Две работы лауреатов премии Правительства Москвы молодым учёным 2021 года

Наука и жизньНаука

Лауреаты премии Правительства Москвы молодым учёным 2021 года

Материалы подготовила Татьяна Зимина

Общий вид лазерной системы с анаэробным боксом. Рукава с перчатками позволяют выполнять манипуляции с образцами в специально подобранных условиях, а также обеспечивают поддержание стерильности.

8 февраля 2022 года, в День российской науки свыше 80 молодых учёных получили премии Правительства Москвы. Премии присуждаются ежегодно — за достижения в фундаментальных и прикладных научных исследованиях в области естественных, технических и гуманитарных наук, а также за разработку и внедрение новых технологий, техники, приборов, оборудования, материалов и веществ, способствующих повышению эффективности деятельности в реальном секторе экономики и социальной сфере города Москвы. Премия присуждается в 22 номинациях и составляет 2 млн рублей.

Представляем читателям две работы лауреатов 2021 года.

Лазер для переноса микроорганизмов

Технология 3D-печати, бурноразвивавшаяся в последнее десятилетие, получила такое широкое распространение, что уже трудно перечислить все области её применения. Это строительство, проектирование, создание деталей и прототипов различной техники, производство одежды, продуктов питания, мебели, предметов искусства, медицина и т. д. Что касается медицины, то здесь можно видеть два основных направления развития 3D-печати: изготовление различных протезов из искусственных (синтетических, композитных) материалов и биопечать — создание биоинженерных конструкций, то есть построение тканей и объёмных конструктов из живых клеток, которые в перспективе могут использоваться для пересадки взамен повреждённых. Для биопечати применяют разные методы, среди которых можно назвать прямую экструзию клеток, магнитную биопечать, фотолитографию, стереолитографию.

Недавно усилиями небольшого коллектива молодых учёных Института фотонных технологий Федерального научно-исследовательского центра «Кристаллография и фотоника» РАН разработана новая технология биопечати — лазерная инженерия микробных систем (ЛИМС). Речь о лазерной биопечати гелевыми микрокаплями, содержащими бактерии и клеточные объекты. С её помощью можно решать разные биотехнологические и медицинские задачи. Например, выделять микроорганизмы, которые трудно или невозможно культивировать стандартными микробиологическими методами (а таких микроорганизмов — подавляющее большинство), разделять устойчивые культуры (симбионты), выделять микроорганизмы — продуценты новых антибиотиков и биологически активных веществ, быстро создавать искусственные биоплёнки и заселять клеточными культурами искусственные тканеинженерные конструкции (имплантаты), что очень востребовано в регенеративной медицине.

Разработка основана на принципе лазерно-индуцированного прямого переноса вещества. Импульсное лазерное излучение для прямого переноса вещества впервые применили в середине 1980-х годов. Тогда сотрудники Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса (Лорел, США) с металлической плёнки, нанесённой на оптически прозрачную подложку, с помощью импульсного высокоэнергетического эксимерного лазера (λ=193 нм) осадили медь на кремниевую мишень. Впоследствии возможности ЛИМС стали использоваться для многих приложений, например, с его помощью наносят порошковый люминофор на экраны дисплеев высокого разрешения. Также он применяется для переноса крайне хрупких и чувствительных материалов органических тонкоплёночных резисторов, органических светодиодов, молекул ДНК, белков.

Суть процессапредложенной молодыми учёными технологии такова: при поглощении наносекундного лазерного импульса ИК-диапазона металлической плёнкой, на которой распределён гель с клетками, плёнка нагревается и образуется парогазовый пузырь. При его расширении возникает тонкая струя геля, от которой впоследствии отрывается маленькая гелевая капелька. Микрокапли геля с отдельными клетками перелетают на так называемую акцепторную поверхность, расположенную на моторизированной платформе. В качестве акцепторной поверхности могут использоваться чашки Петри, лабораторные микропланшеты, поверхности электрохимических чипов или искусственные конструкции для восстановления биоткани. Минимальный объём переносимых микрокапель гидрогеля — несколько пиколитров (1 пл = 10-12 л). Скорость печати достигает 100 микрокапель в секунду и, как утверждают разработчики, возможно увеличение производительности на порядок. Использование лазерных импульсов ИК-диапазона, безопасного для переносимых клеточных объектов, — одно из важных преимуществ технологии по сравнению с мировыми аналогами, в которых, как правило, применяются лазерные системы УФ-диапазона, способного повредить биологические объекты.

Разработанные системы для лазерной биопечати объединены в единый автоматизированный программно-аппаратный комплекс. Их можно эксплуатировать в настольном варианте без обеспечения специфических условий, в стерильных биобоксах и боксах с настраиваемой атмосферой, то есть с подбором соответствующих газовых условий, в которых осуществляют перенос, благодаря чему работы в них можно вести с микробными клетками из различных природных сред — аэробами, анаэробами и даже с микроорганизмами-экстремофилами, то есть живущими и размножающимися в экстремальных условиях.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

«Ты не пройдёшь!» кто ловит космических странников на пути к земле «Ты не пройдёшь!» кто ловит космических странников на пути к земле

Как Юпитер и Сатурн защищают Солнечную систему от непрошенных гостей

Наука и жизнь
Эрдоган зажат между интересами США и Британии Эрдоган зажат между интересами США и Британии

Политический кризис в Турции может серьезно встряхнуть государство и регион

Монокль
Может ли цвет настроения стать зелёным? Может ли цвет настроения стать зелёным?

