❗Изучен процесс упорядочения молекул F4TCNQ и их оптические свойства на поверхности MoS2 с точечными дефектами❗
Учёными из ИБХФ РАН и Сколтеха под руководством д.ф.-м.н. Дмитрия Квашнина были изучены особенности связывания молекул F4TCNQ на подложке MoS2 в присутствии точечных дефектов и примесей сторонних атомов. Авторы показали, что наличие примесей брома приводит к увеличению энергии связывания на 35% по сравнению с бездефектной подложкой. На основе квантово-химических данных была построена нейронная сеть, с помощью которой в динамике было продемонстрировано влияние примесей брома на упорядочение молекул F4TCNQ на подложке.
Возможность управления локальным упорядочением молекул на подложках различного состава является важнейшим фундаментальным шагом для применения гетероструктур органика/неорганика в оптоэлектронных датчиках и детекторах.
✅ Результаты работы опубликованы в журнале FlatChem (IF=6.2) в 2023 году.
🚀 Исследования были выполнены при поддержке фонда РНФ (№ 21-73-10238). Подробнее о работе - в пресс-релизе РНФ 🌐
🖊 Dmitry G. Kvashnin, Viktor S. Baidyshev, Study of formation and properties of F4TCNQ/MoS2 heterostructures with point defects driven by DFT and neural network potential, FlatChem, Volume 42, 2023, 100585. DOI: 10.1016/j.flatc.2023.100585 🌐
См Video 📎
#наукаИБХФ #публикацииИБХФ #ИБХФ #ИБХФРАН
Учёными из ИБХФ РАН и Сколтеха под руководством д.ф.-м.н. Дмитрия Квашнина были изучены особенности связывания молекул F4TCNQ на подложке MoS2 в присутствии точечных дефектов и примесей сторонних атомов. Авторы показали, что наличие примесей брома приводит к увеличению энергии связывания на 35% по сравнению с бездефектной подложкой. На основе квантово-химических данных была построена нейронная сеть, с помощью которой в динамике было продемонстрировано влияние примесей брома на упорядочение молекул F4TCNQ на подложке.
Возможность управления локальным упорядочением молекул на подложках различного состава является важнейшим фундаментальным шагом для применения гетероструктур органика/неорганика в оптоэлектронных датчиках и детекторах.
✅ Результаты работы опубликованы в журнале FlatChem (IF=6.2) в 2023 году.
🚀 Исследования были выполнены при поддержке фонда РНФ (№ 21-73-10238). Подробнее о работе - в пресс-релизе РНФ 🌐
🖊 Dmitry G. Kvashnin, Viktor S. Baidyshev, Study of formation and properties of F4TCNQ/MoS2 heterostructures with point defects driven by DFT and neural network potential, FlatChem, Volume 42, 2023, 100585. DOI: 10.1016/j.flatc.2023.100585 🌐
См Video 📎
#наукаИБХФ #публикацииИБХФ #ИБХФ #ИБХФРАН
📱vs📵
Оценка опасности применения мобильной связи детьми и подростками
Каждый ли из нас – пользователей мобильного телефона – задумывался о его возможном негативном влиянии на человека?
Материалы по основным результатам уникальных исследований, проводимых старшим научным сотрудником лаборатории физико-химических проблем радиобиологии и экологии ИБХФ РАН, к.б.н. Наталией Игоревной Хорсевой с 2006 года в рамках Договоров ИБХФ РАН с образовательными учреждениями Московской области представлены ниже: 1, 2
#наукаИБХФ #лицаИБХФ #публикацииИБХФ #ИБХФ #ИБХФРАН
Оценка опасности применения мобильной связи детьми и подростками
Каждый ли из нас – пользователей мобильного телефона – задумывался о его возможном негативном влиянии на человека?
Материалы по основным результатам уникальных исследований, проводимых старшим научным сотрудником лаборатории физико-химических проблем радиобиологии и экологии ИБХФ РАН, к.б.н. Наталией Игоревной Хорсевой с 2006 года в рамках Договоров ИБХФ РАН с образовательными учреждениями Московской области представлены ниже: 1, 2
#наукаИБХФ #лицаИБХФ #публикацииИБХФ #ИБХФ #ИБХФРАН
Дорогие коллеги!
📑 Предлагаем вашему вниманию Полный рейтинговый список статей сотрудников ИБХФ РАН, опубликованных в 2023 г. в высокорейтинговых журналах, имеющих импакт-фактор выше 5,0 (база данных WoS https://wos-journal.info/)❗️
Список 📎
Часть работ из списка уже освещена в нашем telegram-канале. О других работах читайте в наступившем 2024 году 📣
#наукаИБХФ #публикацииИБХФ #ИБХФ #ИБХФРАН
📑 Предлагаем вашему вниманию Полный рейтинговый список статей сотрудников ИБХФ РАН, опубликованных в 2023 г. в высокорейтинговых журналах, имеющих импакт-фактор выше 5,0 (база данных WoS https://wos-journal.info/)❗️
Список 📎
Часть работ из списка уже освещена в нашем telegram-канале. О других работах читайте в наступившем 2024 году 📣
#наукаИБХФ #публикацииИБХФ #ИБХФ #ИБХФРАН
❗️ Вышла в свет монография «Золото и серебро в экспериментальной терапии опухолей», подготовленная ведущими научными сотрудниками Института биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН д.б.н. Ларисой Анатольевной Островской и д.м.н., профессором Давидом Борисовичем Корманом. Монография содержит обобщение и анализ многочисленных доклинических исследований, связанных с изучением нового для онкологии класса соединений - веществ, содержащих благородные металлы золото и серебро, в качестве потенциальных противоопухолевых агентов.
В первой части книги рассмотрены литературные данные об изучении противоопухолевых свойств, мишеней и механизмов действия разнообразных золото- и серебросодержащих комплексных соединений, а также наночастиц золота и серебра. Во второй части — представлены результаты собственных экспериментальных доклинических исследований полиакрилатов золота (аурумакрил) и серебра (аргакрил) в качестве потенциальных противоопухолевых агентов. Книга предназначена для исследователей, научные интересы которых связаны с поиском, изучением и созданием новых противоопухолевых препаратов.
🖊 Островская Л.А., Корман Д.Б. Золото и серебро в экспериментальной терапии опухолей. М.: Практическая медицина, 2023. - 256 с.
#публикацииИБХФ #наукаИБХФ #лицаИБХФ #ИБХФ #ИБХФРАН
В первой части книги рассмотрены литературные данные об изучении противоопухолевых свойств, мишеней и механизмов действия разнообразных золото- и серебросодержащих комплексных соединений, а также наночастиц золота и серебра. Во второй части — представлены результаты собственных экспериментальных доклинических исследований полиакрилатов золота (аурумакрил) и серебра (аргакрил) в качестве потенциальных противоопухолевых агентов. Книга предназначена для исследователей, научные интересы которых связаны с поиском, изучением и созданием новых противоопухолевых препаратов.
🖊 Островская Л.А., Корман Д.Б. Золото и серебро в экспериментальной терапии опухолей. М.: Практическая медицина, 2023. - 256 с.
#публикацииИБХФ #наукаИБХФ #лицаИБХФ #ИБХФ #ИБХФРАН
❗️ Ультразвуковые исследования высокого разрешения для регенеративной медицины
В лаборатории акустической микроскопии Института биохимической физики им Н. М. Эмануэля Российской академии наук (ИБХФ РАН) совместно с коллегами из Института синтетических полимерных материалов Российской академии наук (ИСПМ РАН) и Центром робототехники Московского государственного технического университета имени Баумана с применением нового подхода ультразвуковой визуализации высокого разрешения были изучены особенности деградации полимеров PLGA (Poly(D,L-lactide-co-glycolide)) in vivo.
Авторы работы модифицировали высокочастотный акустический микроскоп для неинвазивных прижизненных исследований мелких лабораторных животных. Экспериментальная установка включает: нагревательный столик с системой позиционирования мышей, воздушную систему анестезии и миниатюрную кювету с водой для подведения акустической линзы к месту сканирования. Высокочастотные сфокусированные пучки позволяют изучать и визуализировать объемную микроанатомическую структуру имплантируемого полимера и окружающих его тканей с разрешением несколько десятков микрон.
Экспериментальное оборудование было проверено на быстро деградируемых пластинках полимера PLGA. На основе ультразвуковых исследований совместно с данными о молекулярном весе были визуализированы и описаны процессы трансформации внутренней микроструктуры и упругих характеристик полимеров в течение шести недель после имплантации. Раз в неделю результаты исследований in vivo анализировали в сравнении с результатами исследований in vitro. В результате исследований обнаружена асинхронность изменения объемной микроструктуры и упругих свойств полимера при деградации in vitro и in vivo. Процесс деградации имплантированных пластинок PLGA шел с запаздыванием на две недели по сравнению с in vitro данными. Скорость гидролиза напрямую связана с количеством жидкости, адсорбированной полимером. В модельной среде образцы находились в прямом контакте с водой, а имплантированные полимеры имели ограниченный доступ к жидкости. Ввиду формирования фиброзной капсулы двухнедельный временной сдвиг деградации объемной микроструктуры и упругих свойств полимера PLGA сохранялся до конца эксперимента.
✅ Результаты исследования опубликованы в журнале European Polymer Journal (IF = 6)
Подробности от с.н.с. лаборатории акустической микроскопии ИБХФ РАН, к.ф.-м.н. Морокова Егора, - в статье «Звук, который видит» 🌐 издания «Коммерсантъ» («Ъ-Наука»).
🖊 E. Morokov, N. Yabbarov, N. Sedush, A. Bogachenkov, A. Malykhin, V. Demina, P. Azarkevich, E. Nikolskaya, M. Chirkina, M. Sokol. Observation of discrepancy between the degradation of polymer scaffolds in vitro and in vivo according to high-resolution ultrasound technique. European Polymer Journal, 195, 2023,112248. DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2023.112248 🌐
#наукаИБХФ #публикацииИБХФ #ИБХФ #ИБХФ
--
На рисунке: экспериментальная установка - акустический микроскоп для in vivo исследований; ультразвуковые изображения образца PLGA in vivo (XZ-сканы отображают структуру в вертикальном поперечном сечении: дерма, имплантированная полимерная пластинка, окруженная фиброзной капсулой, поры и полости, образованные в полимере, и кровеносные сосуды).
В лаборатории акустической микроскопии Института биохимической физики им Н. М. Эмануэля Российской академии наук (ИБХФ РАН) совместно с коллегами из Института синтетических полимерных материалов Российской академии наук (ИСПМ РАН) и Центром робототехники Московского государственного технического университета имени Баумана с применением нового подхода ультразвуковой визуализации высокого разрешения были изучены особенности деградации полимеров PLGA (Poly(D,L-lactide-co-glycolide)) in vivo.
Авторы работы модифицировали высокочастотный акустический микроскоп для неинвазивных прижизненных исследований мелких лабораторных животных. Экспериментальная установка включает: нагревательный столик с системой позиционирования мышей, воздушную систему анестезии и миниатюрную кювету с водой для подведения акустической линзы к месту сканирования. Высокочастотные сфокусированные пучки позволяют изучать и визуализировать объемную микроанатомическую структуру имплантируемого полимера и окружающих его тканей с разрешением несколько десятков микрон.
