Весенний финал «У.М.Н.И.К.» РАНumnik-ras.ru/uploads/docs/maket_UMNIK_1_2013.pdf• Попов В.О., чл.-корр. РАН, д.х.н., профессор,

Весенний финал«У.М.Н.И.К.» РАН

2013Сборник тезисов

14 марта 2013 | Москва | Россия


2013

Сборник тезисов

СПОНСОРЫ:

• Независимая лаборатория ИНВИТРОhttp://www.invitro.ru/

Независимая лаборатория ИНВИТРО работает более десяти лет на российском рынке лабораторной диагности-ки.

Предлагает более 1000 видов лабораторных иссле-дований. Биохимия, цитология, генетика, аллергены, гормоны, онкомаркеры, инфек-ции и др.

Под брендом ИНВИТРО работают более 340 медицинских офисов, 5 лабораторий на территории России и Украины.

ИНВИТРО. Качество у нас в крови!

• Группа компаний «Диаэм»http://www.dia-m.ru/

С 1988 года компания Диаэм поставляет лабораторное оборудование, лабора-торные приборы, расходные материалы и реактивы российских и зарубежных произ-водителей.

Масскультивирование клеток: системы культивиро-вания адгезивных клеток; шейкер-СО2-инкубатор, фермен-тер/биореакторы, инкубатор-роллер на 90 бутылей, хране-ние клеток на -86 и -152 ºС.

Микробиология: счетчики колоний, роботы-перека-лыватели, спиральный посев, шейкеры-инкубаторы Infors 1-2-3 яруса.

Исследование оптимизация роста клеток: биореактор-CO2-инкубатор для 3D-культур Hamilton; биореактор Multifors до 8 параллельных сосудов, счетчики/ана-лизаторы жизнеспособности, микроманипуляторы, микроинъекторы. Среды, сыворот-ки, компоненты.

• Группа компаний «Акрус» http://www.acrus.ru/

Компания Акрус была образована в 2002 году и на сегодняшний день является одним из лидеров российского рынка реализации химической продукции. За годы работы Акрус заслужила репутацию одной из наиболее динамично развивающихся компаний, имея большой опыт продаж хи-мической продукции от многих известных мировых произ-водителей.

Реактивы, общелабораторное оборудование, расходные материалы для меди-цинских центров, научно-исследовательских организаций и фармпредприятий.

• Фирма «1С» http://www.1c.ru/

Российская фирма «1С» основана в 1991 г. и специализи-руется на разработке, дистрибьюции, издании и поддержке ком-пьютерных программ делового и домашнего назначения.

Из собственных разработок фирмы «1С» наиболее из-вестны программы системы «1С:Предприятие», а также продук-ты для домашних компьютеров и образовательной сферы. «1С» работает с пользователями через разветвленную партнерскую сеть, которая включает более 10 000 постоянных партнеров в 600 городах 23 стран

®

2 314 марта 2013

Весенний финал «У.М.Н.И.К.» РАН – 2013Весенний финал «У.М.Н.И.К.» РАН – 2013

14 марта 2013

ВЕСЕННИЙ ФИНАЛ ПО ПРОГРАММЕ «У.М.Н.И.К.»–2013 В РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

Москва, 14 марта 2013 г. Место проведения: Президиум РАН (новое здание) Ленинский проспект, д.32а, 3-й этаж, Зеленый зал

Организаторами мероприятия выступают:• Российская академия наук• Фонд содействия развитию малых форм предприятий

в научно-технической сфере• Институт биохимии им. А.Н. Баха РАН• Совет молодых ученых РАН• Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина

и Ю.А. Овчинникова РАН• Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН• Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН• Институт биологии гена РАН• Российская Технологическая Платформа «Биоиндустрия и Биоресурсы» • Российский Национальный Контактный Центр “Биотехнология, сельское,

лесное и рыбное хозяйство и пища” в 7-й Рамочной Программе EC

ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ КОМИТЕТ:Председатель:• Алдошин С.М., академик РАН, д.х.н.,вице-президент РАН,

директор Института проблем химической физики РАНСопредседатель:• Садыхов Э.Г., к.х.н., координатор программы «У.М.Н.И.К.» в РАН,

зам. директора по инновационной работе Института биохимии им. А.Н. Баха РАН

Члены организационного комитета:• Попов В.О., чл.-корр. РАН, д.х.н., профессор, координатор ТП РФ Биотех2030,

директор Института биохимии им. А.Н. Баха РАН• Северинов К.В., д.б.н., профессор, зав. лабораториями

Института биологии гена РАН и Института молекулярной генетики РАН• Овчинникова Т.В., д.х.н., профессор, руководитель учебно-научного центра

Института биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН

• Тишков В.И., д.х.н., профессор, зав. лабораторией Химического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова

• Королева О.В., д.б.н., профессор, зав. лабораторией Института биохимии им. А.Н. Баха РАН

• Котельников А.Л., к.ф-м.н., председатель Совета молодых ученых РАН, с.н.с. Объединенного Института высоких температур РАН

• Кочкаров А.А., к.ф.-м.н., зам. зав. кафедрой Факультета радиотехники и кибернетики Московского физико-технического института

• Дубилей С.В., к.б.н., с.н.с. Института биологии гена РАН • Шаров В.И., к.б.н., ведущий специалист НКТ “Биотехнологии”• Урусов А.Е., к.х.н., н.с. Института биохимии им. А.Н. Баха РАН• Татусь Н.А., к.т.н., н.с. Института машиноведения им. А.А. Благонравова РАН• Севостьянов М.А., н.с. Института металлургии и материаловедения

им. А.А. Байкова РАН

УДК 577ББК 28.072Ф94

Весенний финал по программе «У.М.Н.И.К.» РАН – 2013; Москва, Президиум Российской академии наук, 14 марта 2013 г.: Сб. тезисов. – М. 2013. – 94 с.

В сборнике представлены тезисы докладов Весеннего финала по программе «У.М.Н.И.К.» РАН – 2013

© ИНБИ РАН, 2013

4 514 марта 2013


14 марта 2013

I ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Учебно-исследовательская система компьютерного моделирования электродинамических процессов

KARATINOЮ.И. Еремеичева

Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, 119991, Москва, ул. Вавилова, 38, 89263958968, [email protected]

Цель проекта.Цель проекта - создание учебно-исследовательской системы

компьютерного моделирования электродинамических процессов «KARATINO» для использования в российских школах и ВУЗах. Система «KARATINO» будет включать в себя набор лабораторных работ в обла-сти электромагнетизма, физики плазмы, ядерной физики. «KARATINO» позволит школьникам и студентам изучить принципы работы самых современных физических установок, ознакомиться с научными осно-вами наблюдаемых явлений, а также проводить самостоятельные ис-следования.

