Лазерная спектроскопия жидких сред и кристаллов, включая лазерную спектроскопию природной средыНИР

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
14 1 января 2014 г.-31 декабря 2014 г. Лазерная спектроскопия жидких сред и кристаллов, включая лазерную спектроскопию природной среды
Результаты этапа: - Выполнены исследования адаптации цианобактерий к избыточному освещению (механизма нефотохимического тушения) на молекулярном уровне: - исследована динамика структурных и спектральных изменений фотоактивного белка OCP (оранжевого каротиноидного белка) после его фотоактивации, а именно, изучена кинетика фотоцикла OCP c использованием абсорбционной спектроскопии, флуоресцентной спектроскопии (в том числе, с использованием флуоресцентных зондов), спектроскопии комбинационного рассеяния и методов молекулярной динамики; показано, что сигнальное состояние OCP является состоянием расплавленной глобулы; - исследована кинетика восстановления флуоресценции цианобактерий после выключения избыточного освещения; показано, что данный процесс является нелинейным и может быть описан моделью энзиматического катализа с ингибированием субстратом, где в качестве фермента выступают молекулы белка FRP, а в качестве субстрата – активированные молекулы OCP; - процесс нефотохимического тушения в цианобактериях исследован с использованием время-разрешенной флуориметрии; показано, что скорость переноса энергии со светособирающих антенн на OCP плавно меняется со временем, что может быть интерпретировано как проявление межмолекулярного взаимодействия в системе. - Исследованы конформационные изменения белков плазмы крови под действием внешних факторов - с использованием флуоресцентной спектроскопии: - разработана методика определения числа сайтов связывания тяжелых металлов сывороточным альбумином; - выявлен флуоресцентный индикатор гипергликемии у крыс с экспериментальным диабетом; - показана возможность использования тирозиновой флуоресценции для детектирования конформационных изменений альбумина. - Выполнены исследования взаимосвязи структурных и оптических характеристик координационных соединений урана(VI) и лантанидов: - продемонстрирован эффект аннигиляции возбужденных состояний комплексов урана(VI) при больших интенсивностях накачки; - разработана методика определения парциальных концентраций комплексов урана(VI) в их смеси. - исследована сорбция европия(III) как химического аналога америция(III) на аморфных и кристаллических микрочастицах TiO2. - Методами лазерной спектроскопии комбинационного рассеяния света, корреляционной спектроскопии и методом малоуглового рентгеновского рассеяния обнаружен полиаморфный фазовый переход кластеров воды с большей и меньшей плотностью в процессе мицеллообразования в растворах додецилсульфата и октаноата натрия. Установлены зависимости термодинамических и спектральных параметров растворов от концентрации амфифилов и длины углеводородных радикалов. Проведен сравнительный анализ степени полиаморфности переходов водных кластеров в растворах спиртов, ПАВ и других амфифильных соединений. - Синтезированы новые нанокомпозитные материалы на основе углеродных квантовых точек (УКТ) с покрытиями из кополимеров полиэтиленгликоль-полиэтиленимин и фолиевой кислоты. Методами лазерной спектроскопии комбинационного рассеяния и микроскопии сверхвысокого разрешения, основанной на стимулируемом подавлении спонтанного излучения (STED-микроскопии), изучены оптические свойства нанокомпозитов. Измерения квантового выхода флуоресценции показали, что найден такой режим синтеза нанокомпозитов, при котором кополимерные покрытия увеличивают, а фолиевая кислота не изменяет квантового выхода флуоресценции исходных УКТ. Изучены молекулярные взаимодействия новых нанокомпозитов в растворителях различной полярности. Продемонстрированы высокие адсорбционные свойства нанокомпозитов по отношению к биомакромолекулам. - Разработан метод выделения флуоресценции люминесцирующих наноалмазов и УКТ на фоне аутофлуоресценции биотканей с помощью искусственных нейронных сетей. Метод успешно апробирован на 3 клеточных линиях. - Особое внимание уделялось подготовке и воспроизводству кадров нового поколения путём вовлечения студентов и аспирантов в активную научную и научно-организационную деятельность.