Экспериментальное оборудование было проверено на быстро деградируемых пластинках полимера PLGA. На основе ультразвуковых исследований совместно с данными о молекулярном весе были визуализированы и описаны процессы трансформации внутренней микроструктуры и упругих характеристик полимеров в течение шести недель после имплантации. Раз в неделю результаты исследований in vivo анализировали в сравнении с результатами исследований in vitro. В результате исследований обнаружена асинхронность изменения объемной микроструктуры и упругих свойств полимера при деградации in vitro и in vivo. Процесс деградации имплантированных пластинок PLGA шел с запаздыванием на две недели по сравнению с in vitro данными. Скорость гидролиза напрямую связана с количеством жидкости, адсорбированной полимером. В модельной среде образцы находились в прямом контакте с водой, а имплантированные полимеры имели ограниченный доступ к жидкости. Ввиду формирования фиброзной капсулы двухнедельный временной сдвиг деградации объемной микроструктуры и упругих свойств полимера PLGA сохранялся до конца эксперимента.
✅ Результаты исследования опубликованы в журнале European Polymer Journal (IF = 6)
Подробности от с.н.с. лаборатории акустической микроскопии ИБХФ РАН, к.ф.-м.н. Морокова Егора, - в статье «Звук, который видит» 🌐 издания «Коммерсантъ» («Ъ-Наука»).
🖊 E. Morokov, N. Yabbarov, N. Sedush, A. Bogachenkov, A. Malykhin, V. Demina, P. Azarkevich, E. Nikolskaya, M. Chirkina, M. Sokol. Observation of discrepancy between the degradation of polymer scaffolds in vitro and in vivo according to high-resolution ultrasound technique. European Polymer Journal, 195, 2023,112248. DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2023.112248 🌐
#наукаИБХФ #публикацииИБХФ #ИБХФ #ИБХФ
--
На рисунке: экспериментальная установка - акустический микроскоп для in vivo исследований; ультразвуковые изображения образца PLGA in vivo (XZ-сканы отображают структуру в вертикальном поперечном сечении: дерма, имплантированная полимерная пластинка, окруженная фиброзной капсулой, поры и полости, образованные в полимере, и кровеносные сосуды).
❗️ Новые биомиметические материалы для ускоренного заживления ран
Заживление ран – это комплексный процесс, который включает такие этапы, как коагуляция (до 1 дня), воспаление (от 1 до 3,5 дней), пролиферация клеток и эпителизация (от 1,5 до 13 дней) и ремоделирование раны (от 5 дней и до окончания восстановления). Эти временные рамки типичны для идеальных условий ранозаживления, и могут увеличиваться под влиянием внешних факторов, а основной угрозой для быстрого заживления является бактериальная инфекция. Актуальной задачей является сокращение сроков заживления еще на ранних этапах коагуляции и воспаления, а также обеспечение надежной защиты от инфицирования раны.
✅ Учёные ИБХФ РАН – представители лаборатории физико-химии композиций синтетических и природных полимеров, лаборатории термодинамики биосистем и лаборатории количественной онкологии – опубликовали результаты исследования новых биомиметических материалов для ускоренного заживления ран в журнале International Journal of Biological Macromolecules (IF 8.2).
Коллективу удалось разработать материалы, которые позволяют эффективно решить эти задачи, ускорив ранозаживление на первых стадиях. Результаты исследований на лабораторных животных показали, что новые материалы ускорили закрытие раны на 35% уже на 3-й день. Важно, что разработанные ранозаживляющие материалы обеспечивают защиту раны от бактериальных инфекций в течение более чем 10 дней, а также являются носителями дополнительных факторов роста – белковых молекул, которые позволяют обеспечить бесшрамное ранозаживление.
Авторы подробно описывают важнейшие свойства новых материалов: прочность, воздухопроницаемость, степень развития поверхности, а также роль этих свойств в процессе ранозаживления. Важно, что успех новых материалов в ранозаживлении обусловлен тем, что они являются биомиметиками, то есть имеют сложную высокоразвитую структуру, подобную структуре, созданной в живой природе. Такие материалы имеют высокую степень сродства с тканями живого организма и показывают наилучшие клинические результаты.
Отдельно следует отметить, что новые материалы являются экологичной альтернативой существующим решениям в области ранозаживления, поскольку они созданы на основе биоразлагаемого и биосовместимого полимера поли-3-гидроксибутирата, модифицированного гемином и фибриногеном. Такие материалы полностью растворяются в процессе заживления раны, а продукты их деградации полностью и безопасно выводятся в процессе метаболизма из организма. Причем гемин является производным гемоглобина, а фибриноген – белком-предшественником фибрина, составляющего основу сгустка при свертывании крови. Поэтому новые материалы абсолютно безопасны для лечения даже обширных ран.
Работа выполнена при финансировании Российского научного фонда (соглашение № 22-73-00038).
О работе сообщалось в telegram-канале Минобрнауки России 🌐. Другие подробности об исследовании изложены в материале, опубликованном на портале Indicator.ru 🌐
🖊 Polina M. Tyubaeva, Ivetta A. Varyan, Elena D. Nikolskaya, Nikita G. Yabbarov, Margarita V. Chirkina, Maria B. Sokol, Mariia R. Mollaeva, Lyubov V. Yurina, Alexandra D. Vasilyeva, Mark A. Rosenfeld, Sergei I. Obydennyi, Ivan A. Chabin, Anatoly A. Popov, Electrospinning of biomimetic materials with fibrinogen for effective early-stage wound healing, International Journal of Biological Macromolecules, Volume 260, Part 2, 2024, 129514, DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2024.129514 🌐
#публикацииИБХФ #наукаИБХФ #ИБХФ #ИБХФРАН
Заживление ран – это комплексный процесс, который включает такие этапы, как коагуляция (до 1 дня), воспаление (от 1 до 3,5 дней), пролиферация клеток и эпителизация (от 1,5 до 13 дней) и ремоделирование раны (от 5 дней и до окончания восстановления). Эти временные рамки типичны для идеальных условий ранозаживления, и могут увеличиваться под влиянием внешних факторов, а основной угрозой для быстрого заживления является бактериальная инфекция. Актуальной задачей является сокращение сроков заживления еще на ранних этапах коагуляции и воспаления, а также обеспечение надежной защиты от инфицирования раны.
✅ Учёные ИБХФ РАН – представители лаборатории физико-химии композиций синтетических и природных полимеров, лаборатории термодинамики биосистем и лаборатории количественной онкологии – опубликовали результаты исследования новых биомиметических материалов для ускоренного заживления ран в журнале International Journal of Biological Macromolecules (IF 8.2).
Коллективу удалось разработать материалы, которые позволяют эффективно решить эти задачи, ускорив ранозаживление на первых стадиях. Результаты исследований на лабораторных животных показали, что новые материалы ускорили закрытие раны на 35% уже на 3-й день. Важно, что разработанные ранозаживляющие материалы обеспечивают защиту раны от бактериальных инфекций в течение более чем 10 дней, а также являются носителями дополнительных факторов роста – белковых молекул, которые позволяют обеспечить бесшрамное ранозаживление.
Авторы подробно описывают важнейшие свойства новых материалов: прочность, воздухопроницаемость, степень развития поверхности, а также роль этих свойств в процессе ранозаживления. Важно, что успех новых материалов в ранозаживлении обусловлен тем, что они являются биомиметиками, то есть имеют сложную высокоразвитую структуру, подобную структуре, созданной в живой природе. Такие материалы имеют высокую степень сродства с тканями живого организма и показывают наилучшие клинические результаты.
Отдельно следует отметить, что новые материалы являются экологичной альтернативой существующим решениям в области ранозаживления, поскольку они созданы на основе биоразлагаемого и биосовместимого полимера поли-3-гидроксибутирата, модифицированного гемином и фибриногеном. Такие материалы полностью растворяются в процессе заживления раны, а продукты их деградации полностью и безопасно выводятся в процессе метаболизма из организма. Причем гемин является производным гемоглобина, а фибриноген – белком-предшественником фибрина, составляющего основу сгустка при свертывании крови. Поэтому новые материалы абсолютно безопасны для лечения даже обширных ран.
Работа выполнена при финансировании Российского научного фонда (соглашение № 22-73-00038).
О работе сообщалось в telegram-канале Минобрнауки России 🌐. Другие подробности об исследовании изложены в материале, опубликованном на портале Indicator.ru 🌐
🖊 Polina M. Tyubaeva, Ivetta A. Varyan, Elena D. Nikolskaya, Nikita G. Yabbarov, Margarita V. Chirkina, Maria B. Sokol, Mariia R. Mollaeva, Lyubov V. Yurina, Alexandra D. Vasilyeva, Mark A. Rosenfeld, Sergei I. Obydennyi, Ivan A. Chabin, Anatoly A. Popov, Electrospinning of biomimetic materials with fibrinogen for effective early-stage wound healing, International Journal of Biological Macromolecules, Volume 260, Part 2, 2024, 129514, DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2024.129514 🌐
#публикацииИБХФ #наукаИБХФ #ИБХФ #ИБХФРАН
❗️ Соотношение баланса сил позволяет предсказать стабильность артериальных тромбов
Формирование тромба на поврежденной стенке сосуда может привести к возникновению стабильного перекрывающего кровоток агрегата или нестабильного (эмболизирующегося) тромба. Оба этих исхода могут нанести значительный вред здоровью. Механизмы, регулирующие максимальный размер тромба, его стабильность, и эмболизацию в микро- и макрососудах малоизучены.
Для анализа влияния потока крови и межтромбоцитарных сил на стабильность тромба учёные Центpа теоpетичеcкиx пpоблем физико-xимичеcкой фаpмакологии PАН, Национального медицинcкого иccледовательcкого центpа детcкой гематологии, онкологии и иммунологии имени Д. Pогачева, МГУ имени М.В. Ломоноcова, Института биохимической физики им. Н.М. Эмануэля Российской академии наук (ИБХФ РАН) воспользовались недавно разработанными компьютерными моделями. Был найден количественный параметр, названный «соотношение баланса сил», который позволяет оценить баланс сил между дестабилизирующими тромб гидродинамическими силами и стабилизирующими межтромбоцитарными силами. Этот параметр позволяет предсказать, будет ли тромб стабилен или будет разваливаться (эмболизироваться) при заданных гидродинамических условиях.
Расчеты исследователей также показали, что степень стеноза коронарных артерий существенно влияет на сдвиговые силы со стороны потока крови, действующие на растущие там тромбы (см Рисунок); а тромбы, сформировавшиеся в условиях сильного стеноза артерий, более стабильны, по сравнению с тромбами, сформировавшимися в условиях стеноза средней величины. Совокупность полученных результатов углубляет понимание взаимосвязей между межтромбоцитарными силами, локальной гидродинамикой и общей стабильностью тромба относительно потока.
✅ Статья по проведенной работе опубликована в журнале Biophysical journal (Q1).