Актуальность.Исследования на переднем крае современной науки требуют

привлечения огромного количества ресурсов и абсолютно не досяга-емы для экспериментальной демонстрации в школьных классах фи-зики, а также зачастую не реализуемы в лабораториях ВУЗов. По этой причине численный эксперимент с использованием компьютера на-чинает играть все более важную роль в процессе обучения молодых специалистов. В РФ обсуждается создание уникальных исследова-тельских комплексов мирового уровня – так называемых установок класса «мега-сайенс», обеспечивающих достижение принципиально новых рубежей в фундаментальной науке и дающих толчок развитию новых технологий. Среди научных проектов, отобранных для разви-тия: токамак «Игнитор», источник нейтронов ПИК, синхротрон ИССИ-4, ускорители тяжелых ионов, сверхмощный лазерный комплекс. Систе-ма «KARATINO» даст возможность ознакомить учащихся с подобными проектами в рамках численного эксперимента, и тем самым повысить уровень подготовки школьников и студентов, обучающихся на физиче-ских специальностях.

Наукоемкость.Система «KARATINO» будет создана на основе кода «КАРАТ». Код

«КАРАТ» разрабатывается его автором, Таракановым Владимиром Пав-ловичем, с конца 80-х годов, и к настоящему моменту позволяет точ-но описывать широкий класс задач, характерных для физики плазмы, физики пучков, генераторов электромагнитного излучения, лазерной физики и др. «КАРАТ» - это полностью трехмерный электромагнитный

код на базе Particle-in-Cell (PIC) метода, который позволяет осущест-влять самосогласованное моделирование взаимодействия излучения с веществом на микроуровне. «КАРАТ» с успехом используется исследо-вателями во многих научных лабораториях мира.

Программа «КАРАТ» предназначена в основном для использова-ния научными сотрудниками, для работы с ней требуется не только знание особенностей интерфейса, но и специальные знания в области электромагнетизма, физики плазмы и других разделах физики. Соз-дание системы «KARATINO» предусматривает научно-исследователь-скую работу по формированию баз данных для расчетов в «КАРАТ», описывающих наиболее значимые научные эксперименты и установки, составление подробного описания этих экспериментов, а также в пер-спективе – разработку улучшенного интерфейса программы.

Новизна.На российском и международном рынке достаточно широко

представлены так называемые CAE-системы (англ. computer-aided-engineering), предназначенные для автоматизации инженерных расче-тов, анализа и симуляции физических процессов, проверки и оптими-зации проектных решений. Но даже наиболее функциональные из них

– ANSYS, CATIA и ряд других – не позволяют пользователю осуществлять самосогласованное моделирование движения материи в электромаг-нитных полях. Таким образом, «KARATINO» станет уникальной систе-мой на рынке учебно-исследовательского программного обеспечения.

Перспективы коммерциализации результатов НИОКР.Потенциальными пользователями учебно исследовательской

системы «KARATINO» являются учащиеся 1364 общеобразователь-ных школ и 126 технических ВУЗов только в г. Москва. После успешной апробации «KARATINO» в Московских учебных заведениях, планиру-ется начать реализацию системы среди образовательных и исследова-тельских организаций по всей России, а также за рубежом.

Защита интеллектуальной собственности.Основным продуктом исследовательской деятельности будут

являться базы данных лабораторных работ, созданные исполнителем проекта. Базы данных (БД) относятся к объектам авторского права (п. 1 ст. 7 Закона об авторском праве). Планируется получение патентов на все БД, созданные в рамках проекта.

План реализации проекта.На 2013-2014 год запланирована разработка линейки лаборатор-

ных работ в соответствии с учебной программой школ и ВУЗов, кото-рая будет включать в себя:

• формирование баз данных для расчетов в «КАРАТ», описываю-щих наиболее значимые физические эксперименты;

• проведение расчетов и составление описания моделируемых экспериментов с подробным объяснением физики наблюдаемых явле-ний;

• проведение презентаций, демонстрирующих возможности «КАРАТ» и «KARATINO», в Московских школах и ВУЗах, предоставление доступа к «KARATINO» и поддержка исследовательских проектов уча-щихся с целью получения обратной связи от пользователей.

6 714 марта 2013


14 марта 2013

На 2015-2016 год запланированы работы по улучшению графи-ческого представления данных в «KARATINO», а также создание WEB-интерфейса для осуществления удаленного доступа пользователей к учебно-исследовательской системе. В 2016 году планируется начать предоставлять доступ к программе на платной основе. Предполагает-ся введение системы гибких расценок, в соответствии с которой учеб-ные заведения, а также физические лица смогут получить доступ, как к отдельной лабораторной работе, так и к определенному набору лабо-раторных работ, а также смогут отдельно приобрести услуги техниче-ской поддержки исследований.

Далее запланировано расширение линейки лабораторных ра-бот и перевод «KARATINO» на английский язык для продажи лицензий за рубежом.

Дополнительная информация.В 2012 году проект «KARATINO» вошел в число победителей кон-

курса «Инновационные проекты молодых ученых РАН» и получил пра-во на рекомендацию от Совета Молодых Ученых РАН при подаче заявки в «Сколково».

На сегодняшний день уже достигнуты начальные соглашения о сотрудничестве и внедрении «KARATINO» с двумя московскими шко-лами: Лицей «Вторая школа» и Гимназия 1565.

Разработка программного обеспечения для распознавания математических формул

в электронных документахА.Е. Кирюшина

Институт программных систем им. А. К. Айламазяна РАН, 152021, Ярославская обл., Переславский район, с. Веськово, ул. Петра Первого, д. 4а, 8-960-529-11-36, [email protected]

Цель проекта.Целью данного проекта является создание программной систе-

мы для обработки и распознавания математических формул в тексто-вых документах и представления распознанных формул с помощью ко-манд языка разметки LaTeX.

Актуальность.Проблема оцифровывания документов, содержащих математи-

ческие формулы, или проблема копирования формулы из текста одного электронного документа в другой до сих пор не решены в полной мере. В силу того, что математическая нотация распознается некорректно, результат распознавания формулы требует ручной корректировки. А при большом количестве формул в документе процесс оцифровывания становится трудоемким. Одним из путей решения проблемы является вставка изображения с формулой, выделенной из электронного или отсканированного документа. При этом результирующий документ будет занимать много места при хранении, и будет отсутствовать воз-

можность редактирования формулы. Разработчиком предлагается реализовать программное средство, выполняющее автоматическое распознавание математической нотации в тексте электронного доку-мента с последующим представлением результата с помощью команд языка разметки LaTeX. Особое внимание при разработке уделяется формулам со сложной структурой, состоящих из нескольких строк или содержащих в своем составе символы по высоте или длине превышаю-щие среднюю высоту или длину символов соответственно.

Наукоемкость.В качестве входных данных программная система использует

изображение формулы, выделенной из текста. Результатом распозна-вания является файл в формате tex с распознанной формулой.

Реализованное программное средство будет включать в себя ре-шение таких задач, как:

• сегментация изображения с формулой;• структурный анализ (исследование морфологических призна-

ков символов на основе выделения скелетов, угловых точек, линий; классификации линий);

• распознавание символов с использованием сверточной ней-ронной сети;

• анализ иерархических связей между символами;• представление структуры формулы с помощью языка LaTeX.Программное средство будет иметь модульную архитектуру,

функционировать на кластерной установке и опираться на конвейер-но-параллельную обработку входных данных. Каждая задача пред-ставляет собой модуль, обменивающийся данными с другими модуля-ми посредством входных и выходных каналов.