К вопросу о развитии цветообозначений в разных языках

Наука и жизнь
Почему взрослые дети не уважают зрелых родителей: мнение и советы психоаналитика Почему взрослые дети не уважают зрелых родителей: мнение и советы психоаналитика

Почему мы считаем родительские убеждения устаревшими и обесцениваем их опыт

Psychologies
Земля. Прятки под мантией Земля. Прятки под мантией

Ядро Земли перестало вращаться, электромагнитное поле нашей планеты разрушается

Наука и жизнь
Золотые гривы Золотые гривы

Как в Ивашкове появилось ранчо с золотогривыми лошадьми

Отдых в России
Био-механизм Био-механизм

Пауки, пожалуй, самые высокотехнологичные существа на планете

Вокруг света
Русско-американские отношения в XIX веке. Часть 2 Русско-американские отношения в XIX веке. Часть 2

Какими были отношения США и России накануне войны между Севером и Югом

Наука и техника
Мы с Мухтаром Мы с Мухтаром

Откуда у советских школьников 1970-х взялась шутка про «Мухтара на границе»?

Автопилот
«Двойка» за хорошее поведение «Двойка» за хорошее поведение

BMW M2 Gran Coupe: баварское купе, которое на самом деле седан

Автопилот
«Уэбб»: получены первые снимки «Уэбб»: получены первые снимки

Первые глубокие и чёткие снимки «Уэбба»

Наука и жизнь
Блеск и несчастья «Великого Гэтсби» Блеск и несчастья «Великого Гэтсби»

Краткая история главного американского произведения 1920‑х

Weekend
Мария Мацель: «Теперь наконец я могу делать и что-то свое» Мария Мацель: «Теперь наконец я могу делать и что-то свое»

Актриса Мария Мацель — о том, как снимаются фильмы-сны

Ведомости
Монеты в восточной пыли Монеты в восточной пыли

Важным источником наших знаний об античной истории являются монеты

Знание – сила
Ученые говорят, что наши мышцы стареют не так быстро, как нам кажется Ученые говорят, что наши мышцы стареют не так быстро, как нам кажется

У пожилых людей мышечные повреждения после спортивных нагрузок не так серьезны

ТехИнсайдер
Кто же все-таки виноват Кто же все-таки виноват

«Переходный возраст» — сериал, который только вышел и уже самый обсуждаемый

Weekend
Липецкий Клондайк Липецкий Клондайк

В Липецкой области создают уникальный кластер для любителей экстрима

Отдых в России
Сверхурочная экономика Сверхурочная экономика

Власти и работодатели концептуально договорились об изменении Трудового кодекса

Ведомости
Арена на двоих Арена на двоих

Как исторически складывались отношения России и США

Эксперт
В тени новой биологии, или Вверх по лестнице, ведущей вниз В тени новой биологии, или Вверх по лестнице, ведущей вниз

Сравнительная анатомия – старая наука, интеллектуальный опыт которой очень богат

Знание – сила
Революция со счастливым концом Революция со счастливым концом

Рубеж XIX и XX веков отмечен бурными событиями в целом ряде наук

Знание – сила
«Мировое разделение труда — вещь очень ненадежная» «Мировое разделение труда — вещь очень ненадежная»

О работе самого большого промышленного холдинга страны, госкорпорации «Ростех»

Эксперт
Островский – революция в русском театре Островский – революция в русском театре

Гончаров, известный трилогией на букву «О», был интересным и метким критиком

Знание – сила
Охота на пиратов Охота на пиратов

Как спортивные каналы и лиги борются с пиратами

Ведомости
Вновь о темной материи Вновь о темной материи

Проблема темной материи всерьез привлекает ученых

Знание – сила
Соль земли Соль земли

Зимнее путешествие по Пермскому краю: ледяная пещера, Чердынь и виды Колвы

Отдых в России
Рукопожатие крепкое Рукопожатие крепкое

Как развивается рынок высокотехнологичных протезов

Эксперт
Возвращение гребного колеса Возвращение гребного колеса

Первые упоминания о гребном колесе относятся еще к древнейшим временам...

Наука и техника
Культура сбережений: зачем откладывать на завтра то, что можно потратить сегодня? Культура сбережений: зачем откладывать на завтра то, что можно потратить сегодня?

Зачем каждому гражданину нужно выработать у себя привычку делать сбережения?

Наука и техника
Исследователи обнаружили, что черные дыры могут помочь в процветании жизни, а не положить ей конец Исследователи обнаружили, что черные дыры могут помочь в процветании жизни, а не положить ей конец

Черные дыры могут быть не такими губительными для жизни, как предполагалось

Inc.
Открыть в приложении