерий и вирусов из организма, для очищения крови и желудочно-кишечного тракта от вредных веществ. Однако наличие токсичности у природных минералов, связанное прежде всего с присутствием примесей и неконтролируемым химическим составом, значительно ограничивает возможности их применения в медицине. Поэтому вместо них активно синтезируются искусственные аналоги, токсичность которых потенциально может быть снижена.

Ученые из Института химии силикатов имени И.В. Гребенщикова РАН🏛 решили выяснить, как именно возникает токсичность у синтетического монтмориллонита с различным содержанием оксида алюминия (Al2O3) — от 0 до 22%. Авторы синтезировали образцы в гидротермальных условиях, то есть в водных растворах при высоких температурах и давлении. Материалы имели морфологию нанослоев, самоорганизующихся в более крупные агрегаты с образованием пористых структур — наногубок. Авторы исследовали, как содержание алюминия, размеры частиц, пористость и заряд поверхности образцов влияют на их свойства.

Работа опубликована в журнале 📕 Nanomaterials (IF = 5.72)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/643
#новости

#конференции

📌11-я Московская конференция по вычислительной молекулярной биологии (МССМВ)

🏛Место проведения — Москва, Сколковский институт науки и технологий🏛;
🗓Даты проведения — 3-6 августа 2023;
⏰Сроки подачи тезисов — до 3 июня 2023;
👥Способ проведения — офлайн;
🔗Подробнее — по ссылке

Представлен новый газовый сенсор для ранней диагностики легочных заболеваний

Рак легких — одно из наиболее опасных онкологических заболеваний. Для его диагностирования на ранних стадиях обычно проводят компьютерную томографию грудной клетки. К сожалению, данный вид обследования требует дорогостоящего оборудования и зачастую назначается пациентам с уже явно выраженной формой заболевания, которую гораздо сложнее вылечить.

Сегодня исследователи ищут способы повысить эффективность скрининга. Один из возможных подходов состоит в том, чтобы использовать химические газовые анализаторы. Так, выдыхаемые человеком газы могут быть маркерами определенных заболеваний. В частности, диоксид азота NO2 является биологическим медиатором в организме человека, он вырабатывается в легких и присутствует в выдыхаемом воздухе. Оксид азота участвует в патофизиологии ряда легочных заболеваний, включая рак. Именно поэтому определение сверхнизких концентраций выдыхаемого оксида азота позволит поставить диагностику этого серьезного заболевания на поток.

Специалисты из научных центров Москвы и Долгопрудного создали композитный сенсор с высокой чувствительностью к диоксиду азота. Для этого они использовали нестандартный для таких задач метод аэрозольного газофазного напыления — удобный способ получения тонких наноструктурированных пленок заданного химического состава с различной морфологией.

Работа опубликована в журнале 📕Biosensors (IF = 5.74)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/644
#новости

Предложен плазмохимический способ переработки мазута

Запасы тяжелой нефти составляют 70% от мировых. Однако ее переработка сложна из-за высокой плотности и вязкости, большого количества серосодержащих соединений. Современные методы имеют ряд недостатков: они требуют высоких температур и давления, большого количества водорода, а также специального оборудования. При этом для нагрева и поддержания высоких температур необходимо сжигать существенные объемы углеводородного топлива, что приводит к значительным выбросам углекислого газа. Этого можно избежать, если вместо высокотемпературных установок и печей использовать плазменные реакторы.

Ученые из Нижегородского государственного технического университета имени Р.Е. Алексеева с коллегами собрали установку с самым большим на данный момент реактором, позволяющую с помощью электрических разрядов перерабатывать тяжелую нефть при низких температурах и без дополнительных реагентов. В результате получилась смесь газов, использующихся в химической промышленности, и твердые углеродные наноструктуры, которые содержат элементы, пригодные для изготовления катализаторов.

Работа опубликована в журнале 📕Energies (IF = 3.25)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/645
#новости

Химики предсказали существование «неправильных» соединений лития и цезия

При нормальных условиях литий и цезий друг с другом не реагируют. Но, как оказалось, под давлением ситуация меняется, и эти элементы могут образовать несколько соединений. Некоторые из них предсказывались и прежде, однако в новом исследовании научная группа из Китая, России и США обнаружила дополнительные и более стабильные фазы, всего — четыре соединения с высоким содержанием лития и диковинными формулами вроде Li14Cs. Ученые опирались на фундаментальную теорию и более надежный, чем у предшественников, алгоритм — метод эволюционного предсказания кристаллических структур USPEX, разработанный ранее группой профессора Сколтеха🏛 Артема Оганова.

