| Название НИОКТР |
Исследование молекулярных физико-химических взаимодействий в гидратном слое липидных мембран методом микроскопии второй гармоники
|
| Аннотация |
В данном проекте планируется развитие методов нелинейной оптической микроскопии генерации второй гармоники (ГВГ) для неинвазивной безмаркерной характеризации молекулярной структуры поверхности липидных мембран с целью получения фундаментальной информации о физико-химических процессах, происходящих в гидратном слое мембран, взаимодействии мембран с ионами, полярными молекулами, а также проницаемости мембран при различных физиологических условиях. Липидные мембраны являются неотъемлемой частью всех живых клеток. Они выполняют широких спектр критически важных функций, являясь защитным барьером, контролируя трансмембранные концентрационные градиенты и передавая электрические сигналы. Существование, а также правильное функционирование мембран неотъемлемо связано с их гидратный слоем (ближайший к мембране слой молекул воды) и гидратационными поверхностными взаимодействиями.
Несмотря на очевидную важность процессов, происходящих в гидратном слое, фундаментальные модели этих процессов отсутствуют. Возможность исследовать данные процессы с молекулярной чувствительностью позволит расширить наше понимание о связях топологии поверхности мембран с ее электрическими свойствами и химической реактивностью, что критически важно для понимания возникновения и стратегий лечения серьезных заболеваний (Альцгеймера, ССЗ).
Существующие методы молекулярного исследования интерфейсов, такие как рентгеновская и электронная спектроскопия, требуют соблюдения условий высокого вакуума и подходят лишь для изучения поверхностей твердотельных материалов. Уникальность правил отбора по симметрии в микроскопии ГВГ обеспечивает генерацию фотонов только на нецентросимметричных структурах в изотропных (центросимметричных) средах. Таким образом, данный метод можно считать избирательно чувствительными к границам раздела изотропных сред или интерфейсам, где центросимметрия/однородность нарушена из-за несбалансированного энергетического взаимодействия и ориентации поверхностных молекул. Более того, в присутствии электростатического поверхностного потенциала происходит ориентация дипольных моментов молекул воды, что дополнительно влияет на локальную асимметрию поверхности. Анализ интенсивности сигнала ГВГ от ориентированных молекул воды позволяет экспериментально вычислить точное значение электростатического потенциала поверхности, плотности поверхностных зарядов, а также свободной энергии взаимодействия.
В рамках данного проекта будут разработаны и отлажены уникальные экспериментальные методы исследования физико-химических свойств липидным мембран методом ГВГ микроскопии. С их помощью будут исследованы проницаемость липидных мембран к различным ионам при изменяющихся внешних физиологических условиях (температура, ионный состав, осмотическое давление), а также важнейшие физико-химические свойства липидных мембран (поверхностный потенциал, энергия взаимодействия с ионами и протеинами, структура двойного электрического слоя), необходимые для жизнедеятельности клеток. Фундаментальная значимость данного исследования состоит в детализации нашего понимания физиологически релевантных процессов на молекулярном уровне, а также в возможности сформировать согласованную модель функционирования липидных мембран, опираясь на данные, полученные на различных масштабах (от микроскопического до макроскопического). Практическая значимость данного исследования состоит в разработке новых стратегий лечения и ранней диагностики серьезных заболеваний.
|
| Доступ к ОКОГУ исполнителя |
False
|
| Количество связанных РИД |
0
|
| Количество завершенных ИКРБС |
0
|
| Сумма бюджета |
3000.0
|
| Дата начала |
2025-01-01
|
| Дата окончания |
2026-12-31
|
| Номер контракта |
25-22-00346
|
| Дата контракта |
2024-12-26
|
| Количество отчетов |
2
|
| УДК |
535:530.182
|
| Количество просмотров |
3
|
| Руководитель работы |
ЕРЕМЧЕВ МАКСИМ ЮРЬЕВИЧ
|
| Руководитель организации |
Колачевский Николай Николаевич
|
| Исполнитель |
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ИМ. П.Н. ЛЕБЕДЕВА РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
|
| Заказчик |
Российский научный фонд
|
| Федеральная программа |
Отсутствует
|
| Госпрограмма |
—
|
| Основание НИОКТР |
Грант
|
| Последний статус |
2025-12-15 09:49:24 UTC, 2025-12-15 09:49:24 UTC
|
| ОКПД |
Услуги (работы), связанные с научными исследованиями и экспериментальными разработками в области технических наук и в области технологий, прочие, не включенные в другие группировки, кроме биотехнологии
|
| Отраслевой сегмент |
—
|
| Минздрав |
—
|
| Межгосударственная целевая программа |
—
|
| Ключевые слова |
липидные мембраны; двухфотонная флуоресценция; поверхностных потенциал; водные интерфейсы; гидратационный слой мембран; Микроскопия генерации второй гармоники
|
| Соисполнители |
—
|
| Типы НИОКТР |
Фундаментальное исследование
|
| Приоритетные направления |
—
|
| Критические технологии |
—
|
| Рубрикатор |
29.33.25 - Нелинейные оптические свойства сред
|
| OECD |
—
|
| OESR |
Оптика (включая лазерную оптику и квантовую оптику)
|
| Приоритеты научно-технического развития |
а) переход к передовым технологиям проектирования и создания высокотехнологичной продукции, основанным на применении интеллектуальных производственных решений, роботизированных и высокопроизводительных вычислительных систем, новых материалов и химических соединений, результатов обработки больших объемов данных, технологий машинного обучения и искусственного интеллекта;
|
| Регистрационные номера |
—
|
