| Аннотация |
Природоподобные технологии и их применение являются новым, актуальным и перспективным направлением для получения новых функциональных материалов и структур на их основе. Ресурсо- и энергопотребление при формировании и использовании, негативное влияние на окружение, точечное действие как правило оптимальны и управляемы в силу природного происхождения биоматериалов и являются ключевыми факторами в самых разнообразных областях применения: от микроэлектроники до медицины. Новые структуры, формируемые при совмещении неорганических материалов и природных биоматериалов, в том числе клеточных культур, называемые биогибридными, не являются исключением. Изучение фундаментальных свойств биогибридных структур, понимание подходов к оптимизации и тонкому управлению их формированием и хранением, как ключевому фактору дальнейшего использования на практике, являются основополагающими составляющими для успешного использования этих объектов в науке, технике и технологиях. Применение прямых и высокоточных методов исследования, в первую очередь на основе вариабельного по длине волны синхротронного излучения, обеспечивает получение наиболее объективной и детальной информации о физико-химическом состоянии биогибридных клеточных структур, формируемых in vitro, которым свойственны существенно выраженные активные взаимодействующие поверхности и функциональные границы раздела. Эксперименты, проведенные нами ранее, в т.ч. с использованием синхротронного излучения, показали общую применимость подходов проекта. Изучена и проанализирована возможность использования клеток E.coli для генерации гибридных наноструктур белка Dps c наночастицами оксидов железа, как потенциального инструмента их адресной доставки и использования для широкого круга задач (микроэлектроники, спинтроники), а также интеграции наночастиц на основе кремния и его оксида с клетками млекопитающих для использования в медицинских задачах диагностики и терапии (тераностики).
Важным направлением развития полученных результатов является расширение способов хранения и возможностей использования клеток E.coli для генерации белка Dps c наночастицами оксидов железа, клеток млекопитающих с интернализацией наночастиц кремния, например, для задач адресной доставки наночастиц, использования развитых поверхностей для функционализации биогибридных структур на их основе с плавно управляемым через состав и структуру свойствами. В качестве примененных условий хранения будет изучено влияние низкотемпературных и криогенных условий на физико-химическое состояние, атомное и электронное строение и состав биогибридных структур, в том числе на их интеграцию с объектами развитой поверхности на основе кремния.
В качестве объектов, обладающих развитой поверхностью, предполагается использовать пористый и нитевидный Si, наночастицы пористого Si после лиофилизации, стабилизирующей их состав и структуру. Такие объекты характеризуются развитой морфологией, элементы которой обладают развитой поверхностью как таковые, тем не менее располагаясь на поверхности соответствующей основы и «в глубине»: подложки или «ядра» частицы Si. В проекте такие поверхности названы «3D развитыми», подчеркивая понимание того, что поверхность развита и активна не «планарно», а в массиве морфологически выраженных образований, в том числе в наномасштабе.
Научная проблема, решаемая в проекте, состоит в отсутствии информации о возможностях совмещения и потенциальных трансформациях функциональных неорганических наноматериалов c культурами клеток в условиях in vitro формирования биогибридных структур с 3D развитой поверхностью, включая низкие и крио- температуры.
Исследования являются оригинальными и не проводились ранее, тем более с применением комплексного подхода проекта.
|