15 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. Лазерная спектроскопия жидких сред и кристаллов, включая лазерную спектроскопию природной среды
Результаты этапа: 1. Разработан оптический метод анализа микробного заражения и аллергологической обстановки в жилых помещениях, создана методика определения содержания в бытовой пыли молекулярного маркера микробного заражения - кератина, основанная на результатах анализа бытовой пыли методами флуоресцентной спектроскопии, спектроскопии комбинационного рассеяния, а также энзиматическими методами. 2. Исследовано проявляение фибриллообразования в фотофизических свойствах собственной флуоресценции белков и в изменениии оптического отклика зондов, в частности, тиофлавина Т. Доказана общность фотофизических процессов в белках при взаимодействии в них ароматических аминокислот (т.е. при их стэкинге), вызванном нарушением фолдинга - исследованы такие системы как фотоактивный белок OCP, кератин, агрегаты амилоидогенного белка инсулина, агрегатов белков плазмы крови. 3. Разработана методика контроля радионуклидов (летучих продуктов деления) в газовой фазе с использованием лазерной спектроскопии оптического пробоя (LIBS). Собрана установка для on-line детектирования радионуклидов в процессе пиропереработки отработанного ядерного топлива, проведены испытания методики на ряде модельных систем, определены пределы поэлементной чувствительности. 4. Впервые методом статического синтеза получены наноалмазы (НА), допированные бором, с размерами 11 нм. С помощью микроэлектронной спектроскопии, рентгеновской дифракции, микро- и макро-спектроскопии комбинационного рассеяния и ИК поглощения исследованы свойства борированных наноалмазов (БНА) в воде и в протонных растворителях. Обнаружено существенное влияние синтезированных БНА на структуру растворителя. Показана высокая эффективность использования новых наночастиц в качестве тераностических агентов. 5. Методом лазерной спектроскопии комбинационного рассеяния света с привлечением хемометрики проведены количественные оценки энтальпии образования/разрыва водородных связей в водно-этанольных растворах с различным содержанием этанола. Расчеты показали существенное усиление водородных связей между ОН-группами ассоциатов вода-вода и вода-этанол, что является доказательством существования клатратообразных структур в водно-этанольных растворах с концентрацией 20-25% этанола. 6. На основе лазерной спектроскопии комбинационного рассеяния света и техники искусственных нейронных сетей разработан неинвазивный метод контроля состояния (процессов ренатурации и дентаурации дуплексов) и концентрации ДНК цепочек в процессе молекулярных ДНК вычислений. 7. Особое внимание уделялось подготовке и воспроизводству кадров нового поколения путём вовлечения студентов и аспирантов в активную научную и научно-организационную деятельность.
16 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. Лазерная спектроскопия жидких сред и кристаллов, включая лазерную спектроскопию природной среды
Результаты этапа: - Проведены квантово-механические расчёты структуры комплексов лантаноидов с органическими лигандами, перспективными с точки зрения создания радиофармпрепаратов. Исследованы процесса переноса заряда в образующихся комплексах, а также его проявление в кинетике релаксации возбужденного состояния лантаноидов. - Разработан метод, позволяющий детектировать коллоидные наночастицы металлов в водных растворах на основе спектроскопии лазерно-индуцированной плазмы. Проведены испытания лазерного сенсора элементного состава на базе ОАО ГНЦ «НИИАР», на моделях изучены стадии технологического процесса переработки отработанного ядерного топлива. - Проведены исследования конформационных изменений белков плазмы крови, для чего разработан метод, позволяющий отслеживать изменение третичной структуры молекулы, на основе флуоресценции тирозиновых остатков. Установлены закономерности проявления изменения конформации альбумина в флуоресцентных характеристиках тирозиновых остатков, предложен метод определения оксидативного стресса на основе спектроскопии плазмы крови. - Исследованы молекулярные механизмы фотоадаптации цианобактерий, а также конформационные перестройки фотоактивного белка OCP, являющегося сенсором освещенности в клетках. На основе мутантов белка OCP были созданы и протестированы