Смирнов Артем
Выпускник 2021 года по направлению Химия прикладных материалов
Струйная печать микродисков на основе иммобилизованных перовскитных квантовых точек с модами шепчущей галереи
Согласно полученным результатам ВКР, перовскитные люминесцентные изображения можно струйно печатать на голографической пленке. В работе показано влияние таких параметров печати, как температура подложки, концентрация прекурсора в краске, расстояние между каплями и время УФ-обработки пленки, на качество изображения и интенсивность люминесценции кристаллов перовскита. На основании этих данных были подобраны оптимальные параметры и напечатаны люминесцентные рисунки перовскита. Исследована структура поверхности узоров и исследованы их люминесцентные свойства. Показано, что отпечатанные узоры на перовските хорошо видны невооруженным глазом в условиях УФ-излучения и не нарушают голографических свойств пленки.
Сергей Ряховский
Выпуск 2021 года, направление Молекулярная биология и биотехнология
Анализ генома и транскриптома трех видов ящериц
По результатам анализа собранного транскриптома удалось определить и подтвердить родство между D. valentini, D. unisexualis и D. raddei. Аннотация генов и последующее обогащение помогли идентифицировать ортологи генов в родительских (Anolis carolinensis) и контрольных (Homo sapiens) базах данных. Кластеризация терминов GO обогащения генов по биологическим процессам по семантическому сходству в результатах REViGO показала пространственное распределение сходства биологических процессов, что доказывает функциональное родство трех видов ящериц.
Анализ экспрессии связанных с мейозом генов, полученный из аннотации, определил высокий уровень экспрессии когезин-кодирующих генов (SMC2, SMC4, SMC3) у партеногенетических D. unisexualis. Эти гены связаны с мейозом и партеногенезом у D. pulex. Партеногенез у D. pulex демонстрирует мейозоподобный cohesin во время профазы, за которым следует сдвиг в пользу партеногенетической функции cohesin. В этот момент центромерная слипчивость будет разорвана, и сестринские хроматиды разделятся, повторяя материнский генотип в дочерних клетках в митозоподобном делении с
образование нового потомства. Белки группы SMC участвуют в
прикрепление кинетохор к микротрубкам и конденсация хромосом, слипание сестринских хроматид, рекомбинация. Их функция может влиять на партеногенетические события. Механизм восстановления плоидности у видов Darevskia parthenon не может быть таким же, как у других видов Parthenon. Наличие высокоэкспрессированных генов SMC у D. unisexualis может свидетельствовать об их роли в партеногенетическом делении половых клеток. В то же время у родительских половых видов D. valentini и D. raddei наблюдались меньшие значения экспрессии SMC и других когезиновых и конденсин-родственных генов.
Анализ геномов и генов ГМК показал высокую концентрацию транскриптов ГМК у Darevskia unisexualis. На основании аннотации транскриптома можно предположить, что гены ГМК, их повышенная экспрессия и количество транскриптов могут быть связаны со значительным изменением способа размножения у D. unisexulalis за счет повышения активности когезина и конденсина и конденсации хромосом в конце мейоза у D. unisexulalis. стволовые клетки.
Дарья Александрова
Выпускница 2021 года, направление Химия прикладных материалов
Оптически активные материалы на основе нанокристаллов целлюлозы и углеродных точек
В ВКР говорится о надежном наноструктурированном термохимическом индикаторе, который использует уникальное изменение Tm смесей ДМСО/вода в широком диапазоне температур от -60 ° C до +19 ° C и сольватохромный эффект для углеродных точек (C-точки). Используя CNC в качестве источника углерода, мы синтезировали C-точки на их поверхности. Эти С-точки показали сильную зависимость интенсивности ФЛ и длины волны излучения от состава смесей ДМСО/вода. Плавление замороженной смеси ДМСО/вода определенного состава приводило к пропитке пленки КНК, несущих С-точки, и необратимому изменению ФЛ С-точек, что свидетельствовало о повышении локальной температуры выше определенного значения. Этот наноструктурный индикатор температуры широкого диапазона (изготовленный из двух устойчивых НЧ) является экономически эффективным, простым в использовании и нетоксичным, что указывает на нарушение контроля температуры в холодовой цепи.
Предлагаемый в этом проекте новый гибридный материал на основе C-dot/CNC направлен на устранение существующих проблем логистической холодовой цепи. Разработанный материал обладает необычными ФЛ свойствами.
Мария Аликина
Выпускница 2021 года по направлению Химия прикладных материалов
Бизнес-тезис "Smart Label": разработка и выведение на рынок технологии производства основы для антиадгезионной бумаги
В связи с постоянным ростом рынка самоклеящихся этикеток и повышением требований к экологичности, производителям нужны новые дешевые технологии производства этикеток, которые упростят переработку и повысят прибыльность производства. Эта работа направлена на разработку и внедрение на местный рынок новой технологии производства антиадгезионных материалов, решающих на сегодняшний день проблемы производителей этикетки.
Технология заключается в модернизации производства этикеток с предпокрывным грунтом, который наносится перед непосредственным процессом антиадгезионной силиконизации бумаги. Согласно тестам контроля качества, этот праймер снижает расход силиконового слоя при увеличении гладкости бумаги, тем самым увеличивая прибыль от производства этикеток и упрощая переработку. В основе грунтовки лежит эмульсия ПЭВА, которая взаимодействует со структурой бумаги, заполняет поры бумаги и вступает в реакцию с молекулами целлюлозы.