Новизна.На данный момент на рынке существует небольшое количество

приложений, специализирующихся на обработке математической нота-ции. Наиболее известные из них InftyReader, EXTRAFOR, Freehand Formula Entry System. Каждое из приведенных приложений имеет закрытый код и платную лицензию, является зарубежной разработкой, что не позво-ляет обрабатывать статьи на русском языке. Достоверно известно, что Freehand Formula Entry System распознает символы только в on-line ре-жиме. EXTRAFOR является приложением для предобработки: выделяет блоки, содержащие математические формулы, при этом не обеспечивает распознавание. InftyReader производит обработку документа, распозна-вание математических формул и формирование результирующего до-кумента, но в силу закрытого кода недоступна информация об исполь-зуемых алгоритмах. Экспериментально удалось удостовериться, что InftyReader некорректно обрабатывает многострочные формулы.

Новизна предлагаемого программного комплекса, во-первых, со-стоит в конвейерно-параллельной обработке изображений. Данное про-граммное средство позволит решать задачу распознавания не одной, а сразу нескольких формул, что сократит временные затраты. Во-вторых, использование сверточной нейронной сети позволит достичь результа-тов распознавания формул в русскоязычных документах с точностью около 98%.

8 914 марта 2013


14 марта 2013

Перспективы коммерциализации результатов НИОКР.Продукт предназначен для свободного распространения. Дан-

ный программный комплекс может использоваться автономно, при-нимая на вход заранее сохраненные изображения с формулами. В ка-честве дополнения к системам оптического распознавания символов, специализирующихся только на распознавании нематематического текста.

В качестве потребителя выступает пользователь, пишущий ста-тьи в области математики или физики и использующий в тексте своей работы многострочные сложные формулы. Программное средство мо-жет использовать любой институт или организация, ведущие научно-исследовательские разработки, редакции научных журналов.

Защита интеллектуальной собственности.В качестве действий по защите интеллектуальной собственно-

сти планируется получение свидетельства о государственной реги-страции программы для ЭВМ.

План реализации проекта.План работ на первый год:

1. Разработка архитектуры программного комплекса и его функцио-нирования;2. Выделение математической нотации среди нематематического текста;3. Разработка и реализация методов морфологического анализа сим-волов;4. Распознавание математических символов и греческих букв с ис-пользованием сверточной нейронной сети.

План работ на второй год:1. Разработка и реализация методов анализа межсимвольных свя-зей;2. Восстановление формулы с применением LaTeX на основе межсим-вольных связей;3. Проведение экспериментальных исследований;4. Составление и написание отчетной документации.

В дальнейшем планируется расширение возможностей комплек-са:1. Обработка сканированных изображений;2. Улучшение качества изображений;3. Сохранение результатов распознавания в XHTML+MathML, Microsoft Word 2007 (XML).

Планируемой функцией программного комплекса является воз-можность проверки дипломных и диссертационных работ, статей, мо-нографий на плагиат.

Разработка программного комплекса для поиска оптимальных параметров в машиностроении

А.П.НелюбинИнститут машиноведения им. А.А. Благонравова РАН, 101990, г. Москва,

Малый Харитоньевский переулок, д.4, 8(905)5541255, [email protected]

Цель проекта.Разработать программный комплекс (ПК), состоящий из следу-

ющих блоков:- Ввод данных;- Многокритериальная оптимизация (МО);- Многокритериальный анализ (МА).Предлагаемый ПК рассчитан на многопараметрический и много-

критериальный анализ и синтез технических систем (ТС). Поэтому на вход подаются следующие данные:

- Параметры оптимизации и способы их варьирования;- Критерии оптимальности;- Вычислительная модель, определяющая по заданным параме-

трам значения критериев. ПК предназначен для решения следующей конкретной задачи –

определить один или несколько наилучших вариантов конструкции ТС (вариант = набор значений параметров), обеспечивающих оптималь-ные значения критериев качества. Блок МО отвечает за осуществление глобального поиска в пространстве параметров и за построение мно-жества оптимальных по Парето вариантов. Блок МА отвечает за выбор конечных наилучших вариантов с учетом информации о предпочтени-ях лица, принимающего решение (ЛПР) (например, конструктора или заказчика).

Актуальность.Для автоматизации процессов синтеза и оптимизации ТС ис-

пользуют средства проектирования CAD, CAE, CAM и др. Компьютерное моделирование не только позволяет сократить число натурных испы-таний, но и дает качественно новые возможности, в частности, прове-сти многокритериальный анализ. Ведь большинство реальных задач проектирования механических и в особенности мехатронных систем являются многокритериальными. Например, при проектировании под-вески автомобиля необходимо учитывать такие критерии, как управ-ляемость, безопасность, комфорт.

Наукоемкость.По заданным значениям параметров значения критериев вы-

числяются либо аналитически (в простых случаях), либо в процессе имитации работы системы по определенному сценарию. Локальные, градиентные методы оптимизации в таких задачах неприменимы. Для глобального поиска оптимальных параметров в блоке МО предлагается использовать эволюционные (генетические, адаптивные) алгоритмы. Эволюционным алгоритмом называется эвристический алгоритм по-иска оптимальных параметров путем случайной вариации и комбини-

10 1114 марта 2013


14 марта 2013

рования этих параметров с учетом получающихся значений критериев. Через некоторое число итераций генерируется устойчивое множество вариантов, далее не улучшаемых по заданным критериям.

Для анализа полученного множества вариантов необходимы программно-интерфейсные решения, активно использующие методы МА и различные средства визуализации. Для блока МА предлагается использовать итеративно-фрагментарный подход теории важности критериев (ТВК) [1], созданной и развивающейся в России. Он заклю-чается в последовательном уточнении предпочтений ЛПР по принципу «от простого к сложному». Модель предпочтений ЛПР включает в себя информацию об относительной важности критериев, а также харак-тер изменений предпочтений вдоль шкалы критериев. В ТВК строго определены понятия качественной и количественной относительной важности критериев. Это позволяет корректно сравнивать варианты решения по предпочтению. В ТВК имеется система аргументации, объ-ясняющая ход решения, а также проводится анализ чувствительности полученного результата. К настоящему времени разработана и реали-зована основная часть алгоритмического ядра ТВК.

Новизна.Полных аналогов предлагаемой методики нет. В известных ана-

логах либо отсутствуют отдельные блоки (МО или МА), либо вместо них используются упрощенные подходы. Например, в имеющемся рос-сийском аналоге – ПК MOVI 1.4 – вместо полноценного МА используется наложение ограничений на значения критериев. Для глобального по-иска в пространстве параметров в системе MOVI строится последова-тельность равномерно распределенных точек. При решении ряда прак-тических задач этот подход оказался менее эффективным и гибким, чем эволюционные алгоритмы поиска, которые используются в боль-шинстве аналогичных зарубежных систем.

Известные системы, использующие эволюционные алгоритмы для МО, рассчитаны, как правило, на широкий круг задач. Поэтому использование их для рассматриваемых задач в машиностроении за-труднено. Например, программы “GeneHunter” и “Evolver” встраивают-ся в Microsoft Excel, что затрудняет использование имитационных (не аналитических) вычислительных моделей.

