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
Все, везде и сразу: почему после отпуска мы чувствуем себя еще более уставшими и что с этим делать Все, везде и сразу: почему после отпуска мы чувствуем себя еще более уставшими и что с этим делать

Как проявляется постотпускная усталость и что помогает вернуться в форму

Правила жизни
Может ли цвет настроения стать зелёным? Может ли цвет настроения стать зелёным?

К вопросу о развитии цветообозначений в разных языках

Наука и жизнь
Блогер рассказал, как надо правильно вести себя в Японии, и развеял стереотип о запретах на открытую одежду в общественных местах Блогер рассказал, как надо правильно вести себя в Японии, и развеял стереотип о запретах на открытую одежду в общественных местах

Правила поведения в японском обществе, которые помогут путешественникам

Maxim
Земля. Прятки под мантией Земля. Прятки под мантией

Ядро Земли перестало вращаться, электромагнитное поле нашей планеты разрушается

Наука и жизнь
Объект, обнаруженный на краю Солнечной системы, бросает тень на существование Девятой планеты Объект, обнаруженный на краю Солнечной системы, бросает тень на существование Девятой планеты

Чем уникален седноид на краю Солнечной системы, получивший прозвище «Аммонит»

Inc.
Аква инкогнита Аква инкогнита

Как вода нарушает правила жидкостей

Вокруг света
Альберт Филозов: «Такого мужа, как я, своим девочкам не пожелал бы» Альберт Филозов: «Такого мужа, как я, своим девочкам не пожелал бы»

Альберт Филозов — о том, как любовь продлила ему жизнь

Коллекция. Караван историй
«Уэбб»: получены первые снимки «Уэбб»: получены первые снимки

Первые глубокие и чёткие снимки «Уэбба»

Наука и жизнь
Музыка против голода: как фестиваль Live Aid изменил благотворительность и культуру Музыка против голода: как фестиваль Live Aid изменил благотворительность и культуру

Как фестиваль Live Aid стал поворотной точкой для благотворительности в музыке

Forbes
Закрома Родины Закрома Родины

Альтернативная нереальность АвтоВАЗа

Автопилот
«Медицина стала точной наукой» «Медицина стала точной наукой»

Революция в изучении человека и новые методы терапии рака: мнение профессора РАН

Монокль
Посвящено Беатриче Посвящено Беатриче

Данте обнаружил, осознал, как мало он знает

Наука и жизнь
Тюрьма народов Тюрьма народов

Как побег из Алькатраса лишь укрепил имидж легендарной тюрьмы

Дилетант
Пророческий мультсериал: 7 сбывшихся предсказаний из «Симпсонов» Пророческий мультсериал: 7 сбывшихся предсказаний из «Симпсонов»

Про 7 самых интересных предсказаний «Симпсонов», которые сбылись

ТехИнсайдер
Марк Цукерберг раскрыл свою ИИ-стратегию: миллиарды на вычисления, гонка за талантами и новое видение Meta* Марк Цукерберг раскрыл свою ИИ-стратегию: миллиарды на вычисления, гонка за талантами и новое видение Meta*

Марк Цукерберг вкладывает сотни миллиардов в сверхинтеллект

Inc.
Инфекционный след: что вызывает болезнь Альцгеймера и зачем нужен когнитивный резерв Инфекционный след: что вызывает болезнь Альцгеймера и зачем нужен когнитивный резерв

О вероятных причинах и механизмах развития болезни Альцгеймера

Forbes
Мошенники делают ставки Мошенники делают ставки

Как мошенники используют аккаунты граждан в букмекерских конторах

Ведомости
Новые времена Новые времена

Изменения, которые произошли в мире технологий за последние 25 лет

Правила жизни
Ученые предсказали точную дату конца Вселенной— и он случится раньше, чем предполагалось Ученые предсказали точную дату конца Вселенной— и он случится раньше, чем предполагалось

Ученые впервые назвали точную дату конца Вселенной

Inc.
Палеогенетики уточили популяционную историю Таримской впадины Палеогенетики уточили популяционную историю Таримской впадины

Как ученые анализировали геномы древних людей из Таримской впадины

N+1
Оригами-робота научили прижимать ноги и ходить по-крабьи Оригами-робота научили прижимать ноги и ходить по-крабьи

Инженер из Германии разработал четвероногого оригами-робота Fold Walker

N+1
Детский плач в возрасте пяти месяцев связали с наследственностью Детский плач в возрасте пяти месяцев связали с наследственностью

Генетические факторы отвечают за 70 процентов плача

N+1
Между фугой и фуззом Между фугой и фуззом

Современные композиторы, ломающие жанровые барьеры

Weekend
Как работает автофокус в фотоаппарате? От сенсора до мотора в объективе Как работает автофокус в фотоаппарате? От сенсора до мотора в объективе

Как работает автофокус: подробно и со схемами

ТехИнсайдер
Юрий Васильев: «Некто Ширвиндт» Юрий Васильев: «Некто Ширвиндт»

Александра Анатольевича все в Театре сатиры называли просто Шурой

Коллекция. Караван историй
Денис Власенко: «Все-таки мир не черно-белый» Денис Власенко: «Все-таки мир не черно-белый»

Денис Власенко о «супергеройских» ролях и о том, каково это в возрастном гриме

Ведомости
«Нет на свете страны, где нет магазинов» «Нет на свете страны, где нет магазинов»

Розница в России: как справиться с кризисом и что будет с брендами?

Монокль
Червивое яблоко Червивое яблоко

Все оказалось просто. Иллюзорно просто. И это усыпило внимание большинства

Правила жизни
Чтобы не набрать лишнего. Шесть правил Чтобы не набрать лишнего. Шесть правил

6 правил, чтобы не поправиться в отпуске

Здоровье
Открыть в приложении