🖊 Efim S. Bershadsky, Daniel A. Ermokhin, Vladimir A. Kurattsev, Mikhail A. Panteleev, Dmitry Y. Nechipurenko, Force balance ratio is a robust predictor of arterial thrombus stability, Biophysical Journal, 2024, DOI: 10.1016/j.bpj.2024.01.009 🌐
#публикацииИБХФ #наукаИБХФ #ИБХФ #ИБХФРАН
--
Рисунок. Анализ гидродинамических сил, действующих на тромб в коронарной артерии со стенозом.
a) Осесимметричная расчетная область была представлена как разность между областью цилиндрического сосуда (представляющего коронарную артерию) и объединением косинусоидного начального стеноза (атеросклеротическая бляшка, синий) и тромба (оранжевый). Левое изображение: начальный стеноз 40%, начальная длина стеноза 10.2 мм, радиус тромба 3 мм. Правое изображение: начальный стеноз 80%, начальная длина стеноза 10.2 мм, радиус тромба 3 мм. b) Профиль скорости в центральной части артерии для геометрий сосуда из пункта “a”. c) Зависимость между контактной силой, действующей на тромб, радиусом тромба и тяжестью стеноза. Контактная сила рассчитывалась по формуле: Fc = s ⋅ Fb / A, где Fc - контактная сила, действующая на тромб, s - средняя площадь поперечного сечения тромбоцита, Fb - проекция суммарной гидродинамической силы, действующей на тромб, на направление потока в сосуде, A - площадь контакта между тромбом и зоной стеноза (атеросклеротической бляшкой).
Формирование тромба на поврежденной стенке сосуда может привести к возникновению стабильного перекрывающего кровоток агрегата или нестабильного (эмболизирующегося) тромба. Оба этих исхода могут нанести значительный вред здоровью. Механизмы, регулирующие максимальный размер тромба, его стабильность, и эмболизацию в микро- и макрососудах малоизучены.
Для анализа влияния потока крови и межтромбоцитарных сил на стабильность тромба учёные Центpа теоpетичеcкиx пpоблем физико-xимичеcкой фаpмакологии PАН, Национального медицинcкого иccледовательcкого центpа детcкой гематологии, онкологии и иммунологии имени Д. Pогачева, МГУ имени М.В. Ломоноcова, Института биохимической физики им. Н.М. Эмануэля Российской академии наук (ИБХФ РАН) воспользовались недавно разработанными компьютерными моделями. Был найден количественный параметр, названный «соотношение баланса сил», который позволяет оценить баланс сил между дестабилизирующими тромб гидродинамическими силами и стабилизирующими межтромбоцитарными силами. Этот параметр позволяет предсказать, будет ли тромб стабилен или будет разваливаться (эмболизироваться) при заданных гидродинамических условиях.
Расчеты исследователей также показали, что степень стеноза коронарных артерий существенно влияет на сдвиговые силы со стороны потока крови, действующие на растущие там тромбы (см Рисунок); а тромбы, сформировавшиеся в условиях сильного стеноза артерий, более стабильны, по сравнению с тромбами, сформировавшимися в условиях стеноза средней величины. Совокупность полученных результатов углубляет понимание взаимосвязей между межтромбоцитарными силами, локальной гидродинамикой и общей стабильностью тромба относительно потока.
✅ Статья по проведенной работе опубликована в журнале Biophysical journal (Q1).
🖊 Efim S. Bershadsky, Daniel A. Ermokhin, Vladimir A. Kurattsev, Mikhail A. Panteleev, Dmitry Y. Nechipurenko, Force balance ratio is a robust predictor of arterial thrombus stability, Biophysical Journal, 2024, DOI: 10.1016/j.bpj.2024.01.009 🌐
#публикацииИБХФ #наукаИБХФ #ИБХФ #ИБХФРАН
--
Рисунок. Анализ гидродинамических сил, действующих на тромб в коронарной артерии со стенозом.
a) Осесимметричная расчетная область была представлена как разность между областью цилиндрического сосуда (представляющего коронарную артерию) и объединением косинусоидного начального стеноза (атеросклеротическая бляшка, синий) и тромба (оранжевый). Левое изображение: начальный стеноз 40%, начальная длина стеноза 10.2 мм, радиус тромба 3 мм. Правое изображение: начальный стеноз 80%, начальная длина стеноза 10.2 мм, радиус тромба 3 мм. b) Профиль скорости в центральной части артерии для геометрий сосуда из пункта “a”. c) Зависимость между контактной силой, действующей на тромб, радиусом тромба и тяжестью стеноза. Контактная сила рассчитывалась по формуле: Fc = s ⋅ Fb / A, где Fc - контактная сила, действующая на тромб, s - средняя площадь поперечного сечения тромбоцита, Fb - проекция суммарной гидродинамической силы, действующей на тромб, на направление потока в сосуде, A - площадь контакта между тромбом и зоной стеноза (атеросклеротической бляшкой).
❗️Циркулирующая опухолевая ДНК как вариант жидкостной биопсии с предиктивным и прогностическим значением при раке молочной железы
Авторами из ИБХФ РАН совместно с коллегами из других научных центров опубликован обзор литературы, посвященный возможностям использования анализа циркулирующей опухолевой ДНК (цоДНК) для индивидуализации терапии пациентов с раком молочной железы.
Рак молочной железы (РМЖ) занимает первое место среди онкологических заболеваний у женщин. В настоящее время тактика лечения РМЖ основана на клинических данных и определении молекулярно-биологического подтипа опухоли в ходе исследования материала классической биопсии опухолевого узла. Однако используемая с диагностической целью core-биопсия не гарантирует получение репрезентативного материала в случае гетерогенной опухоли. Кроме того, в процессе лечения и прогрессии опухоль может менять свои биологические характеристики, что изменяет чувствительность опухоли к терапии и должно учитываться при планировании лечения.
цоДНК представляет собой один из вариантов жидкостной биопсии, при этом она характеризуется наличием генетических изменений (мутаций, абберантного метилирования, изменения количества копий генов и др.), идентичных тем, которые содержит опухолевая ткань. Содержание цоДНК в крови не превышает 1% от всей внеклеточной ДНК, находящейся там. Поэтому для определения цоДНК необходимо использование современных высокочувствительных методов детекции нуклеиновых кислот, к которым относятся секвенирование методом NGS (Прим.: NGS – массовое параллельное секвенирование – наиболее точный метод определения последовательности нуклеиновых кислот и количества изменений в ней) и цифровая ПЦР (Прим.: ПЦР – полимеразная цепная реакция, позволяющего определять единичные замены нуклеотидов; цифровая ПЦР – ПЦР, разбитая на множество отдельных реакций, протекающих одновременно, наиболее точный вариант метода, который позволяет напрямую определять концентрацию мишени). Отбор образцов для определения цоДНК представляет собой малоинвазивную процедуру, что дает возможность получать диагностический материал сколь угодно часто.
цоДНК может быть обнаружена в плазме крови у больных РМЖ на ранних стадиях и представляется перспективным диагностическим маркером. Большинство молекулярных нарушений, обнаруженных в цоДНК плазмы крови, отображают генетические изменения, имеющиеся в первичной опухоли. Поэтому анализ цоДНК позволяет проводить мониторинг лечения в режиме реального времени, включая выявление минимальной резидуальной болезни (остаточная популяция опухолевых клеток у пациентов с полной ремиссией заболевания), может быть использован в качестве маркера оценки эффективности различных видов терапии у пациентов с РМЖ, коррелируя с ответом на лечение и динамикой опухолевого процесса в период терапии, а также обладает прогностическими свойствами (позволяет прогнозировать риск развития рецидива).
✅ Обзор литературы опубликован в International Journal of Molecular Sciences.
🖊 Zavarykina, T. M.; Lomskova, P. K.; Pronina, I. V.; Khokhlova, S. V.; Stenina, M.B.; Sukhikh, G.T. Circulating Tumor DNA Is a Variant of Liquid Biopsy with Predictive and Prognostic Clinical Value in Breast Cancer Patients. Int. J. Mol. Sci. 2023, 24, 17073. DOI: 10.3390/ijms242317073 🌐
#публикацииИБХФ #наукаИБХФ #ИБХФ #ИБХФРАН
--
Рисунок – Внеклеточная ДНК (вкДНК, cfDNA) в крови: (А) формы в крови; (Б) соотношение количества циркулирующей опухолевой ДНК (цоДНК, ctDNA) во внеклеточной ДНК:
Авторами из ИБХФ РАН совместно с коллегами из других научных центров опубликован обзор литературы, посвященный возможностям использования анализа циркулирующей опухолевой ДНК (цоДНК) для индивидуализации терапии пациентов с раком молочной железы.
Рак молочной железы (РМЖ) занимает первое место среди онкологических заболеваний у женщин. В настоящее время тактика лечения РМЖ основана на клинических данных и определении молекулярно-биологического подтипа опухоли в ходе исследования материала классической биопсии опухолевого узла. Однако используемая с диагностической целью core-биопсия не гарантирует получение репрезентативного материала в случае гетерогенной опухоли. Кроме того, в процессе лечения и прогрессии опухоль может менять свои биологические характеристики, что изменяет чувствительность опухоли к терапии и должно учитываться при планировании лечения.
цоДНК представляет собой один из вариантов жидкостной биопсии, при этом она характеризуется наличием генетических изменений (мутаций, абберантного метилирования, изменения количества копий генов и др.), идентичных тем, которые содержит опухолевая ткань. Содержание цоДНК в крови не превышает 1% от всей внеклеточной ДНК, находящейся там. Поэтому для определения цоДНК необходимо использование современных высокочувствительных методов детекции нуклеиновых кислот, к которым относятся секвенирование методом NGS (Прим.: NGS – массовое параллельное секвенирование – наиболее точный метод определения последовательности нуклеиновых кислот и количества изменений в ней) и цифровая ПЦР (Прим.: ПЦР – полимеразная цепная реакция, позволяющего определять единичные замены нуклеотидов; цифровая ПЦР – ПЦР, разбитая на множество отдельных реакций, протекающих одновременно, наиболее точный вариант метода, который позволяет напрямую определять концентрацию мишени). Отбор образцов для определения цоДНК представляет собой малоинвазивную процедуру, что дает возможность получать диагностический материал сколь угодно часто.
цоДНК может быть обнаружена в плазме крови у больных РМЖ на ранних стадиях и представляется перспективным диагностическим маркером. Большинство молекулярных нарушений, обнаруженных в цоДНК плазмы крови, отображают генетические изменения, имеющиеся в первичной опухоли. Поэтому анализ цоДНК позволяет проводить мониторинг лечения в режиме реального времени, включая выявление минимальной резидуальной болезни (остаточная популяция опухолевых клеток у пациентов с полной ремиссией заболевания), может быть использован в качестве маркера оценки эффективности различных видов терапии у пациентов с РМЖ, коррелируя с ответом на лечение и динамикой опухолевого процесса в период терапии, а также обладает прогностическими свойствами (позволяет прогнозировать риск развития рецидива).
✅ Обзор литературы опубликован в International Journal of Molecular Sciences.
🖊 Zavarykina, T. M.; Lomskova, P. K.; Pronina, I. V.; Khokhlova, S. V.; Stenina, M.B.; Sukhikh, G.T. Circulating Tumor DNA Is a Variant of Liquid Biopsy with Predictive and Prognostic Clinical Value in Breast Cancer Patients. Int. J. Mol. Sci. 2023, 24, 17073. DOI: 10.3390/ijms242317073 🌐
#публикацииИБХФ #наукаИБХФ #ИБХФ #ИБХФРАН
--
Рисунок – Внеклеточная ДНК (вкДНК, cfDNA) в крови: (А) формы в крови; (Б) соотношение количества циркулирующей опухолевой ДНК (цоДНК, ctDNA) во внеклеточной ДНК:
❗Перспективы гибридной плазмы, созданной воздействием электронного пучка
Исследователи из МФТИ, ОИВТ РАН и ИБХФ РАН при участии коллег из ИГХТУ разработали новый способ повышения биосовместимости полимерных материалов с помощью пучково-плазменных технологий. Предложенный способ основан на использовании низкотемпературной сильнонеравновесной гибридной плазмы, которая генерировалась при одновременном воздействии на плазмообразующую среду непрерывного дорелятивистского электронного пучка и емкостного ВЧ-разряда.