Для дальнейшего выхода продукта на рынок было проведено сравнение с существующими технологиями предварительного покрытия. Было подчеркнуто, что технология грунтовки Inno-Colloids не имеет недостатков по сравнению с аналогами, которые имеют проблемы либо с расходом и расходом грунтовки, либо с качеством адгезии, либо со стоимостью необходимой бумаги.
Анализ рынка был проведен в связи с разделением мирового спроса на этикетки по ключевым сегментам рынка. Были предоставлены ценностное предложение, маркетинговая стратегия B2B и модель дистрибуции.
Недавнее состояние проекта заключается в первом клиенте B2B и начале продаж, выходе на рынок через партнерскую сеть, реализации интеллектуальной собственности в России (обстоятельный обзор патентов) и будущей стратегии интеллектуальной собственности. Стратегия развития проекта обеспечивается выполнением финансового плана и дорожной карты, оценкой рисков и пониманием стратегии выхода.
Анастасия Беляева
Выпускница 2021 года по направлению Химия прикладных материалов
Магнетитовый аэрогель: синтез, структура и свойства
Мы продемонстрировали возможность настройки процедуры синтеза для получения материалов с различной пористостью. Для этого мы теоретически исследовали порог перколяции при золь-гель переходе путем контролируемой дестабилизации дисперсии (золя) наночастиц магнетита. Расчеты показали оптимальное значение объемного содержания наночастиц в растворе для получения геля. При расчетной точке перколяции были получены три типа материалов, различающихся по способу получения с разной пористой организацией: ксеро-, крио- и аэрогель.
При сравнении образцов между собой мы обнаружили, что образцы аэрогеля демонстрируют меньшую усадку в процессе производства, чем образцы, полученные другими способами, за счет сверхкритической сушки, при которой не происходит разрушения внутренней морфологии. Изучение магнитных свойств показало, что образцы мало отличались друг от друга по значениям намагниченности насыщения. Отличие показывает образец аэрогелевого магнетита в значениях температуры блокировки от образцов ксеро- и криогельного магнетита.
Это означает, что ксеро- и криогели являются более упакованными структурами, чем аэрогели. Полученные материалы биосовместимы и не вызывают гемолиза клеток, что позволило изучить их способность останавливать кровотечение. Таким образом, на примере гемостатического эффекта показано, что образцы аэрогеля из чистого магнетита и аэрогеля с добавками аминокапроновой кислоты и гентамицина натрия показали коэффициенты гемолиза ниже, что позволяет их безопасно использовать для остановки кровотечения и заживления ран. А образцы криогеля и ксерогеля вызывают высокий гемолиз. Это означает, что ксерогель и криогель магнетита не являются гемосовместимыми.
София Бутонова
Выпускница 2021 года по направлению Химия прикладных материалов
Исследование продуктов разложения и кинетики деградации ZIF-8 под действием лактата и фосфатных групп
В данной работе изучено влияние фосфорных групп на стабильность ZIF-8 в водной среде. Буфер PBS нельзя использовать в качестве буферного раствора для изучения кинетики высвобождения инкапсулированных молекул в ZIF-8 из-за влияния фосфатных групп на деградацию ZIF-8. Более того, этот проект поднимает новые вопросы о применении ZIF-8 в качестве наноносителя для систем доставки лекарств.
Анна Гончаренко
Выпуск 2021 года, направление Молекулярная биология и биотехнология
3D-печать ранозаживляющей повязки на основе биоактивных полимерных композитов
Разработан метод 3D-печати раневых повязок на основе бемита и хитозана для лечения ожогов. Мы предлагаем две новые биосовместимые гидрогелевые чернила с истончением и самовосстановлением на основе модифицированного хитозана и геля бемита, которые очень полезны для аддитивного производства.
Кроме того, эта система имеет большой потенциал для дальнейшей модификации путем включения в нее биологически активных веществ, таких как лекарственные препараты или факторы роста. Что позволит расширить круг показаний к применению повязок.
Эксперименты in vitro частично имитировали раневую систему. С учетом как биологических, так и инженерных аспектов подобрано оптимальное соотношение компонентов. Нетоксическое действие компонентов пластыря было подтверждено с помощью МТТ-теста на клеточных линиях VERO и HDF.
Эффективность использования такого пластыря была определена с помощью экспериментов in vivo.
Дарья Горбенко
Выпуск 2021 года, направление Молекулярная биология и биотехнология
Детекция патогенов человека с использованием гибридизационных зондов на основе ДНКзимов с пероксидазной активностью
В ходе работы по созданию тест-системы для выявления возбудителей болезней человека был достигнут дизайн и оптимизация детекции возбудителей болезней человека с использованием различных режимов гибридизации зондов с пероксидазоподобными ДНК-ферментами.
Выполнена каскадная, бинарная и многокомпонентная детекция ДНК-ферментами 16 возбудителей различного происхождения. Решена проблема распознавания длинномерных аналитов путем создания многокомпонентных зондов, способных раскручивать вторичные структуры нуклеиновых кислот. Все разработанные зонды показали одинаково высокую эффективность как на синтетических аналитах, так и на моноплексных продуктах NASBA.
Разработанные зонды оказались пригодными для селективного обнаружения родственного продукта после мультиплексной реакции NASBA, содержащей одновременно до 6 возбудителей.
Было достигнуто обнаружение родственных аналитов с помощью бинарных и многокомпонентных зондов без этапа отжига, поэтому эти типы зондов для гибридизации пероксидазоподобных ДНК-ферментов больше подходят для условий оказания медицинской помощи. Был определен LOD для NASBA и бинарной/многокомпонентной системы обнаружения.
