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

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

К вопросу о развитии цветообозначений в разных языках

Наука и жизнь
Золотые гривы Золотые гривы

Как в Ивашкове появилось ранчо с золотогривыми лошадьми

Отдых в России
Земля. Прятки под мантией Земля. Прятки под мантией

Ядро Земли перестало вращаться, электромагнитное поле нашей планеты разрушается

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
«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
«Я женюсь на Гале каждый момент, когда на нее смотрю» «Я женюсь на Гале каждый момент, когда на нее смотрю»

Галина Вишневская и Мстислав Ростропович. Две выдающиеся личности

OK!
Новые пассажиры «Титаника» Новые пассажиры «Титаника»

Когда в 90-х годах упало финансирование науки, институты РАН выживали, как могли

Наука и техника
Патриотизм «подлинный» и «показной» Патриотизм «подлинный» и «показной»

Некогда мы гордились тем, что считали себя самой читающей страной

Дилетант
Экстремалы в природе, или о пределах выносливости Экстремалы в природе, или о пределах выносливости

Они выбрали себе жизнь, какой не позавидуешь, и везде сумели освоиться

Наука и жизнь
Весна в облигациях Весна в облигациях

Бизнес не намерен снижать программы по капитальным инвестициям

Ведомости
Криптоутки Криптоутки

Сегодня DApp-игры – один из самых быстрорастущих рынков

Популярная механика
Очень странные дела Очень странные дела

Какие бьюти-тренды из соцсетей искренне настораживают косметологов

Лиза
Биология на рубеже веков, или Сто лет тому вперед Биология на рубеже веков, или Сто лет тому вперед

Биология в 1900-х годах по темпам своего развития ничуть не отставала от физики

Знание – сила
Зарплатно-гендерный вопрос Зарплатно-гендерный вопрос

Удовлетворенность размером зарплаты среди мужчин и женщин практически сравнялась

Ведомости
Неуместные следы и водоплавающий единорог: злоключения Карла Бау Неуместные следы и водоплавающий единорог: злоключения Карла Бау

«Научный» креационизм. Мифы и предубеждения

Наука и техника
Сарацинка, воительница, христианка Сарацинка, воительница, христианка

В эпоху джахилийи у разных племен бедуинов положение женщин различалось

Знание – сила
Недоросли, скотинины, бригадиры и Стародум Недоросли, скотинины, бригадиры и Стародум

И спустя 200 лет пьесы Дениса Фонвизина остаются интересны и востребованы

Знание – сила
Революция со счастливым концом Революция со счастливым концом

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

Знание – сила
Вновь о темной материи Вновь о темной материи

Проблема темной материи всерьез привлекает ученых

Знание – сила
Новости науки Новости науки

Обнаруженная в ранней Вселенной грандиозная галактика и другие новости науки

Знание – сила
Угольщикам недогрузили триллионы Угольщикам недогрузили триллионы

Минэнерго оценило потери российской угольной отрасли в 2 трлн руб

Ведомости
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
Система Юпитера: Ганимед и Каллисто Система Юпитера: Ганимед и Каллисто

Что делает Ганимед и Каллисто очень интересными космическими телами?

Наука и техника
Керосиновая история Керосиновая история

Жизнь в послевоенном социализме делится на «время керосина» и «время газа»

Знание – сила
Водяные козлы – аристократы саванн Водяные козлы – аристократы саванн

«Водяных козлов я часто встречал в восточноафриканской саванне»

Знание – сила
Сверхурочная экономика Сверхурочная экономика

Власти и работодатели концептуально договорились об изменении Трудового кодекса

Ведомости
Новый поход ветеранов Троянской войны Новый поход ветеранов Троянской войны

Филистимляне и троянцы против египетских фараонов

Знание – сила
Физика в поисках ответа на разгадку бытия: от Эйнштейна до Хокинга и Лоуренса Краусса Физика в поисках ответа на разгадку бытия: от Эйнштейна до Хокинга и Лоуренса Краусса

Почему существует Вселенная? Почему существует мир, почему в нем есть мы?

Знание – сила
Когда медицинские практики прошлого у нас в крови… Когда медицинские практики прошлого у нас в крови…

На протяжении почти 2000 лет для лечения болезней использовалось кровопускание

Знание – сила
Липецкий Клондайк Липецкий Клондайк

В Липецкой области создают уникальный кластер для любителей экстрима

Отдых в России
Открыть в приложении