Наиболее распространенным методом МА является построение обобщенного критерия (обычно аддитивная свертка критериев с ве-сами). Но у него имеется ряд недостатков и методологических слож-ностей. Требуются независимость критериев, аккуратная нормировка и т.д. Например, было показано, что метод Т.Саати, широко используе-мый во всем мире в таких системах как “Criterium DecisionPlus” и “Expert Choice”, может привести к явным ошибкам [2].

В отличие от этих методов МА, предлагаемый подход с использо-ванием ТВК позволяет получать корректные и обоснованные решения.

Перспективы коммерциализации результатов НИОКР.ПК могут использовать проектировщики технических (механи-

ческих, мехатронных) систем в научных центрах, конструкторских бюро, на заводах АвтоВАЗ, ГАЗ, КАМАЗ.

Существуют различные способы коммерциализации подобных систем:

- Продажа отдельно ПК и его обновлений;- Продажа лицензии на использование ПК;- Предоставление платного доступа к ПК, размещенному на сер-

вере. Помимо обязательной поддержки продаваемого ПК, возможно

осуществление дополнительного платного сопровождения, в которое входит помощь в постановке и решении задач. Такое сопровождение можно реализовать в виде договора-подряда.

Также возможно встраивание ПК в промышленные системы CAD, CAE, CAM в качестве отдельного аналитического модуля.

Защита интеллектуальной собственности.Планируется получить свидетельство о государственной реги-

страции программы для ЭВМ.План реализации проекта.В первый год необходимо создать работающую программу, со-

держащую базовый функционал и основные алгоритмы МО и МА. Сфор-мировать набор иллюстративных примеров решения задач. Составить список потенциальных заказчиков и представить им свой продукт.

Во второй год в диалоге с заинтересованными экспертами уточ-нить технические требования к ПК. Развить функционал ПК (возмож-ности интеграции, настройки). Добавить в блок МО эволюционные ал-горитмы и возможность их настраивать.

Список литературы:1. Подиновский В.В. Введение в теорию важности критериев в много-критериальных задачах принятия решений: Учебное пособие. М.: Физ-матлит, 2007. 64 с.2. Подиновский В.В., Подиновская О.В. О некорректности метода ана-лиза иерархий // Проблемы управления. 2011. № 1. С. 8 – 13.

Компьютерная система построения когнитивных карт с защитой от рисков из-за человеческого фактора

Р.Ю. Порцев, Т.А. ТелицынаИнститут проблем управления им. В. А. Трапезникова РАН, 117997,

г. Москва, Профсоюзная, 65, 84953347800, [email protected]

Цель проекта.Среди популярных и оправдавших себя на практике методов по-

вышения эффективности управления в организационных, социально-экономических и политических системах сегодня выделяют модели-рование сложных слабоструктурированных объектов и ситуаций на основе когнитивных карт (КК). Однако такое моделирование в прин-ципе несет в себе риски из-за человеческого фактора в силу неизбеж-ного и существенного участия людей в решении конкретных проблем. Так что уместно говорить о субъектно-формальных, а не о формальных

12 1314 марта 2013


14 марта 2013

методах. Благодаря участию людей, такие методы в принципе не могут обеспечить достоверности конечных результатов.

Важность этой проблемы недооценивается научной обществен-ностью, несмотря на ряд результатов ([1], [3], [5], и некоторых др.). Кол-лектив лаборатории 51 ИПУ РАН (членами которого являются авторы доклада) занимается исследованием проблемы рисков для достовер-ности результатов применения КК уже более пяти лет.

Одним из направлений исследований является развитие мето-дов защиты от рисков в информационных технологиях, использующих рискованные формальные модели и методы, путем усиления защит на этапе построения когнитивной карты. Частью этого этапа является чтение (иными словами, понимание) КК, рассматриваемое как необхо-димый компонент экспертного понимания карты, как составителями, так и верификаторами КК, проводящими контроль их корректности.

Существующие инструменты, которые можно использовать для построения и визуализации когнитивных карт (IHMC CmapTools, MS Office Visio, Decision Explorer, FCMappers, AbsInt aiSee и др.), а также для моделирования ситуаций на основе когнитивных карт («Ситуация», «Компас», «Канва», «Космос», «Игла» и др.) имеют ряд недостатков. Сла-бым местом таких инструментов является (1) ориентация только на ввод информации (инструменты не учитывают сложности интеллек-туальной деятельности пользователей, опираются на простейшие мо-дели этой деятельности); (2) отсутствие средств защиты от рисков для достоверности результатов применения когнитивных карт.

Целью настоящего проекта является разработка компьютерной системы построения когнитивных карт с защитой от рисков из-за чело-веческого фактора. Разрабатываемая компьютерная система направ-лена (1) на снижение когнитивной нагрузки и активацию когнитивных ресурсов специалистов, работающих с этими моделями; (2) на сниже-ние влияния некоторых, найденных на сегодня рисков: риска дубли-рующих влияний, обусловленного представлением одного и того же влияния двумя способами (прямым и косвенным); риска ложной тран-зитивности влияний (когда формальный вывод косвенных влияний в карте по транзитивности оказывается неверным по содержательным соображениям); риска недостоверной оценки весов влияний, обуслов-ленного, в частности, различными когнитивными смещениями при на-значении самых разных весов.

Новизна и наукоемкость проекта.Новизна проекта обусловлена поставленными целями и дости-

гается путем повышения роли экспертов в процессе решения задач, а также более эффективного использования их когнитивных ресурсов. Это выполняется благодаря: 1) применению идей когнитивной графи-ки (основная функция такой графики – повышение наглядности, по-лучение новых знаний за счет визуализации [4]); 2) использованию критериев когнитивной ясности [2]; 3) использования формальных, научно-обоснованных, методов для выявления отдельных типов ри-сков, идентификация которых относится к деятельности повышенной когнитивной сложности; 4) ориентации на современные психологиче-ские исследования.

Имеется следующий задел по проекту: реализован прототип компьютерной системы, ориентированный на поддержку деятельно-сти по чтению (пониманию), составлению и верификации когнитив-ных карт. В прототипе реализованы базовые функции по составлению и работе с КК, функции по выделению сложных конструкций в карте (узлы и понятийные связки) и функции по выделению всех путей меж-ду двумя факторами.

Перспективы коммерциализации результатов НИОКР.Компьютерная система построения КК может реализовывать-

ся на рынке, как самостоятельный продукт, так и интегрироваться в существующие системы в качестве модуля поддержки построения КК. Система может использоваться для повышения эффективности стра-тегического управления организацией (городом, регионом, отраслью). Потенциальными потребителями выступают федеральные и регио-нальные органы государственной власти, например, министерство обороны; различные ситуационные центры, например, Отраслевой си-туационный центр Федерального агентства по рыболовству; а также крупные промышленные компании. По оценке авторов, компьютерная система поддержки построения КК по своему функциональному назна-чению не имеет аналогов.

План реализации проекта.Реализация проекта рассчитана на два года. В первый год плани-

руется разработка и программная реализация следующих методов: метод поддержки построения КК с ранней защитой от риска дубли-рующих влияний; метод поддержки процесса оценки весов причинно-следственных влияний в узле КК; метод поддержки чтения КК, ориен-тированный на понимание структуры карты.