Мария Горшкова
Выпуск 2021 года, направление Молекулярная биология и биотехнология
Формазависимое поведение магнитных тромболитических актуаторов в потоке
Разработка новых методов лечения тромбозов остается актуальной задачей ученых. Число летальных исходов от этого заболевания с каждым годом растет, а применяемые в настоящее время в медицинской практике методы имеют много недостатков. В ходе работы изучалась эффективность тромболизиса под действием магнитных приводов в условиях переменного магнитного поля и потока. Нашей первой задачей было продемонстрировать влияние формы магнитных приводов на скорость тромболизиса. Нами доказано, что в присутствии переменного магнитного поля эффективность тромболизиса в присутствии 1D-актуаторов возрастает. Мы предположили, что этот результат может быть связан с механическим разрушением модельного тромба.
Комплексом двух процессов можно объяснить увеличение эффективности тромболизиса в первой части исследования. Первый – это механическое разрушение фибриновой сети тромба. Второй – повышенный массоперенос тромболитического агента.
По результатам проделанной работы мы пришли к выводу о необходимости изучения частиц для медицинского применения не только в зависимости от их физико-химических свойств, но и в зависимости от формы, так как именно форма частиц может определять возникающие эффекты в естественных физиологических условиях. Эксперименты в проточных условиях показали повышение эффективности тромболизиса при использовании одномерных частиц и переменного магнитного поля. Описанные результаты могут свидетельствовать о перспективности дальнейшего изучения данных магнитных приводов для тромболитического применения.
Виктория Дикая
Выпуск 2021 года, направление Молекулярная биология и биотехнология
Сравнительно-геномный анализ генов вовлеченных в различные типы оогенеза
Биоинформационный анализ данных RNA-Seq, ChIP-Seq и микрочипов по трем видам лягушек. Были собраны и аннотированы два транскриптома лягушек, а для Xenopus laevis были обнаружены области связывания РНК-полимеразы II во втором состоянии серинового фосфорилирования.
Анализ данных RNA-Seq показал, что KRAB-домен доминирует у X. laevis и R. temporaria по количеству транскриптов. При аннотировании сборки травяной лягушки было обнаружено, что большинство транскриптов аннотировано как сигнальные белки.
Для R. temporaria были предсказаны семейства тандемных повторов, затем выявлена их локализация молекулярным методом FISH-картирования в Институте цитологии РАН.
При анализе данных ChIP-Seq было обнаружено 202 пика, по которым был построен график HeatMAP. Эти пики указывают на то, что сайты связывания РНК-полимеразы II имеют открытый хроматин для транскрипции и разные сайты начала транскрипции.
Анализ данных микрочипов для X. tropicalis показал, что для анализа содержащейся в ней мРНК требуется тщательная промывка оболочки ядра.
В ходе обсуждения были предложены пути улучшения анализа и проблемы, возникшие в ходе исследования.
Алина Забавкина
Выпуск 2021 года, направление Молекулярная биология и биотехнология
Исследование клеточных механизмов действия колановой кислоты
В ходе ВКР в первую очередь был проведен МТТ-анализ на 5 клеточных линиях. Основываясь на гипотезе о влиянии экзополисахаридов на динамику митохондрий, органеллы были проанализированы с помощью флуоресцентной микроскопии. Полученные данные были подтверждены с помощью проточной цитометрии (количество реактивных форм кислорода (АФК) и митохондриальный потенциал). Также был проведен эксперимент in vivo для анализа желудочков сердца с помощью просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ). Дифференциация клеточной линии проводилась путем инкубации с экзополисахаридом и последующим анализом изменений морфологии миоцитов.
Данил Зилов
Выпуск 2021 года, направление Молекулярная биология и биотехнология
Разработка приложения для сборки, структурной и функциональной аннотации геномов прокариот
В настоящее время нет современных автономных приложений для автоматической сборки и аннотирования геномов прокариот. Для решения этой проблемы был создан Pannopi - инструмент для автоматической сборки и аннотирования генома с использованием наиболее производительных инструментов. Этот инструмент может использоваться как на серверах, так и на персональных компьютерах. За один прогон пользователь получает файлы со сборкой генома, структурной и функциональной аннотацией с контролем качества на каждом этапе. Аннотация включает список AMR, генов вирулентности и профагов, тип MLST. Сравнительный анализ данных эталонного генома показывает наилучшие результаты в гибридном режиме с короткими и длинными чтениями. Можно получить целую хромосому в автоматическом режиме. Для этого необходимы как короткие, так и длинные чтения с высоким охватом. Время работы одной бактерии занимает от 30 минут до 14 часов. В зависимости от данных, режима и характеристик системы. Кроме того, обнаружено узкое место в сборке генома, которое в будущем будет исправлено путем изменения алгоритмов выравнивания и полировки.
Pannopi доступен на Conda и GitHub. Для его установки и запуска необходимы четыре команды. Приложение можно рекомендовать для быстрого и точного анализа бактериальных геномов de novo в том числе биоинформатикам и микробиологическим лабораториям. В дальнейшем возможно создание веб-версии приложения для анализа без опыта обработки геномных данных, с возможностью визуализации результатов в графическом интерфейсе.
Евгения Иконникова
Выпускница 2021 года по направлению Химия прикладных материалов
Бизнес-тезис "ЅWW": разработка цифровой платформы химических наборов нового поколения
В магистерской диссертации подробно описаны материалы и синтезы всех экспериментов. Теоретическая основа каждого эксперимента была подробно объяснена. Разработан внешний и внутренний дизайн упаковки. При этом все видеоматериалы подготовлены для реализации на удобной цифровой платформе. Кроме того, получена добровольная сертификация, подтверждающая заявленные требования химического набора и безопасность для подростков 14+.