Модификация органических полимеров в гибридной плазме позволяет улучшать их совместимость с клетками и тканями живого организма, что было показано на примере полиэтилентерефталата, который широко применяется в медицине для создания материалов для протезирования. После воздействия гибридной плазмы поверхность полимера показала хорошую биосовместимость с фибробластами человека линии BJ-5ta, а также более низкую гемолитическую активность, чем необработанный полиэтилентерефталат.
Органические полимеры и материалы на их основе широко используются в современной медицине. Однако из-за, как правило, низких значений поверхностной энергии полимеры плохо смачиваются водой, имеют низкую адгезию к подложкам и покрытиям, биологически активным молекулам, эукариотическим клеткам и тканям организма человека. По этой причине при использовании полимеров и пластмасс часто необходимы их предварительная модификация и функционализация, поэтому создание новых эффективных технологий изменения свойств полимерных материалов приобретает особую актуальность.
Воздействие на полимеры низкотемпературной плазмы является одним из наиболее перспективных способов модификации поверхности полимеров. По сравнению с распространенными газовыми разрядами гибридная плазма обладает дополнительными преимуществами — возможностью практически безынерционного управления с помощью электронного пучка геометрией и свойствами плазменного облака, а также потоками активных частиц плазмы, падающими на поверхность обрабатываемого материала. Реакционный объем гибридной плазмы имеет высокую однородность и устойчивость к контракции. К преобладающим в газоразрядной плазме химически активным возбужденным частицам добавляются не менее активные ионы, в значительных количествах нарабатываемые электронным пучком. Перечисленные особенности делают гибридную плазму чрезвычайно интересной и перспективной для получения полимеров с улучшенными физико-химическими характеристиками и биосовместимостью.
С помощью разработанного метода на полимерных поверхностях могут быть получены структурированные паттерны или плавные градиенты физико-химических и/или функциональных свойств. Также использование гибридной плазмы открывает новые возможности к модификации и улучшению биосовместимости полимерных конструкций со сложной формой, например, имплантатов для остеосинтеза. Авторы подробно обсуждают конструкцию электронно-пучкового реактора, особенности, преимущества и перспективы гибридной плазмы для функционализации поверхности полимеров, способы управления процессом модификации. Также описаны свойства полученных полимерных поверхностей, важные для использования в биологии и медицине: гидрофильность, цитотоксичность, биосовместимость с клетками соединительной ткани и крови.
✅ Результаты опубликованы в журнале Polymers и изложены в статье «Как смочить полимер» 🌐 издания «Коммерсантъ» («Ъ-Наука»).
🖊 Vasilieva, T.; Nikolskaya, E.; Vasiliev, M.; Mollaeva, M.; Chirkina, M.; Sokol, M.; Yabbarov, N.; Shikova, T.; Abramov, A.; Ugryumov, A. Applicability of Electron-Beam and Hybrid Plasmas for Polyethylene Terephthalate Processing to Obtain Hydrophilic and Biocompatible Surfaces. Polymers *2024,* 16, 172. DOI: 10.3390/polym16020172 🌐
#наукаИБХФ #публикацииИБХФ #ИБХФ #ИБХФ
--
Рисунок. Модификация полиэтилентерефталата в гибридной плазме изменяет его поверхностные свойства и повышает биосовместимость с клетками.
Исследователи из МФТИ, ОИВТ РАН и ИБХФ РАН при участии коллег из ИГХТУ разработали новый способ повышения биосовместимости полимерных материалов с помощью пучково-плазменных технологий. Предложенный способ основан на использовании низкотемпературной сильнонеравновесной гибридной плазмы, которая генерировалась при одновременном воздействии на плазмообразующую среду непрерывного дорелятивистского электронного пучка и емкостного ВЧ-разряда.
Модификация органических полимеров в гибридной плазме позволяет улучшать их совместимость с клетками и тканями живого организма, что было показано на примере полиэтилентерефталата, который широко применяется в медицине для создания материалов для протезирования. После воздействия гибридной плазмы поверхность полимера показала хорошую биосовместимость с фибробластами человека линии BJ-5ta, а также более низкую гемолитическую активность, чем необработанный полиэтилентерефталат.
Органические полимеры и материалы на их основе широко используются в современной медицине. Однако из-за, как правило, низких значений поверхностной энергии полимеры плохо смачиваются водой, имеют низкую адгезию к подложкам и покрытиям, биологически активным молекулам, эукариотическим клеткам и тканям организма человека. По этой причине при использовании полимеров и пластмасс часто необходимы их предварительная модификация и функционализация, поэтому создание новых эффективных технологий изменения свойств полимерных материалов приобретает особую актуальность.
Воздействие на полимеры низкотемпературной плазмы является одним из наиболее перспективных способов модификации поверхности полимеров. По сравнению с распространенными газовыми разрядами гибридная плазма обладает дополнительными преимуществами — возможностью практически безынерционного управления с помощью электронного пучка геометрией и свойствами плазменного облака, а также потоками активных частиц плазмы, падающими на поверхность обрабатываемого материала. Реакционный объем гибридной плазмы имеет высокую однородность и устойчивость к контракции. К преобладающим в газоразрядной плазме химически активным возбужденным частицам добавляются не менее активные ионы, в значительных количествах нарабатываемые электронным пучком. Перечисленные особенности делают гибридную плазму чрезвычайно интересной и перспективной для получения полимеров с улучшенными физико-химическими характеристиками и биосовместимостью.
С помощью разработанного метода на полимерных поверхностях могут быть получены структурированные паттерны или плавные градиенты физико-химических и/или функциональных свойств. Также использование гибридной плазмы открывает новые возможности к модификации и улучшению биосовместимости полимерных конструкций со сложной формой, например, имплантатов для остеосинтеза. Авторы подробно обсуждают конструкцию электронно-пучкового реактора, особенности, преимущества и перспективы гибридной плазмы для функционализации поверхности полимеров, способы управления процессом модификации. Также описаны свойства полученных полимерных поверхностей, важные для использования в биологии и медицине: гидрофильность, цитотоксичность, биосовместимость с клетками соединительной ткани и крови.
✅ Результаты опубликованы в журнале Polymers и изложены в статье «Как смочить полимер» 🌐 издания «Коммерсантъ» («Ъ-Наука»).
🖊 Vasilieva, T.; Nikolskaya, E.; Vasiliev, M.; Mollaeva, M.; Chirkina, M.; Sokol, M.; Yabbarov, N.; Shikova, T.; Abramov, A.; Ugryumov, A. Applicability of Electron-Beam and Hybrid Plasmas for Polyethylene Terephthalate Processing to Obtain Hydrophilic and Biocompatible Surfaces. Polymers *2024,* 16, 172. DOI: 10.3390/polym16020172 🌐
#наукаИБХФ #публикацииИБХФ #ИБХФ #ИБХФ
--
Рисунок. Модификация полиэтилентерефталата в гибридной плазме изменяет его поверхностные свойства и повышает биосовместимость с клетками.
❗️ Роль Н-связей и супрамолекулярных структур в гомогенном и ферментативном катализе
Учёные ИБХФ РАН проанализировали роль водородных связей и супрамолекулярных структур в ферментативном катализе и модельных системах. Водородные связи играют решающую роль во многих ферментативных реакциях. Однако исследователи лишь недавно предприняли попытку использовать роль водородных связей в гомогенных каталитических системах. Одно из новейших направлений исследований связано с попытками управления свойствами катализаторов путем воздействия на «вторую координационную сферу» комплексов металлов.
Супрамолекулярная химия — область исследований, которая получила значительное развитие в последние годы. Разработана концепция исследования межмолекулярных связей, в том числе координационных, галогенных и водородных связей при супрамолекулярной организации на поверхности.
В новой работе был предложен оригинальный подход – использование метода АСМ (атомно-силовой микроскопии) для оценки роли Н-связей и стабильных супрамолекулярных наноструктур на основе каталитически активных гетеролигандных комплексов железа (Fe) или никеля (Ni) в процессах окисления углеводородов молекулярным кислородом. Самоорганизация гетеролигандных комплексов железа или никеля за счет межмолекулярных Н-связей в супрамолекулярные структуры, наблюдаемая методом АСМ, может быть одной из причин стабильности и высокой эффективности катализаторов. Авторы исследования также обсуждают роль водородных связей и супрамолекулярных структур в механизмах реакций окисления, катализируемых гетеролигандными комплексами Ni и Fe, которые являются не только эффективными гомогенными катализаторами, но также структурными и функциональными моделями Ди- и Монооксигеназ.
✅ Работа опубликована в International Journal of Molecular Sciences.
🖊 Matienko, L.I.; Mil, E.M.; Albantova, A.A.; Goloshchapov, A.N. The Role H-Bonding and Supramolecular Structures in Homogeneous and Enzymatic Catalysis. Int. J. Mol. Sci. 2023, 24, 16874. DOI: 10.3390/ijms242316874 🌐
#публикацииИБХФ #наукаИБХФ #ИБХФ #ИБХФРАН
--
Рисунок. Предполагаемая структура супрамолекулярного комплекса Ni2(OAc)3(acac)NMP·2H2O («А») (а); 3D АСМ-изображение супрамолекулярных наночастиц на основе Ni2(OAc)3(acac)NMP·2H2O (б), образовавшихся на поверхности модифицированного кремния. 2D АСМ- (в) и 3D (г) изображения стабильных супрамолекулярных структур на основе модельных комплексов {Hem•Tyr•His} (Hem=Hemin, Tyr=L-tyrosine, His=L-histidine). Одна из возможных треугольных структур комплекса {Hem•Tyr•His}, образующихся в результате межмолекулярного взаимодействия за счет Н-связей NH•••O или N•••HO (д). Объединение отдельных треугольников в треугольные структуры (по аналогии с треугольными мотивами Серпинского) (е).
Учёные ИБХФ РАН проанализировали роль водородных связей и супрамолекулярных структур в ферментативном катализе и модельных системах. Водородные связи играют решающую роль во многих ферментативных реакциях. Однако исследователи лишь недавно предприняли попытку использовать роль водородных связей в гомогенных каталитических системах. Одно из новейших направлений исследований связано с попытками управления свойствами катализаторов путем воздействия на «вторую координационную сферу» комплексов металлов.
Супрамолекулярная химия — область исследований, которая получила значительное развитие в последние годы. Разработана концепция исследования межмолекулярных связей, в том числе координационных, галогенных и водородных связей при супрамолекулярной организации на поверхности.
В новой работе был предложен оригинальный подход – использование метода АСМ (атомно-силовой микроскопии) для оценки роли Н-связей и стабильных супрамолекулярных наноструктур на основе каталитически активных гетеролигандных комплексов железа (Fe) или никеля (Ni) в процессах окисления углеводородов молекулярным кислородом. Самоорганизация гетеролигандных комплексов железа или никеля за счет межмолекулярных Н-связей в супрамолекулярные структуры, наблюдаемая методом АСМ, может быть одной из причин стабильности и высокой эффективности катализаторов. Авторы исследования также обсуждают роль водородных связей и супрамолекулярных структур в механизмах реакций окисления, катализируемых гетеролигандными комплексами Ni и Fe, которые являются не только эффективными гомогенными катализаторами, но также структурными и функциональными моделями Ди- и Монооксигеназ.