Во второй год проекта планируется эмпирическая проверка раз-работанных методов на прототипе и внедрение системы в технологию решения прикладных задач на основе когнитивных карт (ИПУ РАН, г. Москва; ЮФУ, г. Ростов-на-Дону), а также в учебный процесс для ма-гистров и бакалавров по специальности «Бизнес-информатика» (НИУ ВШЭ, г. Москва).

Защита интеллектуальной собственности.Будет осуществлена посредством регистрации авторских прав

на компьютерную систему построения КК с защитой от рисков из-за человеческого фактора.

Литература:1. Абрамова Н.А. О проблеме рисков из-за человеческого фактора в экспертных методах и информационных технологиях // Проблемы управления, 2007, №2. – С. 11–21.2. Абрамова Н.А., коврига С.В. Некоторые критерии достоверности моделей на основе когнитивных карт // Проблемы управления. – 2008.

– №6. – С. 23 – 33.3. Дёрнер Д. Логика неудачи. Стратегическое мышление в сложных ситуациях. – М.: Смысл, 1997. – 256 с.4. Зенкин А.А. Когнитивная компьютерная графика / Под ред. Д.А. Поспелова. – М.: Наука, 1991. – 192 с.5. Ларичев О.И., Мошкович Е.М. Качественные методы принятия ре-шений. – М.: Наука – Физматлит, 1996. – 208 с.

14 1514 марта 2013


14 марта 2013

Разработка программного комплекса интеллектуального анализа динамики системы

“пользователь-мышь” для задач неявного контроля аутентификации и обнаружения “скрипт-роботов”

С.Б. СоснинМГУ, химический факультет. 119991, Москва, Ленинские горы, дом 1,

строение 3, ГСП-1, +79266556761, [email protected]

Цель проекта.Наша группа занимается разработкой программного комплекса

интеллектуального анализа движений компьютерной “мыши” для за-дач неявного контроля аутентификации пользователя, а также детек-ции использования компьютерных, программ имитирующих движе-ния мыши пользователя, так называемых “скрипт-роботов”.

Актуальность.В настоящее время все большее количество документооборота

и финансовых транзакций осуществляется посредством сети интер-нет. В связи с чем возникает проблема надежности аутентификации пользователей. Поскольку наиболее распространенные способы ау-тентификации в интернете (логин/пароль, логин/электронный ключ, ЭЦП) могут быть легко скомпрометированы при получении злоумыш-ленником доступа к компьютеру пользователя, многие фирмы раз-рабатывают экспертные системы [1], которые обеспечивают непре-рывную скрытую аутентификацию. После анализа патентных заявок мы установили, что данные системы используют в качестве входных параметров наборы неявных идентификаторов: информацию об обору-довании, внешний IP-адрес машины, версию операционной системы и установленного программного обеспечения, а также другие параметры [2,3]. Добавление в подобные системы индекса оценки компрометации, рассчитанного с использованием данных анализа паттернов движения мыши, позволит значительно повысить процент корректных распозна-ваний фактов неправомерного доступа.

Вторым направлением нашего проекта является разработ-ка классификатора для идентификации факта использования ком-пьютерных программ, имитирующих управление мышью – “скрипт-роботов”. Данное программное обеспечение часто используется при совершении мошеннических операций. Также задача обнаружения

“скрипт-роботов” интересна разработчикам online-игр, где подобные роботы используются для совершения рутинных операций, что дает неправомерное преимущество их владельцам.

Наукоемкость.Данная тема достаточно новая и только начинает привлекать

внимание исследователей. Опубликовано всего несколько работ, в не-которых используются различные алгоритмы интеллектуального анализа данных: машины опорных векторов [5], ИНС [4,7], деревья при-нятия решений [6].

Новизна.В настоящее время в научной литературе представлены методы

анализа динамики системы “пользователь-мышь” основанные на рас-чете интегральных параметров движения мыши [4-7], таких как, дли-на дистанции между двумя кликами, средняя скорость прохождения данной дистанции. При этом происходит потеря важной информации о характерных особенностях движения мыши пользователем. В рабо-те [8] указано, что данные показатели обеспечивают высокий процент ложных срабатываний. Кроме того, в имеющихся работах мы обнару-жили несколько методологических ошибок.

Для уменьшения количества ошибок классификации и, как след-ствие, достижения конкурентного преимущества мы предлагаем рас-сматривать анализ процесса непрерывного движения мыши как задачу цифровой обработки сигналов, в первую очередь, с помощью вейвлет-преобразований. Это позволит извлекать больше полезной информа-ции из данных.

Перспективы коммерциализации результатов НИОКР.По результатам выполнения исследований и построения мо-

дели, мы планируем разработать программный пакет, включающий библиотеку для внедрения в экспертные системы, а также standalone-приложение и web-api на его основе. Нашими потенциальными заказ-чиками являются, в первую очередь, разработчики экспертных систем неявного контроля аутентификации (банки, государственные орга-низации). Наш программный продукт заинтересует разработчиков online-игр, где требуется надёжное отсечение “скрипт-роботов” вы-полняющих рутинные операции вместо игроков, а также контроль над передачей аккаунтов в чужие руки. Разработчики социальных сетей смогут решить наболевшую проблему частого взлома аккаунтов. При-менение данной системы в сфере дистанционного образования может снизить количество мошенничества при сдаче тестов.

Кроме того, нельзя не учитывать, что компьютерная мышь — ежедневный атрибут жизни половины человечества, и это открывает ряд перспектив в других сферах, в первую очередь в медицине и пси-хофизиологии. По мере накопления наблюдений и сбора статистики мы планируем проверить гипотезы о применимости анализа mouse dynamics в диагностике и коррекции функциональных состояний, ран-ней диагностике болезни Паркинсона и других психомоторных заболе-ваний, распознавания эмоционального состояния человека, выявление особенностей психики при первичном профотборе, выборе тематики целевой рекламы и т.д. Некоторые эти гипотезы еще никем не озвучи-вались, по крайней мере, в открытых источниках, и поэтому возмож-ность их проверки, а также перспективы дальнейшего применения, представляют особый интерес.

Кроме того, быстрое распространение смартфонов и планшетов делает актуальным рассмотрение вышеупомянутых задач примени-тельно к сенсорным указывающим устройствам.

Защита интеллектуальной собственности.Поскольку внедрение дополнительной библиотеки в банковские

приложения и системы документооборота потребует обязательного

16 1714 марта 2013


14 марта 2013

аудита кода мы планируем провести защиту ключевых особенностей технологии при помощи патентования на территории РФ. Вторым ме-тодом защиты является сокрытие модели путем размещения ее логики на наших серверах и предоставления только API заказчикам. На заклю-чительной стадии проекта мы планируем получение патентов США. Однако, наиболее эффективный способ защиты разработок в нашей сфере можно представить немного перефразированной цитатой Лью-иса Кэрролла: “Нужно бежать со всех ног, чтобы только оставаться на месте, а чтобы куда-то попасть, надо бежать, как минимум, вдвое бы-стрее”, иначе говоря, процесс опережающей разработки.