При детальном рассмотрении аналогичных химических наборов были выявлены перспективы развития на рынке нового продукта, который удовлетворял бы потребности старшей возрастной группы. Проект осуществим при наличии соответствующих компетенций и 100 шт. единиц продукта уже произведено для быстрой реализации на российском рынке. Получение первой прибыли работающего коммерческого продукта планируется на конец 2021 года. Стратегическая цель проекта – коммерциализация, успешное расширение и развитие продукта, где основными потребителями являются покупатели на торговых интернет-площадках, таких как маркетплейсы и внедрение комплекта химии нового поколения в образовательную программу.
Конкурентный анализ помог выделить преимущества проекта, а анализ рисков позволил выявить возможные опасности провала проекта и найти доступные решения в рамках проекта. Более того, для перспективного планирования и оперативного управления имеющимися ресурсами стартапа в денежной форме был просчитан финансовый план проекта. По финансовому плану проекта можно установить, что первая прибыль будет при реализации 30 единиц продукции.
Даниил Кладько
Выпуск 2021 года, направление Молекулярная биология и биотехнология
Магнитоуправляемый биокатализ в клетке
Мы разработали новую систему, опосредованную магнитным полем, которая позволяет значительно повысить метаболическую активность до 150%. По сравнению с нативными дрожжами контролируемое увеличение проницаемости мембраны позволяло осуществлять быстрый массоперенос субстрата, что приводило к увеличению образования этанола. Возможность управления целыми клетками без снижения их жизнеспособности будет перспективна для промышленного биосинтеза полезного продукта с генно-инженерными клетками и усовершенствования таких биопроцессов. Способность частиц, похожих на морских ежей, изменять профили скорости в жидкости под действием вращающегося магнитного поля может быть полезным методом, где скорость диффузии является в основном ограниченной переменной, такой как микрофлюидный, гомо- и гетерогенный катализ.
Частицы в форме остроконечных сфер (3D) повысили эффективность scuPA до ок. 175%. Первичный механизм, лежащий в основе усиления ферментативной активности, заключается в наложении двух процессов: механического нарушения фибриновой сетки и усиленного массопереноса вблизи сгустка. Оба эти процесса оказались тесно связанными с частотой внешнего вращающегося магнитного поля. Перемешивание частиц может эффективно осуществляться в диапазоне частот 25–100 Гц, а более высокие частоты приводят к сдвигу к разрывному поведению. d-опосредованное разрушение мембраны.
Екатерина Краснощекова
Выпуск 2021 года, направление Молекулярная биология и биотехнология
Оценка относительной устойчивости ДНК конструкций к расщеплению в клетках с использованием ДНКазимов
Нестабильность нуклеаз Dzs является одним из основных ограничений для их применения в генной терапии. В этом проекте была подтверждена гипотеза о повышении стабильности и эффективности Dzs за счет добавления плитки DX к структурам. Поэтому оценивали относительную устойчивость ДНК-конструкций к внутриклеточной деградации с использованием ДНКзима.
Было обнаружено, что модифицированные структуры ДНК с фрагментом DX устойчивы к внутриклеточной деградации. Эти структуры обладают большими характеристиками по сравнению с другими Dz, решая вопрос стабильности агентов генной терапии. Далее следует провести эксперименты in vivo
Алина Климова
Выпускница 2021 года по направлению Химия прикладных материалов
Применение полисахаридов для инкапсуляции нутриентов и контроля продуктов питания
Полисахариды являются важными и многообещающими исследовательскими материалами, обладающими рядом уникальных свойств, включая биодоступность и биоразлагаемость. Кроме того, многие представители природных биополимеров также обладают рядом полезных физико-химических свойств, благодаря чему успешно используются в различных пищевых системах.
Эта исследовательская работа была посвящена двум наиболее перспективным полисахаридам. После анализа первой части работы были получены следующие результаты: бета-глюкан является важным функциональным компонентом, который может быть использован в качестве внешнего компонента для процесса инкапсуляции водонерастворимых компонентов. Для этого необходимо было провести процесс модификации поверхности полисахарида для получения его полусинтетической формы – эфира жирной кислоты бета-глюкана. После этого был загружен бета-каротин, в результате чего была получена стабильная инкапсулированная система, которая была тщательно исследована рядом химических и физических подходов. Кроме того, на клеточной линии НСТ-116 был проведен биологический тест, в результате которого был выявлен низкий уровень цитотоксичности исследуемых мицелл.
Вторая часть работы, посвященная самому распространенному в мире полисахариду, была посвящена получению «умного» материала для контроля качества пищевых продуктов. Для этого на основе КНК был получен материал C-dots/CNC – легированный азотом, обладающий свойством флуоресценции. При изучении влияния различных внешних факторов на тушение флуоресценции были сделаны следующие выводы: существенное влияние на тушение флуоресценции оказывают изменения рН среды (преимущественно в щелочную сторону), а также присутствие аммиака. флуоресценция, в отличие от температуры, присутствия газа СО2 или условий вакуума, которые не влияют на интенсивность испускаемого излучения.
Гидрогели на основе исследуемого материала также формировали и наносили в присутствии этих продуктов. В результате этого эксперимента наблюдалось практически полное тушение флуоресценции С-точек с помощью ЦНК, что свидетельствует о возможном использовании полученного материала в качестве сенсора для контроля пищевых продуктов.