Электроотрицательность — ключевая характеристика атома, которая показывает, насколько ему свойственно отбирать электроны у других, менее электроотрицательных атомов. Оганову и его коллегам ранее удалось распространить это понятие на высокие давления, что в некотором смысле перестраивает таблицу Менделеева.

Согласно расчетам авторов исследования, открытые ими соединения лития и цезия являются сверхпроводниками, то есть при температуре ниже определенного порога, который для четырех веществ варьируется от −223 °C до −213 °C, они не имеют электрического сопротивления — такие материалы давно исследуются учеными в надежде однажды создать с их помощью линии электропередачи без тепловых потерь энергии, высокопроизводительные микрочипы и сверхмощные электромагниты для поездов на магнитном подвесе и реакторов термоядерного синтеза.

Работа опубликована в журнале 📕Nano Letters (IF = 12.26)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/646
#новости

«Нанорасчески» позволили увеличить мощность терагерцовых излучателей в 50 раз

Электромагнитное излучение, находящееся в диапазоне между инфракрасным и микроволновым, называют терагерцовым. Долгое время источники и приемники этого «промежуточного» диапазона частот были недостаточно эффективными. Однако за последние двадцать лет ученые создали ряд излучателей и детекторов специально для терагерцового излучения, поскольку его можно использовать в медицине, экологическом мониторинге, системах сканирования багажа, а также материаловедении. Так, например, на сегодняшний день тестируются «просвечивающие» медицинские приборы на основе терагерцового излучения: устройства для диагностики рака кожи, отслеживания состояния тканей после ожогов и выявления зубного кариеса. Терагерцовые волны абсолютно безопасны для человека, поэтому устройства, их излучающие, потенциально смогут заменить рентгеновские аппараты, ионизирующее излучение которых способно привести к повреждению ДНК и, следовательно, мутациям.

Ученые из Института сверхвысокочастотной полупроводниковой электроники имени В.Г. Мокерова РАН, Института общей физики РАН🏛, Бирмингемского университета, Университета ИТМО🏛, МГТУ имени Н.Э. Баумана🏛, Московского физико-технического института🏛, а также Астонского Университета разработали устройство, которое эффективнее, чем существующие аналоги, генерирует импульсное терагерцовое излучение широкого спектра частот посредством фотопроводящей антенны. Принцип действия антенны основан на том, что воздействие лазерного излучения на ее полупроводниковую подложку одновременно с приложением внешнего напряжения приводит к генерации терагерцового импульса.

Работа опубликована в журнале 📕IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics (IF = 4.65)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/647
#новости

#конференции

📌XXV Международная научно-техническая конференция «Нейроинформатика-2023»

🏛Место проведения — Москва, НИЯУ МИФИ🏛;
🗓Даты проведения — 23-27 октября 2023;
⏰Сроки подачи тезисов — до 10 июня 2023;
👥Способ проведения — офлайн;
🔗Подробнее — по ссылке

Травление веселящим газом упростило получение полупроводниковых нанотрубок

Одностенные углеродные нанотрубки (ОСУНТ) имеют множество применений, обусловленных уникальным набором свойств. При этом важно иметь инструменты для получения нанотрубок со строго определенными характеристиками — размером, количеством дефектов, хиральностью. Последняя, кроме прочего, определяет, обладает ли нанотрубка полупроводниковыми или металлическими свойствами; в материале на основе ОСУНТ для конкретной задачи должно быть и конкретное соотношение обоих сортов.

Есть несколько способов регулировать количество трубок разной хиральности. Во-первых, можно синтезировать наноструктуры сразу с нужными свойствами, однако масштабировать такие подходы нельзя из-за термодинамических ограничений и неоднородности используемых катализаторов. Во-вторых, можно обрабатывать уже готовый материал: разделяя трубки разной хиральности достаточно трудоемкими методами; путем селективного травления переводить металлические структуры в полупроводниковые и наоборот, что требует особой пробоподготовки, да и конечный материал может быть сильно поврежден.

В своей новой работе российские ученые с азиатскими коллегами предложили альтернативный подход — селективное травление ОСУНТ в виде аэрозоля (в нем же находится катализатор) мягким окислителем, а именно закисью азота.

Работа опубликована в журнале 📕Carbon (IF = 11.31)

Читать новость на сайте👇🏻
https://colab.ws/news/648
#новости