План выполнения проектаПервое полугодие – анализ литературы, создание и запуск рас-

пределенной клиент-серверной системы сбора “сырых” данных о дина-мики движений мыши. Второе полугодие – создание и тестирование предварительных моделей. Анализ полученных результатов, отчет о результатах работы на специализированных конференциях, поиск со-инвесторов. Третье полугодие – разработка пилотной версии библи-отеки, разработка клиент-серверного варианта системы, начало про-цесса патентования разработок, публикация полученных результатов. Четвертое полугодие - разработка рабочей версии системы, продвиже-ние проекта для привлечения интереса потенциальных заказчиков.

Литература:1. Adnan, M. Al-Khatib. Electronic Payment Fraud Detection Techniques // World of Computer Science and Information Technology Journal 2012. Vol. 2. № 4. pp. 137-141. 2. Патент США № 7539644, 26.05.2009.3. Патент США № 8032449, 04.10.2011.4. Ahmed, A. A. E., Traore, I. A new biometric technology based on mouse dynamics // IEEE Transactions on Dependable and Secure Computing Vol. 4. № 3. 2007. pp. 165–179. 5. An Efficient User Verification System via Mouse Movements // мат. конф. Conference on Computer and Communications Security, Чикаго, США, 2011. 6. User identity verification via mouse dynamics // Information Sciences 2012. Vol. 201. pp. 19–367. Диденко, С. М. Развитие математической модели информационно-го почерка пользователя // Математическое и информационное моде-лирование. – Тюмень: Изд-во ТюмГУ, 2006. – С. 68-73.8. On Mouse Dynamics as a Behavioral Biometric for Authentication // мат. конф. ASIACCS11, (22–24 марта 2011), Гонконг, Китай.

Разработка системы моделирования полета беспилотного летательного аппарата и алгоритмов

его автоматического позиционирования средствами технического зрения

Д.Н.СтепановИнститут программных систем им. А.К. Айламазяна РАН.

152021 Ярославская область, Переславский район, с. Веськово, ул. Петра I, д.4а. Телефон: 89108262432. Электронный адрес: [email protected]

Цель проекта.Создание программной системы для моделирования полета бес-

пилотных летательных аппаратов (БПЛА) и их автоматического пози-ционирования с применением средств и алгоритмов технического зре-ния, компьютерной графики и параллельных вычислений. Создание теоретического и практического задела для проектирования и реали-зации программно-аппаратного комплекса (ПАК), предназначенного для установки на БПЛА и использования в качестве средства позици-онирования.

Актуальность.БПЛА широко применяются в самых различных сферах (военная

разведка, картографирование, геологоразведка, охрана границ, лесов, мониторинг опасных объектов и процессов и т. д.). В качестве средств навигации, как правило, используются системы спутниковой связи GPS/ГЛОНАСС. Применение подобных систем может быть затруднено или вообще невозможно по ряду причин: вражеское воздействие, про-блемы с обеспечением должного уровня секретности, магнитные бури, помехи от наземных радиоисточников, плохое качество сигнала и т. д. Поэтому создание альтернативных систем навигации является акту-альной, перспективной и важной научной задачей. Консультации с из-вестными компаниями-производителями БПЛА (Эникс (Казань), Тран-зас (Санкт-Петербург), ZALA AERO (Ижевск), МКБ «Компас» (Москва) и ЦАГИ (Москва)) показали их заинтересованность в этом вопросе.

Наукоемкость.Для моделирования полета БПЛА предлагается использовать си-

стемы визуализации трехмерных моделей земной поверхности. В ка-честве 3D-моделей выступают снимки, полученные с искусственных спутников Земли (ИСЗ), а также карты высот. Моделированию пред-шествует автоматическое порождение траектории полета, для чего используется набор опорных точек. Результат моделирования – серия кадров с камеры, установленной на виртуальном БПЛА. Задача состоит в определении положения и ориентации камеры в те моменты, когда был выполнен (сгенерирован) каждый из кадров.

Общий подход к решению задачи: необходимо найти параметры проективного преобразования, которое связывает снимок с камеры на БПЛА и спутниковый снимок, и тем самым вычислить взаимную ори-ентацию камер на ИСЗ (на тот момент, когда был выполнен спутнико-вый снимок) и БПЛА, а также их положение друг относительно друга.

18 1914 марта 2013


14 марта 2013

Поскольку снимок с ИСЗ имеет географическую привязку, то это по-зволяет вычислить положение и ориентацию камеры на БПЛА в гло-бальной системе координат (привязанной к Земле). Параметры иско-мого преобразования вычисляются с помощью одного из алгоритмов, использующих координаты пар так называемых соответствующих точек, которые выделены на снимке с БПЛА и снимке с ИСЗ. Пару то-чек назовем соответствующей, если они являются проекциями одной и той же точки, лежащей на поверхности Земли. Для выделения и сопо-ставления таких пар используются различные алгоритмы, описанные в научной литературе.

Новизна.Новизна состоит в адаптации и модификации известных мето-

дов и алгоритмов технического зрения применительно к построению альтернативной системы навигации БПЛА, что позволит устранить описанные выше проблемы и ограничения, характерные для GPS/ГЛО-НАСС. В программной системе (ПС), предназначенной для моделирова-ния полета БПЛА и его позиционирования, будут использованы техно-логии параллельного программирования, что позволит значительно сократить временные издержки, связанные с решением трудоемких вычислительных задач. Кроме того, ПС позволит тестировать реализа-ции различных подходов, методов и алгоритмов позиционирования, а также алгоритмов генерации траектории и корректировки курса.

Перспективы коммерциализации результатов НИОКР.Ожидается, что результаты проекта будут использованы в раз-

работке коммерческих программно-аппаратных решений для позици-онирования различных БПЛА с помощью СТЗ. В данный момент для по-зиционирования практически все аппараты используют спутниковые системы навигации GPS/ГЛОНАСС. Они могут обеспечить приемлемый уровень точности, но имеют описанные выше недостатки. Существен-ной особенностью GPS считается полная зависимость условий получе-ния сигнала от Министерства обороны США.

Конечным потребителем продукта могут являться, например, подведомственные Минобороны и МЧС РФ, которые могли бы исполь-зовать системы навигации на основе СТЗ в разведывательных целях, при ведении боевых действий и мониторинге обстановки на проблем-ных территориях (техногенные катастрофы и т. п.).

Защита интеллектуальной собственности.В качестве действий по защите интеллектуальной собственно-

сти планируется получение свидетельства о государственной реги-страции программы для ЭВМ.

План реализации проекта.1. Первый год:

• разработка архитектуры и принципов функционирования про-граммного комплекса;

• разработка и реализация системы моделирования полета БПЛА с применением методов и средств компьютерной графики;

• разработка и реализация алгоритмов позиционирования вир-туального БПЛА с применением методов и алгоритмов технического зрения;

• написание технической документации.2. Второй год:

• проведение экспериментальных исследований комплекса;• корректировка технической документации.Дальнейшие работы (ориентировочный срок – 3-4 года):

1. Обзор и изучение возможностей и технических характеристик раз-личных БПЛА, разработка первоначальной архитектуры ПАК, предна-значенного для установки на БПЛА и решения задачи позиционирова-ния с помощью СТЗ.2. Создание прототипного варианта ПАК, его тестирование на одном из БПЛА, доработка ПАК.3. Выработка рекомендаций по условиям использования различных вариантов ПАК на БПЛА (в зависимости от метеоусловий, ландшафта и типа местности, времени суток, времени года, а также конструктивных особенностей и технических характеристик беспилотных аппаратов).