Анастасия Крючкова
Выпуск 2021 года, направление Молекулярная биология и биотехнология
Биоактивные гибридные материалы на основе природного паучьего шелка с магнитными свойствами
Это исследование дает данные для понимания естественного структурирования и синтеза этого природного белкового биополимера, что важно не только для производства инновационных функциональных материалов, но и для развития фундаментальной науки. Также исследование корреляции между поведением, свойствами и структурой материала позволяет разработать стратегии создания биосовместимых функционально оптимизированных гибридных композитов на основе шелка паука.
Полина Кучур
Выпуск 2021 года, направление Молекулярная биология и биотехнология
Анализ генов, ответственных за синтез соматических антигенов в геномах бактерий
В работе описаны структура и организация оперонов О-антигена у свободноживущих и ассоциированных с хозяином (мутуалистических и патогенных) бактерий.
Разработан новый конвейер для идентификации оперонов О-антигена. Он включает в себя этапы проверки правильности аннотации и дополнительной проверки границ оперонов. В зависимости от качества данных можно выбирать между выравниванием с эталонным геномом или использованием исходного генома без изменения его качества. Чтобы уменьшить ошибки аннотации, алгоритм использует три аннотатора и предоставляет возможность дополнительной проверки BLASTP аннотированных белковых продуктов. Путем поиска промоторной и терминаторной областей дважды проверяется правильность границ оперона.
Инвертированный оперон четырех генов является ключевой особенностью, обнаруженной впервые. Он находится в соматических антигенах условно-патогенных, патогенных и связанных с растениями видов Herbaspirillum, для которых тип родства не описан. Бактерии рода Herbaspirillum, повышающие продуктивность растений, не имеют этого оперона. У патогенных штаммов Herbaspirillum инвертированный оперон граничит с оперонами с генами gmhA и rfbB. Эту функцию можно использовать для различения полезных и вредных бактерий в образцах окружающей среды.
Алёна Ларкина
Выпускница 2021 года по направлению Химия прикладных материалов
Комбинированный квантово-химический и статистический подход для предсказания энтальпии испарения молекулярных соединений
Первым результатом этой работы можно считать оцифровку данных Чикоса. Хотя сторонний исследователь мог бы относительно справедливо назвать эту часть работы технической и даже рутинной, ее необходимо подчеркнуть. Его важность заключается в том, что в век машинного обучения и больших данных химики-экспериментаторы публикуют свои базы данных в форме, непригодной для неручного использования. Во-первых, зачем вам формат pdf, когда можно сделать нормальную базу. Во-вторых, зачем нужны CAS-номера - универсального open-source инструмента для перевода их в молекулярную структуру сегодня нет - при отсутствии SMILES? Хранение химических данных в таком виде приводит к значительным трудностям в разработке новых эмпирических методов прогнозирования на основе этих данных, поскольку каждому исследователю приходится проделывать огромный объем трудно автоматизируемой рутинной работы.
Во-вторых, создана платформа для разработки и параметризации моделей типа COSMO-RS для прогнозирования различных термодинамических параметров.
Тестирование платформы показало, что ее можно легко использовать для репараметризации моделей КОСМО-РС при нормальном представлении экспериментальных данных. Добавление в будущем модуля автоматической генерации конформеров программой SMILES и расчета соответствующих COSMO-файлов, при наличии достаточного компьютерного времени, позволит автоматизировать процессы тестирования и оптимизации различных термодинамических и сольватационных моделей. Более того, интеграция данных и моделей в рамках одной платформы позволит создать бенчмаркинг следующего века — не тот, который будет содержать небольшое количество систем для тестирования давно работающих методов ab initio, а тот, который будет содержать максимальное количество систем. и оптимизировать быстродействующие основанные на знаниях модели различной степени эмпиризма.
Алина Локтева
Выпуск 2021 года, направление Молекулярная биология и биотехнология
Разработка гибридных биоактивных материалов на основе бактерий
Инфекционные заболевания – проблема, которая преследует человечество на протяжении многих веков. Антибиотик был решением, но на сегодняшний день человечество столкнулось с устойчивостью к антибиотикам, проблемами дисбактериоза из-за этого. В ходе исследования был предложен новый метод. Он включает в себя регуляцию естественных процессов бактериального сообщества, таких как Lactobacillus sp, с продукцией бактериоцинов и неорганических соединений с двойным действием на микроорганизмы и их сочетанием в гибридном живом материале.
Показана перспективность использования подобного материала для лечения инфекционных заболеваний без негативного влияния на микробиоту человека. Каркас для материала – необязательная деталь, которую можно менять независимо от обработки зоны. Например, в нашем случае ПНИПАМ был использован благодаря набухающим и инертным свойствам. Для вагинального тракта женщины материал с рН-зависимой активностью может быть использован для растворения матрикса и активации соединений материала. В случае различных модельных обработок можно модифицировать HML против патогенных микроорганизмов и модуляцию микробиоты. Это универсальный подход с модуляцией природного механизма, способный решить проблему хронической инфекции без какого-либо негативного влияния на микробиоту человека и здоровье в целом.
Александра Миронова
Выпуск 2021 года, направление Молекулярная биология и биотехнология
Сборка, аннотация хлоропластной ДНК и филогенетический анализ некотрых видов Бохеры
В этой работе были реализованы две стратегии сборки геномов хлоропластов. Полученные сборки сравнили между собой, показали, что наиболее эффективной методикой обработки сырых ридов геномов высокогетерозиготных организмов является сборка программой Platanus.
