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

Я, оно и сверх-я Я, оно и сверх-я

До чего доведет развитие искусственного интеллекта?

Цифровой океан
Против ногтей, ресниц и брюк: как власти Туркменистана регулируют внешний вид женщин Против ногтей, ресниц и брюк: как власти Туркменистана регулируют внешний вид женщин

В Туркменистане — очередная волна запретов, касающихся внешнего вида женщин

Forbes
Технарь и гуманитарий. Откуда взялась эта пара? Технарь и гуманитарий. Откуда взялась эта пара?

Наука жёстко делится русским языковым сознанием на два материка

Наука и жизнь
Правила жизни Шер Правила жизни Шер

Шер. Певица и актриса. Вот правила ее жизни

Правила жизни
«Где они все?» Ученые объяснили, почему инопланетяне до сих пор не прилетели на Землю «Где они все?» Ученые объяснили, почему инопланетяне до сих пор не прилетели на Землю

Астробиологи попытались разрешить парадокс Ферми

Вокруг света
«Люди делают свою биографию в той или иной степени сознательно» «Люди делают свою биографию в той или иной степени сознательно»

Филолог Игорь Пильщиков вспоминает о Юрия Лотмана и Тартуско-московскую школу

Arzamas
Физики постримили игру с помощью ридберговских атомов Физики постримили игру с помощью ридберговских атомов

Американские физики использовали газ атомов в качестве приемной антенны

N+1
Свет по шнурку. Оптоволокно – что такое, как работает и зачем нужно Свет по шнурку. Оптоволокно – что такое, как работает и зачем нужно

Как удалось передать свет по проводам, и почему именно свет?

Цифровой океан
Персона Персона

О будущем B2B-сегмента в интернет-торговле

Robb Report
«Ну не меняться же мне из-за каждого идиота!»: крылатые фразы киногероев Олега Янковского, которые стыдно не знать «Ну не меняться же мне из-за каждого идиота!»: крылатые фразы киногероев Олега Янковского, которые стыдно не знать

Самые крылатые фразы киноперсонажей Олега Янковского

Maxim
Возвращение королей. Ультралюкс из прошлого, возрожденный в наши дни Возвращение королей. Ультралюкс из прошлого, возрожденный в наши дни

Кто и зачем возвращает забытые супербренды Delage и Hispano-Suiza

РБК
Начнём с того, что нельзя доверить другим секс и еду: как перестать брать задачи на себя и начать делегировать Начнём с того, что нельзя доверить другим секс и еду: как перестать брать задачи на себя и начать делегировать

Нельзя доверить другим секс и еду: как научиться делегировать обязанности?

VC.RU
Сати Спивакова: «Спустя целую жизнь я наконец-то занимаюсь любимым делом» Сати Спивакова: «Спустя целую жизнь я наконец-то занимаюсь любимым делом»

Сати Спивакова о том, как вернулась на театральную сцену спустя много лет

Эксперт
Как экономить, если денег и так ни на что не хватает? Способы, которые работают Как экономить, если денег и так ни на что не хватает? Способы, которые работают

Как экономить еще сильнее, если ты уже экономишь?

The Voicemag
Режиссер Яна Гладких о сериале Amore more Режиссер Яна Гладких о сериале Amore more

О консерватизме русской публики и поиске того, что делает человека счастливым

СНОБ
«Со всем, что мы вытеснили, нам придется встретиться лицом к лицу» «Со всем, что мы вытеснили, нам придется встретиться лицом к лицу»

Василиса Кузьмина о байопике Ники Турбиной и конце девяностых

Weekend
Топ-6 бесплатных VPN-расширений для браузера Chrome Топ-6 бесплатных VPN-расширений для браузера Chrome

Самые популярные и надежные VPN-сервисы для Chrome

CHIP
«И вся эта смерть продолженье» «И вся эта смерть продолженье»

О чем и как писал поэт Алексей Цветков

Полка
Книги с захватывающим сюжетом: 5 историй о гонках, вoйне и нацистской Германии Книги с захватывающим сюжетом: 5 историй о гонках, вoйне и нацистской Германии

Подборка книг, сюжет которых не уступает лучшим триллерам в кино

TechInsider
Диетолог из Гарварда назвала 5 видов продуктов, которые заставляют вас чувствовать себя уставшими и тревожными Диетолог из Гарварда назвала 5 видов продуктов, которые заставляют вас чувствовать себя уставшими и тревожными

Какие продукты могут вызвать тревогу и усталость

Inc.
«Никогда не рассказывайте ему об этом»: мужчины комментируют мнение женщины об отношениях «Никогда не рассказывайте ему об этом»: мужчины комментируют мнение женщины об отношениях

Как отличается взгляд женщин и мужчин на отношения?

Psychologies
Роскошь на пороге гибели: назван неожиданный ингредиент вина, которое пила иудейская знать Роскошь на пороге гибели: назван неожиданный ингредиент вина, которое пила иудейская знать

Вельможи наслаждались дорогим напитком перед гибелью царства

Вокруг света
Вода Сасси: все о легендарном напитке для похудения Вода Сасси: все о легендарном напитке для похудения

Может ли вода Сасси помочь избавиться от лишних килограммов?

РБК
Зачем собаки метят деревья и как они чувствуют ваш страх: 10 вопросов «с хвостиком» Зачем собаки метят деревья и как они чувствуют ваш страх: 10 вопросов «с хвостиком»

10 вопросов, на которые владельцы псов часто не знают ответов

Вокруг света
Как защититься от укуса клеща на природе: самые важные лайфхаки Как защититься от укуса клеща на природе: самые важные лайфхаки

Заражения энцефалитом можно избежать, если знать несколько важных вещей

TechInsider
«Я — последняя буква в алфавите»: 3 психологические установки, ведущие к инфаркту «Я — последняя буква в алфавите»: 3 психологические установки, ведущие к инфаркту

Мы не осознаем, что вредные установки серьезно сказываются и на нашем здоровье

Psychologies
Женщины в медицине Женщины в медицине

Семь СЕО из мира медицины

Собака.ru
Как быстро запоминать нужную информацию: 7 приемов от инструктора по развитию памяти Как быстро запоминать нужную информацию: 7 приемов от инструктора по развитию памяти

Как же быстро запоминать и эффективно обрабатывать нужную нам информацию

Psychologies
Внутри египетской мумии ястреба оказались останки священного ибиса Внутри египетской мумии ястреба оказались останки священного ибиса

Исследователи изучили мумию птицы, которая считалась останками ястреба

N+1
Кровавые узы: судьбы жен и детей великих диктаторов Кровавые узы: судьбы жен и детей великих диктаторов

Имена диктаторов XX века вошли в историю, но судьбы их близких остаются в тени

Вокруг света
Открыть в приложении