20 2114 марта 2013


14 марта 2013

II МЕДИЦИНА БУДУЩЕГО

Способ ранней диагностики и предсказания возникновения рака молочной железы на стадии

до клинического проявленияАронов Д.А.1, Моисеева Е.В.2 (научный руководитель)

1 Российский Университет Дружбы Народов, Медицинский Факультет Рос-сия, г. Москва, 117198, ул. Миклухо-Маклая, д.6, (929) 643-74-89, [email protected]

2 Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН, г. Москва, 117997, ул. Миклухо-Маклая, 16/10 (917) 535-65-49, [email protected]

Цель проекта.В Российской Федерации ежегодно выявляется около 47 тысяч

новых случаев рака молочной железы (РМЖ) [1]. В то время как ко-нечной целью скрининга рака является сокращение смертности, не-медленной его целью является выявление рака до клинического про-явления. В случае успешной ранней диагностики у врачей появляется возможность провести лечение, способное кардинально улучшить про-гноз. Ранее Моисеевой с соавторами было показано, что ряд гематоло-гических показателей крови (ГПК) мышей, измеренных до перевивки им рака молочной желез (РМЖ), позволяет предсказать продолжи-тельность субклинического периода РМЖ (периода до клинического проявления опухоли) [2]. Литературные данные демонстрируют на-личие вполне определенных, воспроизводимых разными авторами из-менений биоэлементного статуса пациентов с РМЖ [3]. Цель настоя-щего проекта – (1) разработать метод лабораторного скрининга рака молочной железы самок мышей с высокой частотой естественно возни-кающего РМЖ, основываясь на общедоступных лабораторных методах (общий анализ крови, микро- и макроэлементов волоса и крови); и (2) продемонстрировать применимость полученных данных для разра-ботки нового подхода к скринингу РМЖ у женского населения РФ.

Актуальность.Проблема ранней диагностики РМЖ стоит достаточно остро: до

сих пор не разработано дешевой и информативной методики скринин-га женского населения, особенно входящего в группу риска (семейная предрасположенность и т.п.). В настоящее время проблема лаборатор-ного скрининга рака молочной железы человека имеет очень высокий приоритет. Однако современные методики скрининга, такие как ис-пользование онкомаркеров [4] связаны со значительными финансовы-ми затратами на химические реактивы и дорогостоящее оборудование, а менее затратные методы, такие как маммография, позволяют выя-вить рак на более поздних стадиях. В 2008 году Левченко с соавторами

предложили использовать некоторые стандартные клинические мето-ды (общеклинический анализ крови, общий анализ мочи, биохимиче-ский анализ крови) и некоторые социальные параметры (социальное положение, трудоустройство и др.) для диагностики РМЖ человека [5]. Однако этот метод позволяет лишь показать вероятность постановки правильного диагноза, а наша цель - найти закономерности, по кото-рым ряд гематологических параметров крови и микроэлементы шер-сти мышей с опухолями будет отличаться от аналогичных параметров животных без опухоли.

Наукоемкость.Доля научно-исследовательской деятельности в общем объеме

деятельности высока, так как ранняя диагностика онкологических заболеваний на стадии до клинического проявления является «восхо-дящей», недостаточно изученной отраслью медицины и биологии. Для реализации проекта потребуются средства на содержание лаборатор-ных животных, на проведение анализа общих и биохимических пока-зателей образцов крови, а также анализа биоэлементов волоса и крови реципиентов.

Новизна.Ранняя диагностика рака молочной железы является молодой и

быстро развивающейся тематикой. Однако современные методы скри-нинга связаны с высокими финансовыми затратами (онкомаркеры), либо обладают недостаточной эффективностью (маммография). Это существенно ограничивает их применение в клинике с целью массово-го скрининга. Наши методы проведения скрининга по общему анализу крови и анализу биоэлементов являются недорогими и широкодоступ-ными, а применение адекватных математических методов позволит разработать новые подходы к скринингу РМЖ.

Перспективы коммерциализации результатов НИОКР.Поскольку современные методы скрининга РМЖ человека связа-

ны с высокими затратами, разрабатываемые нами методы лаборатор-ной диагностики могут успешно применяться для массового скринин-га женского населения.

Защита интеллектуальной собственности.Планируется получение патента на методику скрининга рака

молочной железы мыши. План реализации проекта.Первым этапом будет выявление различий среди гематологиче-

ских показателей крови и биоэлементов шерсти животных с опухолями и без опухолей. Для этого будут исследованы образцы крови и шерсти животных со спонтанным раком молочных желез и без него. На втором этапе будет произведено наблюдение за мышами без опухолей в дина-мике. По мере возникновения РМЖ, будет произведен анализ их изна-чальных лабораторных показателей с помощью различных математи-ческих методов. В результате будет обнаружен набор информативных показателей для предсказания вероятности развития опухоли молоч-ной железы у каждой конкретной самки мыши. Эти подходы будут по-ложены в основу принципиально новой, недорогой модели скрининга рака молочной железы мыши. А далее, проведенный нами анализ ли-

22 2314 марта 2013


14 марта 2013

тературных данных позволит определить, насколько найденные для мыши информативные параметры могут быть применены для ранней диагностики РМЖ.

Список литературы:1. Семиглазов В.Ф., Нургазиев К.Ш., Арзуманов А.С. Опухоли молочной железы (профилактика и лечение).-Алматы.-2001.-344 с. 2. Moiseeva E. Anti-breast cancer drug testing. Original Approaches. Novel Set of Mouse Models - Lambert Ac. Publ, 2009. -p.p. 2203. Скальный А.В. Химические элементы в физиологии и экологии че-ловека. –Москва. –Мир. -2004.4. Гаркави Л.Х. Адаптационные реакции и резистентность организма.

– 2-е изд. доп. – Ростов на Дону.: Изд. Ростовского ун-та, 1979.-126 с.5. Левченко К.Ф., Магарилл Ю.А. Стандартные параклинические те-сты в лабораторном скрининге рака молочной железы - Онкология. – 2008. - № 9. – С. 301-311.

Разработка устройства для стереотаксической биопсии новообразований головного мозга с непрерывным

спектроскопическим контролем in situП.В. Грачев

Институт Общей Физики им. А.М. Прохорова РАН, 119991, Москва, ул. Вавилова, 38, тел. 8(499)5038308, [email protected]

Цель проекта.Разработка устройства для стереотаксической биопсии новооб-

разований головного мозга с непрерывным спектроскопическим кон-тролем.

Актуальность.В нейрохирургии стереотаксическая биопсия опухолей головно-

го мозга применяется как диагностическая операция, производимая для взятия образца опухолевой ткани с целью его детального гисто-логического изучения. Доступ к целевой точке осуществляется с ис-пользованием пространственной схемы по заранее рассчитанным ко-ординатам. Координаты для забора биоптата определяются на основе снимков компьютерной томографии (КТ) или магнитно-резонансной томографии головного мозга (МРТ) [1].