Используя хорошо зарекомендовавший себя метод сборки гибридной ДНК, мы реконструировали геномы хлоропластов Boechera M4B и ES517, а также Boechera arcuata, Boechera spatifolia и провели филогенетический анализ с использованием байесовской статистики. В ходе анализа получены уникальные данные о наследовании образца Boechera M4B получены уникальные данные о наследовании хлоропластной ДНК M4B от вида Boechera stricta; Было продемонстрировано, что линия ES517 унаследовала пластидный генетический материал Берроуза-Уилера не от представителей этого вида. Чтобы прояснить филогению хлоропластной ДНК ES517, необходимо исследовать больше изолятов разных видов.
Мария Михайлова
Выпускница 2021 года по направлению Химия прикладных материалов
Экологически чистый синтез наночастиц магнетита для биоинтерфейсного взаимодействия
Подтверждено, что ацетилацетонат железа в низших спиртах представляет собой универсальную реакционную систему для однореакторного сольвотермического синтеза коллоидно стабильных НЧ оксида железа, фаза которых зависит от длины и конфигурации алкильной цепи.
Установлено, что характеристики FexOy, полученные в низших спиртах, превосходят традиционные гидролитические и BnOH подходы по размеру частиц, биосовместимости и пористости. Все синтезированные НЧ имеют высокую чистоту и кристалличность. Размер частиц находится в диапазоне от 6,8 до 15,4 нм в зависимости от используемого спирта.
Предложен возможный механизм реакций, объясняющий различие фазового состава по соотношению скоростей дегидратации и восстановления. С помощью теоретических расчетов установлено, что в реакционных системах с магнетитом в качестве основного продукта реакции скорость дегидратации значительно превышает скорость восстановления.
Таким образом, предлагаемый способ синтеза в низших одноатомных спиртах является простой однореакторной процедурой, не требующей применения ПАВ, высококипящих растворителей и, как следствие, дополнительной очистки.
Планируется дальнейшее исследование по совершенствованию метода нанесения тонких пленок магнетита на мемристивные устройства с целью увеличения значения ROFF/RON и повышения воспроизводимости экспериментального результата. Также планируется использовать мемристоры на основе магнетита для разработки биогибридных устройств, позволяющих осуществлять управляемое воздействие электрического тока на клеточные ансамбли ненейронального типа.
Ольга Соколовская
Выпускница 2021 года по направлению Химия прикладных материалов
Бизнес-тезис "Inspire du vin": терапевтический гидрогель от растяжек
В данной работе описан лечебный гидрогель для удаления растяжек. Научные доказательства его способности уменьшать растяжки были представлены на основе наших исследований, проведенных в международных химических и биологических лабораториях. С этой целью гель бемита был синтезирован и охарактеризован различными химическими и физическими методами. Исследовано влияние геля бемита на процесс регенерации кожи.
Разработана соответствующая формула, безопасность которой подтверждена независимой испытательной лабораторией в соответствии с протоколами контроля качества косметической продукции. Товар получил Сертификат Таможенного союза, что позволяет нам его реализовывать.
Кроме того, был проведен анализ рынка. По его результатам были установлены стратегия развития и маркетинговая стратегия продукта. Проведен финансовый анализ и составлен финансовый план.
Продукт запущен на рынок, и первые продажи уже начались. Мы получили первые отзывы от наших клиентов. Большинство из них положительные, а некоторые оставляют нам место для роста и оптимизации.
В целом запланированная работа выполнена в полном объеме, и этот проект будет развиваться и продолжаться.
Георгий Отинов
Выпуск 2021 года, направление Молекулярная биология и биотехнология
Разработка генетически модифицированного пробиотического штамма E. сoli для доставки противораковых агентов
Получена оптимальная генетическая конструкция для создания инвазивного штамма E. coli с использованием гена inv. Ptrp также является сильным промотором и не требует дополнительной индукции в E. coli. В то же время pAL2-T обеспечивает достаточное количество копий гена inv.
Генетически модифицированный штамм E. coli Nissle 1917 был получен с использованием разработанной генетической конструкции pAL:trpinv.
Экспрессия целевого гена inv была подтверждена в модифицированном штамме E. coli Nissle 1917. Уровень экспрессии целевого гена был достаточно высоким по сравнению с референсным геном домашнего хозяйства в 5 раз. Кроме того, количество уровня мРНК может напрямую относиться к количеству белка в бактериальной клетке.
Подтверждена способность полученной генетически модифицированной E. coli Nissle 1917 инфицировать культуры клеток рака толстой кишки Caco-2 и HCT-116. Эффективность инвазии сопоставима с результатами, полученными в литературе для других типов раковых линий.
Пробиотический штамм E. coli Nissle 1917 способен к инвазии в эукариотические клетки, в том числе в злокачественные клеточные линии колоректального рака. Более того, такой штамм может быть пригоден для доставки генетического материала (бактериофекции).
София Очкалова
Выпуск 2021 года, направление Молекулярная биология и биотехнология
Сравнительный геномный анализ уязвимых и находящихся под угрозой исчезновения птиц рода Aratinga и Psittacus
Первая часть работы посвящена обзору литературных источников и описанию объектов исследования - попугаев вида Guaruba guarouba и Psittacus erithacus. Описание включает в себя образ жизни каждого вида, фенотипические особенности, их эволюцию, а также охранный статус. На основании литературных данных сделаны выводы о том, какие гены и генные семейства представляют биологический интерес. Вторая часть работы подробно описывает исходные геномные данные наряду с оценкой их качества, а также примененные методы исследования и инструменты (собственные скрипты и сторонние программы) для сборки и аннотации необработанных данных и собранных геномов, поиска ортологов и сравнительного анализа белковых последовательностей. В разделе результатов описан репертуар ДНК повторов для обоих геномов, определенный de novo, результаты предсказания кодирующих последовательностей ДНК и
белков, а также аннотации митохондриальной ДНК. Выполнен сравнительный анализ генов, находящихся под действием отбора у обоих видов, а также возможных генных семейств, отличающихся между видами. В заключительной части подведены итоги проведенного исследования и сделаны выводы об особенностях эволюции видов Guaruba guarouba и Psittacus erithacus.