✅ Работа опубликована в International Journal of Molecular Sciences.
🖊 Matienko, L.I.; Mil, E.M.; Albantova, A.A.; Goloshchapov, A.N. The Role H-Bonding and Supramolecular Structures in Homogeneous and Enzymatic Catalysis. Int. J. Mol. Sci. 2023, 24, 16874. DOI: 10.3390/ijms242316874 🌐
#публикацииИБХФ #наукаИБХФ #ИБХФ #ИБХФРАН
--
Рисунок. Предполагаемая структура супрамолекулярного комплекса Ni2(OAc)3(acac)NMP·2H2O («А») (а); 3D АСМ-изображение супрамолекулярных наночастиц на основе Ni2(OAc)3(acac)NMP·2H2O (б), образовавшихся на поверхности модифицированного кремния. 2D АСМ- (в) и 3D (г) изображения стабильных супрамолекулярных структур на основе модельных комплексов {Hem•Tyr•His} (Hem=Hemin, Tyr=L-tyrosine, His=L-histidine). Одна из возможных треугольных структур комплекса {Hem•Tyr•His}, образующихся в результате межмолекулярного взаимодействия за счет Н-связей NH•••O или N•••HO (д). Объединение отдельных треугольников в треугольные структуры (по аналогии с треугольными мотивами Серпинского) (е).
❗Коллектив ученых из ИБХФ им. Н.М. Эмануэля РАН и РТУ МИРЭА разработали новый антимикробный препарат в виде наночастиц и включенных в их состав конъюгатов замещенных фенолов с ненасыщенными жирными кислотами
Повышение устойчивости к противомикробным препаратам среди патогенных бактерий способствует созданию новых агентов для борьбы с бактериальной инфекцией, используя как растительные продукты, так и новые лекарственные формы, что представляет значительный интерес для биомедицины и фармакологии. Селективная доставка терапевтических препаратов, включенных в состав наночастиц, позволяет уменьшить побочные эффекты и возникновение лекарственной устойчивости при сохранении высокой концентрации лекарственного средства.
Коллективу ученых из ИБХФ им. Н.М. Эмануэля РАН и РТУ МИРЭА удалось разработать новый препарат, который позволяет эффективно ингибировать рост бактерий и грибов. Вторичные метаболиты на основе замещенных фенолов, производимые растениями, и природные ненасыщенные жирные кислоты проявляют антимикробную активность против различных патогенных микроорганизмов (бактерий, грибов и вирусов). Линолевая кислота ингибирует рост биопленок бактерий при концентрациях, ниже минимальной подавляющей концентрации. Антибактериальная активность длинноцепочечных ненасыщенных жирных кислот проявляется, в основном, против грамположительных бактерий, особенно против Staphylococcus aureus. При этом было показано, что увеличение липофильности фенольных соединений усиливает их антимикробную активность, способствуя их взаимодействию с клеточной мембраной. Коллективом из РТУ МИРЭА была выбрана стратегия синтеза сложноэфирных производных замещенных фенолов с ненасыщенными жирными кислотами для улучшения таких мембранотропных характеристик природных фенолов. Учёные доказали, что синтезированные конъюгаты обладают характерной и селективной активностью в отношении наиболее распространенных штаммов микроорганизмов, а в зависимости от типа длинноцепочечной ненасыщенной жирной кислоты, входящей в их состав, меняется и биологическая активность всего конъюгата. Включение конъюгатов замещенных фенолов в состав наночастиц позволило увеличить эффективность ингибирования роста микроорганизмов, что связано с селективным накоплением наночастиц и пролонгированным эффектом.
Новый препарат является как эффективным для антимикробной терапии в отношении наиболее распространенных штаммов микроорганизмов, так и безопасным для человека, поскольку он получен на основе биоразлагаемого и биосовместимого сополимера молочной и гликолевой кислот, который уже применяется в медицине. Продукты его деградации полностью и безопасно выводятся в процессе метаболизма из организма, а свободные жирные кислоты, входящие в состав действующего вещества - нетоксичны и повсеместно встречаются в пище, что делает их перспективными и безопасными агентами для синтеза новых антибактериальных средств.
Важно отметить, что успех нового препарата в биологических испытаниях обусловлен улучшением фармакокинетических свойств антибактериального агента и его биодоступности – этого удается достичь после включения активных компонентов в состав наночастиц.
В статье авторы подробно описывают важнейшие свойства синтезированного препарата: характеристика синтезированных конъюгатов, размеры и морфология поверхности полученных частиц, их технология получения и масштабирования, а также подробное описание биологических свойств - как антибактериальных, так и противоопухолевых.
✅ Результаты опубликованы в журнале Polymers и описаны в издании "Известия" 🌐.
🖊 Sokol MB, Sokhraneva VA, Groza NV, Mollaeva MR, Yabbarov NG, Chirkina MV, Trufanova AA, Popenko VI, Nikolskaya ED. Thymol-Modified Oleic and Linoleic Acids Encapsulated in Polymeric Nanoparticles: Enhanced Bioactivity, Stability, and Biomedical Potential. Polymers (Basel). 2023 Dec 26;16(1):72. DOI: 10.3390/polym16010072 🌐
#наукаИБХФ #публикацииИБХФ #ИБХФ #ИБХФРАН
Повышение устойчивости к противомикробным препаратам среди патогенных бактерий способствует созданию новых агентов для борьбы с бактериальной инфекцией, используя как растительные продукты, так и новые лекарственные формы, что представляет значительный интерес для биомедицины и фармакологии. Селективная доставка терапевтических препаратов, включенных в состав наночастиц, позволяет уменьшить побочные эффекты и возникновение лекарственной устойчивости при сохранении высокой концентрации лекарственного средства.
Коллективу ученых из ИБХФ им. Н.М. Эмануэля РАН и РТУ МИРЭА удалось разработать новый препарат, который позволяет эффективно ингибировать рост бактерий и грибов. Вторичные метаболиты на основе замещенных фенолов, производимые растениями, и природные ненасыщенные жирные кислоты проявляют антимикробную активность против различных патогенных микроорганизмов (бактерий, грибов и вирусов). Линолевая кислота ингибирует рост биопленок бактерий при концентрациях, ниже минимальной подавляющей концентрации. Антибактериальная активность длинноцепочечных ненасыщенных жирных кислот проявляется, в основном, против грамположительных бактерий, особенно против Staphylococcus aureus. При этом было показано, что увеличение липофильности фенольных соединений усиливает их антимикробную активность, способствуя их взаимодействию с клеточной мембраной. Коллективом из РТУ МИРЭА была выбрана стратегия синтеза сложноэфирных производных замещенных фенолов с ненасыщенными жирными кислотами для улучшения таких мембранотропных характеристик природных фенолов. Учёные доказали, что синтезированные конъюгаты обладают характерной и селективной активностью в отношении наиболее распространенных штаммов микроорганизмов, а в зависимости от типа длинноцепочечной ненасыщенной жирной кислоты, входящей в их состав, меняется и биологическая активность всего конъюгата. Включение конъюгатов замещенных фенолов в состав наночастиц позволило увеличить эффективность ингибирования роста микроорганизмов, что связано с селективным накоплением наночастиц и пролонгированным эффектом.
Новый препарат является как эффективным для антимикробной терапии в отношении наиболее распространенных штаммов микроорганизмов, так и безопасным для человека, поскольку он получен на основе биоразлагаемого и биосовместимого сополимера молочной и гликолевой кислот, который уже применяется в медицине. Продукты его деградации полностью и безопасно выводятся в процессе метаболизма из организма, а свободные жирные кислоты, входящие в состав действующего вещества - нетоксичны и повсеместно встречаются в пище, что делает их перспективными и безопасными агентами для синтеза новых антибактериальных средств.
Важно отметить, что успех нового препарата в биологических испытаниях обусловлен улучшением фармакокинетических свойств антибактериального агента и его биодоступности – этого удается достичь после включения активных компонентов в состав наночастиц.
В статье авторы подробно описывают важнейшие свойства синтезированного препарата: характеристика синтезированных конъюгатов, размеры и морфология поверхности полученных частиц, их технология получения и масштабирования, а также подробное описание биологических свойств - как антибактериальных, так и противоопухолевых.
✅ Результаты опубликованы в журнале Polymers и описаны в издании "Известия" 🌐.
🖊 Sokol MB, Sokhraneva VA, Groza NV, Mollaeva MR, Yabbarov NG, Chirkina MV, Trufanova AA, Popenko VI, Nikolskaya ED. Thymol-Modified Oleic and Linoleic Acids Encapsulated in Polymeric Nanoparticles: Enhanced Bioactivity, Stability, and Biomedical Potential. Polymers (Basel). 2023 Dec 26;16(1):72. DOI: 10.3390/polym16010072 🌐
#наукаИБХФ #публикацииИБХФ #ИБХФ #ИБХФРАН
❗️ Нанокомпозиты на основе ультратонких волокон поли(3-гидроксибутирата) с нанолистами оксида графена
Механическое поведение графена характеризуется высокой прочностью, в 200 раз превосходящей сталь. Благодаря своим физико-механическим свойствам, графен стал многообещающим нанонаполнителем для получения высокоэффективных полимерных композитов. Наноматериалы на его основе пригодны для широкого спектра применений, включая суперконденсаторы, солнечные элементы, топливные элементы, литиевые батареи, активные и интеллектуальные упаковочные устройства и системы хранения водорода, биомедицинские применения и так далее. Среди них широко исследованы графен и связанные с ним материалы, а именно, оксид графена и восстановленный оксид графена. Полимерные композиты с графеном были представлены в качестве замены материалов для защиты от электромагнитных помех благодаря их низкой стоимости, устойчивости к коррозии, легкости, универсальности и простоте обработки по сравнению с привычными материалами на основе металлов. Сами графены и их композиционные материалы можно применять в качестве покрытия или даже дополнительно встраивать в армированную волокном полимерную систему, формируя новые композиты. Одно из перспективных применений графена и его оксидов основано на их антибактериальных свойствах. Благодаря двумерной структуре, толщиной всего в один атом углерода, развитой поверхности и функционализации органическими группами, производные графена способны реагировать даже на чрезвычайно малые химические или физические изменения в их окружении. Графеновые нанопластинки рассматриваются не только для улучшения механических свойств матрицы, но и для передачи электрических свойств изоляционному материалу.
Ученые ИБХФ РАН, РЭУ им. Г.В. Плеханова, ФИЦ ХФ РАН варьировали структуру нанокомпозитов, состоящих из ультратонких волокон поли(3-гидроксибутирата) (ПГБ) и нанолистов оксида графена (ОГ), регулируя концентрацию модифицирующего агента, и провели комплексные исследования, в которых термофизические, динамические измерения зондовым методом сочетаются с применением сканирующей электронной микроскопии.
Показано, что смесевые волокна в зависимости от состава имеют различный диаметр и геометрию. Зондовым методом электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и методом дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) и рассмотрена особенность кристаллической и аморфной структуры смесевой композиции. При добавлении 0,05, 0,1, 0,3 и 1% оксида графена в ПГБ наблюдается нелинейная зависимость изменения молекулярной динамики (времени корреляции τ) и энтальпии плавления системы (ΔH). Экспозиция в водной среде при 70ºС и озонолиз модифицированных волокон при разных временах воздействия обусловливает снижение τ и ΔH. УФ облучение при времени воздействия до 120 мин приводит к росту τ, при более продолжительном воздействии – значительному снижению этого параметра. Полученные волокнистые материалы обладают бактерицидными свойствами и должны найти применение при создании новых терапевтических систем антибактериального и противоопухолевого действия.