биосенсоры для определения вязкости и микроокружения в клетках. - Разработан метод прямого синтеза легированных бором наноалмазов (ЛБНА), основанного на HPHT-обработке борсодержащих молекул при T = 1310°C и P = 9 ГПа. Данный метод впервые в мире позволил получить ЛБНА с размером меньше 10 нм и большой концентрацией бора ≈1%. Были обнаружены высокие дисперсные свойства ЛБНА в воде и аномальное ослабление водородных связей в водных суспензиях ЛБНА по сравнению с детонационными НА, обусловленной высокими "нагревательными" способностями ЛБНА. Обнаруженные свойства новых ЛБНА открывают широкие перспективы их применения в локальной лечебной гипертермии. - Теоретически обоснован и экспериментально идентифицирован полиаморфный переход LDL ↔ HDL, сопровождающий мицеллообразование сурфактантов в воде. Исследована зависимость интенсивности полиморфного перехода от концентрации и размеров молекул углеводородов и сурфактантов. С точки зрения существования полиаморфного перехода жидкость-жидкость объяснены бистабильность и автоколебания мицелл в воде и закономерности энтальпии и энтропии при самоорганизации молекул сурфактантов. Предложены технологии синтеза наночастиц, основанные на свойствах полиаморфных переходов при мицеллообразовании. - Особое внимание уделялось подготовке и воспроизводству кадров нового поколения путём вовлечения студентов и аспирантов в активную научную и научно-организационную деятельность.
17 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. Лазерная спектроскопия жидких сред и кристаллов, включая лазерную спектроскопию природной среды
Результаты этапа: - Разработаны новые лазерные методы on-line контроля радионуклидов в технологических процессах, включая системы с коллоидными частицами, на основе флуоресцентной спектроскопии, спектроскопии лазерно-индуцированной плазмы и гигантского комбинационного рассеяния. - Исследована кинетика формирования фибриллярных наноструктур в зависимости от свойств микроокружения, определены параметры взаимодействия флуоресцентного зонда тиофлавина Т, специфично связывающегося с амилоидными фибриллами, с белками плазмы крови. Разработан метод определения конформационных изменений белков плазмы крови на основе капиллярного электрофореза с флуоресцентным детектированием. Исследована природа новой полосы флуоресценции, появляющейся при агрегации амилоидогенных белков. - Разработан метод на основе многофотонной томографии, совмещенной с время-разрешенным имиджингом, для in vivo детектирования молекулярных процессов в соединительной ткани. Исследованы возможности многофотонной томографии в in vivo цитометрическом анализе крови, установлен механизм двухфотонной флуоресценции эритроцитов. - Исследованы межмолекулярные взаимодействия углеродных наночастиц с молекулами ДНК. Обнаружены закономерности в изменении сетки водородных связей в засивисимости от адсорбации на поверхность наноалмаза того или иного олигонуклеотида. Наноалмазы с карбоксилированной поверхностью успешно апробированы в качестве биосенсоров состояния молекул ДНК в биосистемах. - Созданы теоретически 3D модели сфероидов воспалительного рака молочной железы. Получена экспериментальная база флуоресцентных спектров наноалмазов с NV центрами, инжектированных в новообразования, для разработки метода оптической визуализации маркеров с помощью искусственных нейронных сетей. - Исследованы механизмы перехода "жидкость-жидкость" в процессе мицеллообразования амфифильных соединений в растворах. Получена оценка вклада резонанса Ферми и Дарлинга-Деннисона в формирование спектра КР воды в присутствии в воде октоноата натрия. - Особое внимание уделялось подготовке и воспроизводству кадров нового поколения путём вовлечения студентов и аспирантов в активную научную и научно-организационную деятельность.
18 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. Лазерная спектроскопия жидких сред и кристаллов, включая лазерную спектроскопию природной среды
Результаты этапа:
19 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. Лазерная спектроскопия жидких сред и кристаллов, включая лазерную спектроскопию природной среды
Результаты этапа:
20 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. Лазерная спектроскопия жидких сред и кристаллов, включая лазерную спектроскопию природной среды
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".