Александра Предеина
Выпуск 2021 года, направление Молекулярная биология и биотехнология
Децеллюляризованные каркасы как модель in vitro для тестирования наномедицинских препаратов
Несомненным преимуществом разработанной модели на основе децеллюляризованного листа шпината является возможность проведения испытаний со всеми основными типами НЧ: адресная доставка лекарственного средства, модифицированное время высвобождения лекарственного средства. В этой статье мы демонстрируем пригодность модели на основе децеллюляризованной сосудистой сети шпината для качественного тестирования целенаправленной доставки тромболитических соединений. По определению, НЧ должны находиться в диапазоне от 1 до 100 нм в любом измерении. Это на порядок меньше диаметра сосудов шпината. Следовательно, НЧ способны свободно перемещаться по децеллюляризованной сосудистой сети шпината. Полученная модель обеспечивала простое наблюдение растворения фибринового сгустка (модель тромба) под действием магнитонаправленных тромболитических соединений. Мы также считаем, что едва ли нужно вносить какие-либо модификации в систему, чтобы получить качественное представление о механизмах остаточных НЧ.
Мария Родионова
Выпуск 2021 года, направление Молекулярная биология и биотехнология
Ингибиторы транскрипционного перепрограммирования как новая стратегия в лечении острой миелоидной лейкемии
Терапия ОМЛ — длительный и изнурительный процесс с небольшим шансом на полное выздоровление. Несмотря на недавний прогресс в различных методах лечения, возникших в результате тщательного изучения молекулярных процессов, лежащих в основе ОМЛ, очень немногие из них потенциально могут решить проблему назначения химиотерапии пожилым пациентам. Тяжелые реакции на химиотерапию подобны большому валуну, который невозможно сдвинуть с места. Таргетная терапия является привлекательной перспективой, поскольку она не должна воздействовать на здоровые клетки и ткани, ослабляя тем самым побочные эффекты.
Ольга Сотникова
Выпускница 2021 года по направлению Химия прикладных материалов
3D биопечать матриц для создания сосудистых моделей
Разработаны биосовместимые чернила на основе альгината и желатина. Реологические данные были получены для четырех различных составов: все краски можно печатать методом экструзии. 3D-биопринтер был напечатан в стерильных условиях. Параметры печати были подобраны для каждого состава и для трех типов конструкций: сплошной, сетчатый, трубчатый.
Проточная система была разработана для оценки проникновения низкомолекулярных соединений в гель на модельных молекулах красителя йодистого пропидия. Проникновение геля в струю высокое. Это позволяет использовать каркасы для тестирования низкомолекулярных препаратов.
Наночастицы магнетита тестировали в стерильных условиях при 37°С. Результаты показали, что магнетит не влияет на клетки в проточной системе. Этого следовало ожидать, так как эти наночастицы хорошо изучены. Однако это показывает, что матрицы можно использовать несколько раз для оценки котоксичности.
Татьяна Стаценко
Выпускница 2021 года по направлению Химия прикладных материалов
Струйная печать поли(ионных жидкостей) с градиентным показателем преломления
В данной работе впервые изучено влияние природы противоиона на показатель преломления в полиионных жидкостях. Ряд новых PIL был синтезирован реакцией ионного обмена и структурной характеристикой, оптическим и термическим анализом, а также оптическими измерениями. Соответствующие значения ионных инкрементов для метода А. А. Аскадского рассчитаны на основе экспериментальных данных, которые определили будущие перспективы для прогнозирования показателя преломления ФИЛ. Показано, что пленки и линзы на основе двух полученных полимеров с анионом NO3 обладают градиентным показателем преломления за счет специфической кристаллизации полимера. Оптическая прозрачность синтезированных ФИЛ в видимом диапазоне делает эти новые системы очень перспективными и технологически подходящими для различных приложений, от высокопроизводительных микролинз до управления световым излучением и генерации.
Александра Фальчевская
Выпускница 2021 года по направлению Химия прикладных материалов
Формирование полых металлических наночастиц на основе жидкого галлия: синтез и свойства
Предложена универсальная методика генерации полых металлических микро- и наночастиц из жидкого галлия на основе универсального ГРР в водной среде. Несколько металлов были включены в стенки частиц, оставив полый зазор вместо жидкого галлия. Степень пустотелости, интенсивность реакции, морфология полученных капсул, а также толщина их стенок могут регулироваться временем реакции, количеством реагентов и добавлением поверхностно-активного вещества. Возможность получения широкого ассортимента мультиметаллических капсул и включения в них разнообразных легирующих примесей открывает новое перспективное синтетическое направление для производства функциональных материалов. Показано, что при инфракрасном лазерном облучении происходят обратимые изменения формы частиц за десятые доли секунды. Этот эффект обеспечивает сопутствующую настройку цвета и яркости отдельных частиц в режиме реального времени. Экспериментально подтверждены соответствующие слабые и сильные изменения формы, вызванные лазерным облучением, в зависимости от состава и морфологии частиц. Оптический и численный анализ такой оптической настройки частиц различного состава и морфологии позволяет создать схему эффективной и быстрой настройки плазмонных наноматериалов на требуемые спектральные и тепловые диапазоны.