✅ Статья опубликована в издании Polymers.
Изучение процессов, протекающих в полимерах и полимерных смесях при воздействии температуры, влаги и/или ультрафиолета (УФ), очень важно с точки зрения их эксплуатации, особенно в условиях окружающей среды, где полимерные изделия подвергаются действию агрессивных факторов.
🖊 Svetlana G. Karpova, Anatoly A. Olkhov, Ivetta A. Varyan, Natalia G. Shilkina, Alexander A. Berlin, Anatoly A. Popov, Alexey L. Iordanskii. Biocomposites Based on Electrospun Fibers of Poly(3-hydroxybutyrate) and Nanoplatelets of Graphene Oxide: Thermal Characteristics and Segmental Dynamics at Hydrothermal and Ozonation Impact. Polymers 2023, 15, 4171. DOI: 10.3390/polym15204171 🌐
#наукаИБХФ #публикацииИБХФ #ИБХФ #ИБХФРАН
--
Рис. Зависимость времени корреляции (а) и энтальпии плавления (б) от состава волокон ПГБ/ОГ: 1 – исходный образец, 2, 3 – после экспозиции в водной среде при 70ºС в течение 60, 240 мин; 4 – после озонолиза в течение 240 мин; 5 – после УФ облучения в течение 240 мин.
Механическое поведение графена характеризуется высокой прочностью, в 200 раз превосходящей сталь. Благодаря своим физико-механическим свойствам, графен стал многообещающим нанонаполнителем для получения высокоэффективных полимерных композитов. Наноматериалы на его основе пригодны для широкого спектра применений, включая суперконденсаторы, солнечные элементы, топливные элементы, литиевые батареи, активные и интеллектуальные упаковочные устройства и системы хранения водорода, биомедицинские применения и так далее. Среди них широко исследованы графен и связанные с ним материалы, а именно, оксид графена и восстановленный оксид графена. Полимерные композиты с графеном были представлены в качестве замены материалов для защиты от электромагнитных помех благодаря их низкой стоимости, устойчивости к коррозии, легкости, универсальности и простоте обработки по сравнению с привычными материалами на основе металлов. Сами графены и их композиционные материалы можно применять в качестве покрытия или даже дополнительно встраивать в армированную волокном полимерную систему, формируя новые композиты. Одно из перспективных применений графена и его оксидов основано на их антибактериальных свойствах. Благодаря двумерной структуре, толщиной всего в один атом углерода, развитой поверхности и функционализации органическими группами, производные графена способны реагировать даже на чрезвычайно малые химические или физические изменения в их окружении. Графеновые нанопластинки рассматриваются не только для улучшения механических свойств матрицы, но и для передачи электрических свойств изоляционному материалу.
Ученые ИБХФ РАН, РЭУ им. Г.В. Плеханова, ФИЦ ХФ РАН варьировали структуру нанокомпозитов, состоящих из ультратонких волокон поли(3-гидроксибутирата) (ПГБ) и нанолистов оксида графена (ОГ), регулируя концентрацию модифицирующего агента, и провели комплексные исследования, в которых термофизические, динамические измерения зондовым методом сочетаются с применением сканирующей электронной микроскопии.
Показано, что смесевые волокна в зависимости от состава имеют различный диаметр и геометрию. Зондовым методом электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и методом дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) и рассмотрена особенность кристаллической и аморфной структуры смесевой композиции. При добавлении 0,05, 0,1, 0,3 и 1% оксида графена в ПГБ наблюдается нелинейная зависимость изменения молекулярной динамики (времени корреляции τ) и энтальпии плавления системы (ΔH). Экспозиция в водной среде при 70ºС и озонолиз модифицированных волокон при разных временах воздействия обусловливает снижение τ и ΔH. УФ облучение при времени воздействия до 120 мин приводит к росту τ, при более продолжительном воздействии – значительному снижению этого параметра. Полученные волокнистые материалы обладают бактерицидными свойствами и должны найти применение при создании новых терапевтических систем антибактериального и противоопухолевого действия.
✅ Статья опубликована в издании Polymers.
Изучение процессов, протекающих в полимерах и полимерных смесях при воздействии температуры, влаги и/или ультрафиолета (УФ), очень важно с точки зрения их эксплуатации, особенно в условиях окружающей среды, где полимерные изделия подвергаются действию агрессивных факторов.
🖊 Svetlana G. Karpova, Anatoly A. Olkhov, Ivetta A. Varyan, Natalia G. Shilkina, Alexander A. Berlin, Anatoly A. Popov, Alexey L. Iordanskii. Biocomposites Based on Electrospun Fibers of Poly(3-hydroxybutyrate) and Nanoplatelets of Graphene Oxide: Thermal Characteristics and Segmental Dynamics at Hydrothermal and Ozonation Impact. Polymers 2023, 15, 4171. DOI: 10.3390/polym15204171 🌐
#наукаИБХФ #публикацииИБХФ #ИБХФ #ИБХФРАН
--
Рис. Зависимость времени корреляции (а) и энтальпии плавления (б) от состава волокон ПГБ/ОГ: 1 – исходный образец, 2, 3 – после экспозиции в водной среде при 70ºС в течение 60, 240 мин; 4 – после озонолиза в течение 240 мин; 5 – после УФ облучения в течение 240 мин.
❗️ Жизненный цикл полимерных композитов на основе биоразлагаемых полиэфиров и антимикробных добавок
✅ Ученые из ИБХФ РАН и МГУ им. М. В. Ломоносова опубликовали совместную работу, посвященную исследованию жизненного цикла полимерных композитов на основе биоразлагаемых полиэфиров и антимикробных добавок в журнале Applied Bio Materials (IF 3,952, Q1) American Chemical Society.
В работе рассматриваются отдельные этапы жизненного цикла экологически чистых волокнистых материалов на основе поли(3-гидроксибутирата), содержащих природную биосовместимую добавку Гемин: от изготовления до окончания срока службы и биоразложения в почвенном грунте.
Полученные волокнистые материалы отличаются сильно развитой поверхностью и высокими антимикробными свойствами, что оказывает значительное влияние на процесс деструкции материалов. Авторы установили, что структурная организация материалов (пористость, структура, диаметр волокон, площадь поверхности, распределение добавки в матрице полимера, фазовый состав) может варьироваться за счет условий метода получения, что служит мощным инструментом для контроля не только структуры, но и эксплуатационных характеристик, а также скорости биоразложения.
🖊 Polina M. Tyubaeva, Ivetta A. Varyan, Kristina G. Gasparyan, Roman R. Romanov, Lyubov V. Yurina, Alexandra D. Vasilyeva, Anatoly A. Popov, and Olga V. Arzhakova. Life Cycle of Functional All-Green Biocompatible Fibrous Materials Based on Biodegradable Polyhydroxybutyrate and Hemin: Synthesis, Service Life, and the End-of-Life via Biodegradation.
ACS Applied Bio Materials. DOI: 10.1021/acsabm.4c00010 🌐
#наукаИБХФ #публикацииИБХФ #ИБХФ #ИБХФРАН
✅ Ученые из ИБХФ РАН и МГУ им. М. В. Ломоносова опубликовали совместную работу, посвященную исследованию жизненного цикла полимерных композитов на основе биоразлагаемых полиэфиров и антимикробных добавок в журнале Applied Bio Materials (IF 3,952, Q1) American Chemical Society.
В работе рассматриваются отдельные этапы жизненного цикла экологически чистых волокнистых материалов на основе поли(3-гидроксибутирата), содержащих природную биосовместимую добавку Гемин: от изготовления до окончания срока службы и биоразложения в почвенном грунте.
Полученные волокнистые материалы отличаются сильно развитой поверхностью и высокими антимикробными свойствами, что оказывает значительное влияние на процесс деструкции материалов. Авторы установили, что структурная организация материалов (пористость, структура, диаметр волокон, площадь поверхности, распределение добавки в матрице полимера, фазовый состав) может варьироваться за счет условий метода получения, что служит мощным инструментом для контроля не только структуры, но и эксплуатационных характеристик, а также скорости биоразложения.
🖊 Polina M. Tyubaeva, Ivetta A. Varyan, Kristina G. Gasparyan, Roman R. Romanov, Lyubov V. Yurina, Alexandra D. Vasilyeva, Anatoly A. Popov, and Olga V. Arzhakova. Life Cycle of Functional All-Green Biocompatible Fibrous Materials Based on Biodegradable Polyhydroxybutyrate and Hemin: Synthesis, Service Life, and the End-of-Life via Biodegradation.
ACS Applied Bio Materials. DOI: 10.1021/acsabm.4c00010 🌐
#наукаИБХФ #публикацииИБХФ #ИБХФ #ИБХФРАН
❗️ Разработаны водорастворимые биополимерные наносистемы для контролируемой пероральной доставки нутрицевтиков без потерь их биологической активности и в адекватном для оздоровительного эффекта количестве
«В настоящее время общепризнано, что дефицит ряда биологически активных веществ, так называемых нутрицевтиков, в организме человека может приводить к развитию различных хронических неинфекционных заболеваний (сахарный диабет 2 типа, сердечно-сосудистые заболевания, онкология и нейродегенеративные заболевания). Обогащение пищевых продуктов низкомолекулярными нутрицевтиками является эффективной стратегией в противодействии дефициту питательных веществ. На сегодняшний день одной из основных инициатив в пищевой промышленности является обогащение продуктов питания и напитков комбинациями нутрицевтиков из-за их потенциально аддитивного или даже синергетического воздействия на здоровье человека. В последнее время появились убедительные данные доказательной медицины, свидетельствующие о том, что комбинация нутрицевтиков работает лучше, чем каждый из них по отдельности», – рассказывает д.х.н., зав. лабораторией функциональных свойств биополимеров ИБХФ РАН Мария Германовна Семёнова
✅ Статья, опубликованная учёными ИБХФ РАН в журнале Food & Function (Q1, IF 5.1), посвящена установлению основных структурных характеристик и межмолекулярных взаимодействий, лежащих в основе формирования, функциональных свойств и поведения в желудочно-кишечном тракте in vitro липосомальной формы нутрицевтиков (омега-3 полиненасыщенных жирных кислот, витамина D3, эфирного масла гвоздики, γ-аминомасляной кислоты), последовательно инкапсулированной противоположно заряженными биополимерами (сначала изолятом сывороточных белков (ИСБ), затем хитозаном).
Эффективность инкапсуляции нутрицевтиков в липосомы фосфатидилхолина составила 50-100%, а тройной комплекс ИСБ-липосомы-хитозан демонстрировал коллоидную стабильность в водной среде благодаря достаточно высоким абсолютным значениям дзета-потенциала и субмикронным размерам. Кроме того, высокая плотность комплекса препятствовала диффузии кислорода к инкапсулированным нутрицевтикам во время хранения (до 22 дней на свету при 20 град.С), защищая их от окисления и деградации. Изучение поведения сформированных комплексных частиц в условиях модельного желудочно-кишечного тракта in vitro показало, что наибольший выпуск липосом (до 60%) наблюдали на стадии тонкого кишечника. Кроме того, в модельной среде желудка наблюдались сильные электростатические взаимодействия комплексных частиц, покрытых хитозаном, с муцином – основным компонентом слизистого эпителиального слоя пищеварительного тракта, что может приводить к пролонгированному действию пепсина, подготавливающего комплексы к дальнейшему ферментативному гидролизу в тонком кишечнике. Также было обнаружено, что желчные соли, присутствующие в биологической жидкости тонкого кишечника, снижают поверхностную жёсткость бислоя высвобожденных из комплексов липосом. Это может способствовать формированию смешанных мицелл между липосомами фосфолипида и желчными солями, приводящему к формированию частиц меньшего размера. Кроме того, были обнаружены слабые взаимодействия между липосомами и муцином в тонком кишечнике. Совокупность этих факторов может благоприятствовать прохождению липосом через мукозный слой, облегчая тем самым биоусвоение нутрицевтиков в клетках пищеварительного тракта.
Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ, грант № 21-16-00085, а также Министерства науки и высшего образования РФ (№ гос. регистрации темы исследования: 122041300204-1)
🖊 Maria G. Semenova, Anna S. Antipova, Elena I. Martirosova, Nadezhda P. Palmina, Daria V. Zelikina, Sergey A. Chebotarev, Natalya G. Bogdanova, Maria S. Anokhina, Valery V. Kasparov. Key structural factors and intermolecular interactions underlying the formation, functional properties and behaviour in the gastrointestinal tract in vitro of the liposomal form of nutraceuticals coated with whey proteins and chitosan. Food Funct. 2024, 15, 2008–2021 DOI: 10.1039/d3fo04285e 🌐
#наукаИБХФ #публикацииИБХФ #ИБХФ #ИБХФРАН
«В настоящее время общепризнано, что дефицит ряда биологически активных веществ, так называемых нутрицевтиков, в организме человека может приводить к развитию различных хронических неинфекционных заболеваний (сахарный диабет 2 типа, сердечно-сосудистые заболевания, онкология и нейродегенеративные заболевания). Обогащение пищевых продуктов низкомолекулярными нутрицевтиками является эффективной стратегией в противодействии дефициту питательных веществ. На сегодняшний день одной из основных инициатив в пищевой промышленности является обогащение продуктов питания и напитков комбинациями нутрицевтиков из-за их потенциально аддитивного или даже синергетического воздействия на здоровье человека. В последнее время появились убедительные данные доказательной медицины, свидетельствующие о том, что комбинация нутрицевтиков работает лучше, чем каждый из них по отдельности», – рассказывает д.х.н., зав. лабораторией функциональных свойств биополимеров ИБХФ РАН Мария Германовна Семёнова
✅ Статья, опубликованная учёными ИБХФ РАН в журнале Food & Function (Q1, IF 5.1), посвящена установлению основных структурных характеристик и межмолекулярных взаимодействий, лежащих в основе формирования, функциональных свойств и поведения в желудочно-кишечном тракте in vitro липосомальной формы нутрицевтиков (омега-3 полиненасыщенных жирных кислот, витамина D3, эфирного масла гвоздики, γ-аминомасляной кислоты), последовательно инкапсулированной противоположно заряженными биополимерами (сначала изолятом сывороточных белков (ИСБ), затем хитозаном).
Эффективность инкапсуляции нутрицевтиков в липосомы фосфатидилхолина составила 50-100%, а тройной комплекс ИСБ-липосомы-хитозан демонстрировал коллоидную стабильность в водной среде благодаря достаточно высоким абсолютным значениям дзета-потенциала и субмикронным размерам. Кроме того, высокая плотность комплекса препятствовала диффузии кислорода к инкапсулированным нутрицевтикам во время хранения (до 22 дней на свету при 20 град.С), защищая их от окисления и деградации. Изучение поведения сформированных комплексных частиц в условиях модельного желудочно-кишечного тракта in vitro показало, что наибольший выпуск липосом (до 60%) наблюдали на стадии тонкого кишечника. Кроме того, в модельной среде желудка наблюдались сильные электростатические взаимодействия комплексных частиц, покрытых хитозаном, с муцином – основным компонентом слизистого эпителиального слоя пищеварительного тракта, что может приводить к пролонгированному действию пепсина, подготавливающего комплексы к дальнейшему ферментативному гидролизу в тонком кишечнике. Также было обнаружено, что желчные соли, присутствующие в биологической жидкости тонкого кишечника, снижают поверхностную жёсткость бислоя высвобожденных из комплексов липосом. Это может способствовать формированию смешанных мицелл между липосомами фосфолипида и желчными солями, приводящему к формированию частиц меньшего размера. Кроме того, были обнаружены слабые взаимодействия между липосомами и муцином в тонком кишечнике. Совокупность этих факторов может благоприятствовать прохождению липосом через мукозный слой, облегчая тем самым биоусвоение нутрицевтиков в клетках пищеварительного тракта.
Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ, грант № 21-16-00085, а также Министерства науки и высшего образования РФ (№ гос. регистрации темы исследования: 122041300204-1)
🖊 Maria G. Semenova, Anna S. Antipova, Elena I. Martirosova, Nadezhda P. Palmina, Daria V. Zelikina, Sergey A. Chebotarev, Natalya G. Bogdanova, Maria S. Anokhina, Valery V. Kasparov. Key structural factors and intermolecular interactions underlying the formation, functional properties and behaviour in the gastrointestinal tract in vitro of the liposomal form of nutraceuticals coated with whey proteins and chitosan. Food Funct. 2024, 15, 2008–2021 DOI: 10.1039/d3fo04285e 🌐
#наукаИБХФ #публикацииИБХФ #ИБХФ #ИБХФРАН
🍅 Выявлены изменения биохимических параметров и минерального состава плодов томатов, семена которых длительное время находились в условиях космического полета
Сотрудники ИБХФ РАН Татьяна Заварыкина и Галина Нечитайло совместно с сотрудниками ФНЦО РАН Надеждой Голубкиной и Еленой Джос и коллегами из других научных центров в течение последних нескольких лет изучают влияние условий космического полета на семена томатов. В ходе комплексной работы учёными исследуются морфометрические, биохимические и молекулярно-биологические особенности растений томатов, выращенных из семян, длительное время находившихся на Международной космической станции (МКС). Так, в статье 2021 года 🌐 было показано значительное воздействие длительного неоднократного пребывания в условиях космического полета на особенности сорта Подмосковный ранний.
Известно, что хранение семян в космическом полете вызывает молекулярно-генетические изменения, которые влияют на выращенные из них растения.
В новом исследовании учёные изучили воздействие условий космического полета на семена томатов (Solanum lycopersicum L.) двух сортов Лотос и Осенняя рапсодия, полученных в ФНЦО в ходе селекционной работы. Семена экспонировали на МКС в течение полугода, затем опытные семена и наземный контроль высевали в теплице для получения плодов и анализа биохимических показателей и минерального состава. Растения, выращенные из опытных семян, имели более мелкий размер плодов, но не отличались по урожайности от контрольных, имели такой же высокий вкусовой показатель. В плодах опытных растений наблюдалось значительное повышение ряда биохимических показателей: количества сухого вещества, пищевых волокон, моносахаридов, лимонной, яблочной кислот и снижение щавелевой кислоты по сравнению с контрольными растениями. В плодах опытных растений не зафиксировано существенных изменений общей антиоксидантной активности, фотосинтетических пигментов, а также содержания полифенолов и пролина. Наиболее значимые изменения антиоксидантного статуса были выявлены при исследовании каротиноидов кожуры и мякоти плодов. В мякоти плодов опытных растений содержание каротиноидов было в 1,44–1,70 раза ниже, тогда как в кожуре – в 1,27–1,90 раза выше по сравнению с контрольными растениями. Полученные результаты указывают на значимое перераспределения каротиноидов в кожуре и мякоти томата из-за длительного окислительного стресса под влиянием условий космического полета.
Высокий антиоксидантный статус внешних тканей растений отражает мощный механизм их защиты от различных форм стресса. Молекулярно-генетические изменения в семенах томатов, вызванные длительным космическим полетом, привели к увеличению содержания каротиноидов во внешней кожуре плода и уменьшению накопления каротиноидов в мякоти.
Выявлена тенденция к увеличению общего накопления минеральных веществ в мякоти плодов опытных растений по сравнению с кожурой в 1,13–1,50 раза. В плодах опытных растений наблюдалось снижение уровня Ca, Sr и Mo и увеличение Se как в мякоти, так и в кожуре. Концентрация Fe и особенно Pb была ниже в мякоти плодов опытных растений.
«Длительная экспозиция семян томатов в условиях Международной космической станции приводит к молекулярно-генетическим изменениям, проявление которых на биохимическом уровне было выявлено в ходе данного исследования. Изучение этих генетических изменений – дальнейшее направление нашей работы», – комментирует старший научный сотрудник ИБХФ РАН, к.б.н. Татьяна Михайловна Заварыкина.
🖊 Golubkina N, Dzhos E, Bogachuk M, Antoshkina M, Verba O, Zavarykina T, Nechitailo G, Murariu OC, Tallarita AV, Caruso G. Effect of Seed Spaceflight Storage on Tomato Fruit Quality and Peel/Pulp Mineral and Antioxidant Distribution. Horticulturae. 2024; 10(3):289. DOI: 10.3390/horticulturae10030289 🌐
О работе сообщалось в издании "ГАЗЕТА.RU" 🌐 и в telegram-канале Минобрнауки России 🌐
#наукаИБХФ #публикацииИБХФ #ИБХФ #ИБХФРАН
Сотрудники ИБХФ РАН Татьяна Заварыкина и Галина Нечитайло совместно с сотрудниками ФНЦО РАН Надеждой Голубкиной и Еленой Джос и коллегами из других научных центров в течение последних нескольких лет изучают влияние условий космического полета на семена томатов. В ходе комплексной работы учёными исследуются морфометрические, биохимические и молекулярно-биологические особенности растений томатов, выращенных из семян, длительное время находившихся на Международной космической станции (МКС). Так, в статье 2021 года 🌐 было показано значительное воздействие длительного неоднократного пребывания в условиях космического полета на особенности сорта Подмосковный ранний.
Известно, что хранение семян в космическом полете вызывает молекулярно-генетические изменения, которые влияют на выращенные из них растения.
В новом исследовании учёные изучили воздействие условий космического полета на семена томатов (Solanum lycopersicum L.) двух сортов Лотос и Осенняя рапсодия, полученных в ФНЦО в ходе селекционной работы. Семена экспонировали на МКС в течение полугода, затем опытные семена и наземный контроль высевали в теплице для получения плодов и анализа биохимических показателей и минерального состава. Растения, выращенные из опытных семян, имели более мелкий размер плодов, но не отличались по урожайности от контрольных, имели такой же высокий вкусовой показатель. В плодах опытных растений наблюдалось значительное повышение ряда биохимических показателей: количества сухого вещества, пищевых волокон, моносахаридов, лимонной, яблочной кислот и снижение щавелевой кислоты по сравнению с контрольными растениями. В плодах опытных растений не зафиксировано существенных изменений общей антиоксидантной активности, фотосинтетических пигментов, а также содержания полифенолов и пролина. Наиболее значимые изменения антиоксидантного статуса были выявлены при исследовании каротиноидов кожуры и мякоти плодов. В мякоти плодов опытных растений содержание каротиноидов было в 1,44–1,70 раза ниже, тогда как в кожуре – в 1,27–1,90 раза выше по сравнению с контрольными растениями. Полученные результаты указывают на значимое перераспределения каротиноидов в кожуре и мякоти томата из-за длительного окислительного стресса под влиянием условий космического полета.