Мария Шестовская
Выпуск 2021 года, направление Молекулярная биология и биотехнология
Новый мультикиназный ингибитор для терапии рака толстой кишки
Химиотерапия рака сталкивается со многими проблемами, и одна из них - неограниченная пластичность опухолевых клеток, то есть способность избегать цитоцидных сигналов путем активации обходных путей выживания. Одним из перспективных направлений развития таргетной химиотерапии являются многоцелевые препараты, способные частично или полностью решить эту проблему.
Наши результаты подтверждают важность множественного нацеливания лекарств как метода выбора, когда опухоль характеризуется множеством механизмов, ни один из которых не является единственным фактором, определяющим выживаемость. Новые соединения запатентованы и требуют дальнейшего углубленного исследования на широком спектре опухолей (включая модели in vivo), в первую очередь толстой/абдоминальной (на основе существующих результатов) и яичников (поскольку Cdk2 является многообещающей мишенью в этой опухоли и сильно ингибируется эти соединения).
Синитх Витханаге
Выпуск 2021 года, направление Молекулярная биология и биотехнология
Синтез и физико-химическая характеристика гидрогелей на основе паучьего шелка для биомедицинских применений
Проведен обзор паучьего шелка, природных биополимеров, гидрогелей и теоретических механизмов с оценкой свойств и характеристик в контексте обзора литературы. Проведена экспериментальная часть с методологиями подготовки и характеризации. Далее описаны результаты и аналитические наблюдения в соответствии с подходами и методиками. Описаны выводы и дальнейшие перспективы проведенных исследований, относящихся к наблюдениям.
Екатерина Григорьева
Выпуск 2021 года, направление Молекулярная биология и биотехнология
Разработка наноструктурированных ДНК конструкций для терапии рака
Поиску нового противоопухолевого лечения препятствуют проблемы существующих подходов, такие как низкая селективность и низкая эффективность в клетках. Для решения текущих проблем в данном исследовании были разработаны ДНК-конструкции. При активации последовательностью маркера рака ДНК-машины расщепляют целевой фрагмент РНК, который может быть мРНК гена домашнего хозяйства.
Большим преимуществом разработанной конструкции также является возможность легко изменять количество и функциональные особенности модулей в ДНК-конструкциях в зависимости от типа раковых клеток и их характеристик. Эта особенность позволит масштабировать эту технологию для борьбы с совершенно другими видами рака в будущем. Таким образом, разработанная ДНК-машина может стать основой для разработки нового высокоэффективного и селективного средства для противоопухолевого лечения.
Анжелика Окользина
Выпускница 2021 года по направлению Химия прикладных материалов
Персонализированный мониторинг процесса обучения химии в иммерсивной виртуальной реальности на основе технологии айтрекинга
Изучение принципа работы таких программ как: NarupaXR, Unity, а также технологии айтрекинга, программно-аппаратно реализованного в виде шлема HTC Vive. Создание скриптов для программного совмещения NarupaXR и технологии айтрекинга с помощью Unity. Создание теста на суб. Восприятие сложности молекул. Проведение теста на волонтёрах, анализ данных. Разработка заданий различной сложности на идентификацию молекул. Написание скриптов молекул в формате PDB. Задание параметров молекул: цвет, скорость, размер. Проведение экспериментов с участием волонтёров: погружение их в ВР, и фиксация траектории их взгляда, исходя из поставленной педагогической задачи. Получение численных значений по девяти показателям: скорость, время, количество цветов, количество атомов, количество молекул, школьная оценка, количество правильных ответов, результата теста, частота перемещения взгляда. Создание скриптов для финального анализа когнитивных биометрических данных обучающегося. Мониторинг процесса обучения в виде постоенных зависимостей.
Ахмед Эльдиб
Выпуск 2021 года, направление Молекулярная биология и биотехнология
Разработка ДНК конструкций для диагностики и молекулярного компютирования
В этом исследовании мы продемонстрировали, что бинарные ДНКзимы, связанные с плитками, обеспечивают преимущества по сравнению с бинарными ДНКзимами, связанными с плитками. В частности, пороговые DNM, присоединенные к плиткам, продемонстрировали более высокую активность по расщеплению РНК, сохраняющуюся в более широком диапазоне концентраций, по сравнению с ДНКзимными пороговыми веществами, имеющими отсоединенные расщепления. Кроме того, доказано, что две дополнительные помощи в обнаружении вирусной РНК-мишени предположительно обусловлены большей способностью раскручивать вторичную структуру целевой РНК.
Анастасия Тихонова
Выпускница 2021 года по направлению Химия прикладных материалов
Комбинированный квантово-химический и основанный на знаниях подход к прогнозированию проницаемости биологических мембран
Вариации физиологических, биохимических и морфологических состояний предполагают важность учета биологической специфичности и требуют использования экспериментально полученных данных в теоретических моделях, которые могут быть реализованы в моделях машинного обучения. Представленный метод смог превзойти модели QSAR, но все еще имеет низкую прогностическую эффективность по сравнению с моделью PerMM при расчете общей неспецифической проницаемости мембраны, что можно объяснить высокой зависимостью метода от специфичности данных. В ходе исследования было выявлено, что на самом деле кластеризация и рациональный выбор дескриптора были факторами, наиболее влияющими на предсказательную эффективность, в отличие от количества дескрипторов и структуры алгоритма, которые давали аналогичные результаты. Этот комбинированный подход, основанный на данных квантовой химии, может быть использован для дальнейшего изучения в области вычислительной химии.