Высокий антиоксидантный статус внешних тканей растений отражает мощный механизм их защиты от различных форм стресса. Молекулярно-генетические изменения в семенах томатов, вызванные длительным космическим полетом, привели к увеличению содержания каротиноидов во внешней кожуре плода и уменьшению накопления каротиноидов в мякоти.
Выявлена тенденция к увеличению общего накопления минеральных веществ в мякоти плодов опытных растений по сравнению с кожурой в 1,13–1,50 раза. В плодах опытных растений наблюдалось снижение уровня Ca, Sr и Mo и увеличение Se как в мякоти, так и в кожуре. Концентрация Fe и особенно Pb была ниже в мякоти плодов опытных растений.
«Длительная экспозиция семян томатов в условиях Международной космической станции приводит к молекулярно-генетическим изменениям, проявление которых на биохимическом уровне было выявлено в ходе данного исследования. Изучение этих генетических изменений – дальнейшее направление нашей работы», – комментирует старший научный сотрудник ИБХФ РАН, к.б.н. Татьяна Михайловна Заварыкина.
🖊 Golubkina N, Dzhos E, Bogachuk M, Antoshkina M, Verba O, Zavarykina T, Nechitailo G, Murariu OC, Tallarita AV, Caruso G. Effect of Seed Spaceflight Storage on Tomato Fruit Quality and Peel/Pulp Mineral and Antioxidant Distribution. Horticulturae. 2024; 10(3):289. DOI: 10.3390/horticulturae10030289 🌐
О работе сообщалось в издании "ГАЗЕТА.RU" 🌐 и в telegram-канале Минобрнауки России 🌐
#наукаИБХФ #публикацииИБХФ #ИБХФ #ИБХФРАН
В сентябре 2024 года была опубликована седьмая версия наукометрического рейтинга наиболее цитируемых учёных мира по числу цитирований в Scopus.
Рейтинг является общедоступным и представлен в виде таблиц по ссылке 🌐. В списки входят 🔝 2% цитируемых учёных мира - наших современников и предшественников.
В число самых цитируемых учёных мира (при учёте всех лет цитирований) вошли трое сотрудников ИБХФ РАН:
👏 д.ф.-м.н. Чернозатонский Леонид Александрович
👏 д.х.н. Заиков Геннадий Ефремович
👏 д.х.н. Семёнова Мария Германовна
Главный научный сотрудник лаборатории акустической микроскопии ИБХФ РАН, д.ф.-м.н. Леонид Александрович Чернозатонский вошел также в список самых ( 🔝 2% ) цитируемых в 2023 году учёных мира❗️👏
#лицаИБХФ #наукаИБХФ #публикацииИБХФ #ИБХФ #ИБХФРАН
Рейтинг является общедоступным и представлен в виде таблиц по ссылке 🌐. В списки входят 🔝 2% цитируемых учёных мира - наших современников и предшественников.
В число самых цитируемых учёных мира (при учёте всех лет цитирований) вошли трое сотрудников ИБХФ РАН:
👏 д.ф.-м.н. Чернозатонский Леонид Александрович
👏 д.х.н. Заиков Геннадий Ефремович
👏 д.х.н. Семёнова Мария Германовна
Главный научный сотрудник лаборатории акустической микроскопии ИБХФ РАН, д.ф.-м.н. Леонид Александрович Чернозатонский вошел также в список самых ( 🔝 2% ) цитируемых в 2023 году учёных мира❗️👏
#лицаИБХФ #наукаИБХФ #публикацииИБХФ #ИБХФ #ИБХФРАН
❗️ Инновационный термостойкий материал на основе сополимера этилена с винилацетатом и древесной муки
Сотрудники ИБХФ РАН совместно с РЭУ им. Г.В. Плеханова, ООО «Метаклэй Исследования и разработки» и иностранными коллегами в ходе работы над композитами на основе синтетических полимеров и биоразлагаемых наполнителей установили, что введение древесной муки в сополимер этилена с винилацетатом значительно увеличивает стойкость материала к окислению кислородом воздуха при повышенных температурах, а также придает биокомпозитам сопротивляемость окислению. Новые материалы имеют широкий спектр применений, например, теплоизоляция трубопроводов, изоляция кабелей, некоторые элементы беспилотных летательных аппаратов, кухонная мебель.
✅ В статье исследователей в журнале Polymers (IF = 4.7) показано, что материал, содержащий 50% сополимера этилен-винилацетата и 50% древесной муки в сравнении с чистым сополимером медленнее теряет массу под воздействием высоких температур и кислорода воздуха. Такие материалы с задержкой окисления полимерной цепи потенциально могут быть использованы в конструкциях, рассчитанных на кратковременное воздействие высоких температур, без риска разрушения самой конструкции.
Известно, что в древесной муке, помимо целлюлозы и других полисахаридов, содержится лигнин – сложный биополимер из рода полифенолов, считающийся перспективным антиоксидантом и термостабилизатором для полимеров, кроме этого, в древесине содержатся полифенольные соединения, являющиеся природными антиоксидантами. В статье показано, что в процессе формирования композита из расплавленного полимера и древесной муки молекулы полимера могут вступать в химическую реакцию с полифенолами, образуя более стойкие к окислению структуры. По сравнению с чистым сополимером, в композиционном материале окисление происходит с задержкой, причем вначале кислород воздуха реагирует с наполнителем, и только после значительной потери массы наполнителя начинается деградация самого полимера. Практическая особенность материалов с задержкой окисления полимерной цепи заключается в том, что они могут претерпевать большее количество циклов переработки и выдерживать более высокую температуру переработки. Кроме того, использование природного наполнителя поможет удешевить материал и сделать его более жестким. По сравнению с классическими материалами на основе древесных наполнителей (ДСП, МДФ) данный материал не содержит связующих типа эпоксидных или фенолформальдегидных смол и при нагревании не выделяет в окружающую среду токсичных веществ (формальдегид, фенолы, амины).
Комментарий руководителя проекта, научного сотрудника ИБХФ РАН, кандидата химических наук Петра Васильевича Пантюхова: «Как бывает при большинстве научных открытий, эффект термоокислительной стабилизации высоконаполненных биокомпозитов с древесной мукой мы обнаружили случайно. А затем начали более детально изучать его дополнительными методами исследования. Мы создали полимерные материалы с высоким содержанием древесной муки и обнаружили, что природные антиоксиданты, содержащиеся в древесине, способны диффундировать в полимерную матрицу, защищая ее от окислительной деструкции. Нам было удивительно, почему ранее этот эффект не описывался в научных работах, вероятно он проявляется только при высоком содержании растительного наполнителя. Это очень полезный эффект, развязывающий руки переработчикам пластмасс, в том числе при повторной переработке».
Исследователи подчеркивают, что применение доступных и дешевых природных наполнителей позволит сократить расход синтетических полимеров и улучшить эксплуатационные свойства новых материалов.
Материалы по исследованию опубликованы в издании "ПОИСК" 🌐 и в telegram-канале Минобрнауки России 🌐
🖊 Shelenkov, P.G.; Pantyukhov, P.V.; Aleshinskaya, S.V.; Maltsev, A.A.; Abushakhmanova, Z.R.; Popov, A.A.; Saavedra-Arias, J.J.; Poletto, M. Thermal Stability of Highly Filled Cellulosic Biocomposites Based on Ethylene–Vinyl Acetate Copolymer. Polymers 2024, 16, 2103. https://doi.org/10.3390/polym16152103 🌐
#наукаИБХФ #публикацииИБХФ #ИБХФ #ИБХФРАН
Сотрудники ИБХФ РАН совместно с РЭУ им. Г.В. Плеханова, ООО «Метаклэй Исследования и разработки» и иностранными коллегами в ходе работы над композитами на основе синтетических полимеров и биоразлагаемых наполнителей установили, что введение древесной муки в сополимер этилена с винилацетатом значительно увеличивает стойкость материала к окислению кислородом воздуха при повышенных температурах, а также придает биокомпозитам сопротивляемость окислению. Новые материалы имеют широкий спектр применений, например, теплоизоляция трубопроводов, изоляция кабелей, некоторые элементы беспилотных летательных аппаратов, кухонная мебель.
✅ В статье исследователей в журнале Polymers (IF = 4.7) показано, что материал, содержащий 50% сополимера этилен-винилацетата и 50% древесной муки в сравнении с чистым сополимером медленнее теряет массу под воздействием высоких температур и кислорода воздуха. Такие материалы с задержкой окисления полимерной цепи потенциально могут быть использованы в конструкциях, рассчитанных на кратковременное воздействие высоких температур, без риска разрушения самой конструкции.
Известно, что в древесной муке, помимо целлюлозы и других полисахаридов, содержится лигнин – сложный биополимер из рода полифенолов, считающийся перспективным антиоксидантом и термостабилизатором для полимеров, кроме этого, в древесине содержатся полифенольные соединения, являющиеся природными антиоксидантами. В статье показано, что в процессе формирования композита из расплавленного полимера и древесной муки молекулы полимера могут вступать в химическую реакцию с полифенолами, образуя более стойкие к окислению структуры. По сравнению с чистым сополимером, в композиционном материале окисление происходит с задержкой, причем вначале кислород воздуха реагирует с наполнителем, и только после значительной потери массы наполнителя начинается деградация самого полимера. Практическая особенность материалов с задержкой окисления полимерной цепи заключается в том, что они могут претерпевать большее количество циклов переработки и выдерживать более высокую температуру переработки. Кроме того, использование природного наполнителя поможет удешевить материал и сделать его более жестким. По сравнению с классическими материалами на основе древесных наполнителей (ДСП, МДФ) данный материал не содержит связующих типа эпоксидных или фенолформальдегидных смол и при нагревании не выделяет в окружающую среду токсичных веществ (формальдегид, фенолы, амины).
Комментарий руководителя проекта, научного сотрудника ИБХФ РАН, кандидата химических наук Петра Васильевича Пантюхова: «Как бывает при большинстве научных открытий, эффект термоокислительной стабилизации высоконаполненных биокомпозитов с древесной мукой мы обнаружили случайно. А затем начали более детально изучать его дополнительными методами исследования. Мы создали полимерные материалы с высоким содержанием древесной муки и обнаружили, что природные антиоксиданты, содержащиеся в древесине, способны диффундировать в полимерную матрицу, защищая ее от окислительной деструкции. Нам было удивительно, почему ранее этот эффект не описывался в научных работах, вероятно он проявляется только при высоком содержании растительного наполнителя. Это очень полезный эффект, развязывающий руки переработчикам пластмасс, в том числе при повторной переработке».
Исследователи подчеркивают, что применение доступных и дешевых природных наполнителей позволит сократить расход синтетических полимеров и улучшить эксплуатационные свойства новых материалов.
Материалы по исследованию опубликованы в издании "ПОИСК" 🌐 и в telegram-канале Минобрнауки России 🌐
🖊 Shelenkov, P.G.; Pantyukhov, P.V.; Aleshinskaya, S.V.; Maltsev, A.A.; Abushakhmanova, Z.R.; Popov, A.A.; Saavedra-Arias, J.J.; Poletto, M. Thermal Stability of Highly Filled Cellulosic Biocomposites Based on Ethylene–Vinyl Acetate Copolymer. Polymers 2024, 16, 2103. https://doi.org/10.3390/polym16152103 🌐
#наукаИБХФ #публикацииИБХФ #ИБХФ #ИБХФРАН