Основным недостатком традиционной методики является высо-кая частота ложноотрицательных результатов [2]. Причина этого за-ключается в том, что разные области одной опухоли могут отличаться по структуре и степени злокачественности. КТ и МРТ с контрастным усилением дают лишь приблизительную информацию о том, в какой зоне опухоли биопсия будет наиболее информативной. Таким образом, выбор мишени определяется на основании косвенных признаков и является субъективным. Единственным методом прямого подтверж-дения информативности биопсии до завершения процедуры является срочное гистологическое исследование прямо в операционном зале. Но

данный метод также субъективен и часто дает ложноотрицательные результаты и технически сложен.

Проблемы повышения точности диагностики и эффективности проведения стереотаксической биопсии остается открытой.

Наукоемкость.В современной клинической практике активно используются

флуоресцентная диагностика с использованием в качестве опухоле-вого маркера протопорфирина IX (Pp IX) [3]. Его накопление в опухо-ли индуцировано введением в организм 5-аминолевулиновой кисло-ты, которая избирательно накапливается в опухолевых тканях из-за ферментативного нарушения в быстро пролиферирующих клетках опухоли. Устройства, используемые во флуоресцентной диагностике, обеспечивают высокую скоростью получения спектроскопических данных, имеют значительную чувствительность, высокое простран-ственное разрешение и обеспечивают количественное измерение кон-центрации опухолевых маркеров в точке интереса. Важным плюсом их использования является сравнительная легкость интраоперационно-го использования.

Коллектив исполнителей настоящего НИОКР участвовали в раз-работках и внедрении методов флуоресцентной спектроскопии и спек-троскопии диффузного отражения в применении к анализу состояния биологических тканей различных локализаций и распределения в них фотосенсибилизаторов и к контролю состояния тканей в процессе гипертермического и фотодинамического воздействия. Был разрабо-тан и изготовлен прототип макета устройства для стереотаксической биопсии новообразований головного мозга с непрерывным спектро-скопическим контролем. Проведены предклинические испытания на лабораторных животных. Успешное применение данного прототипа служит основанием для дальнейшей разработки данного устройства.

Новизна.На данный момент устройств сочетающих в себе возможность

проведения стереотаксической биопсии головного мозга с одновре-менным спектроскопическим контролем не существует. При этом ис-пользование методики стереотаксической биопсии и флуоресцентной диагностики в ходе операции последовательно имеет гораздо меньшую эффективность по следующим причинам: использование двух инстру-ментов не обеспечивает совпадения места спектроскопического из-мерения с местом забора биоптата, усложняет стандартный алгоритм проведения биопсии головного мозга, увеличивает время проведения процедуры и вероятность послеоперационных осложнений.

Перспективы коммерциализации результатов НИОКР.Проведенный анализ рынка медицинских устройств для стерео-

таксической биопсии выявил отсутствие в нем аналогичных устройств. Так как число операций стереотаксической операции с каждым годом растет, а флуоресцентная диагностика становится неотъемлемой процедурой во время нейрохирургических операций, то спрос на раз-рабатываемое устройство будет расти. Конечным потребителем раз-рабатываемого устройства являются медицинские и научно исследо-вательские учреждения имеющие отношение к нейрохирургии.

24 2514 марта 2013


14 марта 2013

Защита интеллектуальной собственности.Для защиты интеллектуальной собственности планируются сле-

дующие патенты: патент на изобретение «Устройство для стереотак-сической биопсии новообразований головного мозга с непрерывным спектроскопическим контролем in situ» и патент «Способ стереотак-сической хирургии в сочетании с непрерывным спектроскопическим контролем».

План реализации проекта.1 этап. Время проведения первая половина первого года. Разра-

ботка макета устройства для стереотаксической биопсии новообразо-ваний головного мозга с непрерывным спектроскопическим контро-лем. Этап заканчивается эскизной документацией основных узлов и блоков макета.

2 этап. Время проведения вторая половина первого года. Изго-товление макета устройства для стереотаксической биопсии ново-образований головного мозга с непрерывным спектроскопическим контролем. Технические испытания макета. Подготовка и отправка до-кументов для патентования. Этап заканчивается актом изготовления макетов.

3 этап. Время проведения второй год. Предклинические испыта-ния макета. Лабораторное исследование макета на моделях головного мозга и на животных. Этап заканчивается научно техническим отче-том.

4 этап. Время проведения третий год. Клинические испытания на базе НИИ Нейрохирургии им.Н.Н. Бурденко. Этап заканчивается до-кументацией о клинических испытаниях.

5 этап. Время проведения четвертый год. Сертификация устрой-ства. Внедрение на рынок.

Список литературы:1. M. Schulder Handbook of Stereotactic and Functional Neurosurgery. CRC Press, New York, U.S.A 2003. ISBN 0-8247-0720-62. D.Jain, et al. Comparative analysis of diagnostic accuracy of different brain biopsy procedures. Neurol India, 2006. 54(4): p. 394-83. B.W.Pogue, S.Gibbs-Strauss, P.A.Valdés, K.Samkoe, D.W. Roberts, K.D. Paulsen Review of Neurosurgical Fluorescence Imaging Methodologies. IEEE J Sel Top Quantum Electron. – 2010. - № 16. – P. 493 – 505.

Ранняя диагностика рака внутренних органов: физические основы метода и создание

эндоскопической системы детектирования диффузно отраженных лазерных сигналов

(на примере мочевого пузыря)Н.А. Калягина

Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, 119991, Москва, ул. Вавилова, 38, тел. 8-499-503-8308, [email protected]

Цель проекта.Целью данного проекта является изучение физических и био-

логических принципов взаимодействия лазерного коллимированного излучения с многослойными биологическими тканями: детектирова-ние и интерпретация сигналов диффузно отраженного света от стенок мочевого пузыря и их физических моделей с различными оптическими параметрами верхнего (эпителиального) слоя; математическое моде-лирование поверхностного распределения обратно рассеянного непо-ляризованного лазерного света, базирующееся на строении и оптиче-ских параметрах изучаемых сред. Глобальной целью проекта является разработка установки для неинвазивного оптического анализа биоло-гической ткани для ранней диагностики рака.

Актуальность.Основными проблемами существующих диагностических мето-

дов раннего детектирования рака являются (на примере мочевого пу-зыря): 1. Появление рецидивов опухолей: незамеченные очаги поражения, мультифокальность (мультиочаговые поражения);2. Трудности обнаружения дисплазии (из-за малых отличий от нор-мальной ткани);3. Необходимость биопсии ткани для обнаружения опухоли - инва-зивность;4. Использование светочувствительных экзогенных (внешних) аген-тов-веществ для повышения чувствительности методов.

Предлагаемые в данном проекте методы будут способствовать решению Российских и мировых проблем и задач диагностики рака на ранней стадии.

Наукоемкость.Предлагается применение неинвазивного метода детектирова-

ния и анализа раковых и предраковых образований мочевого пузыря с помощью регистрации и обработки диффузно отраженного лазерно-го света при воздействии лазерного излучения на нескольких длинах волн. Техническая реализация данного метода выражается в разра-ботке эндоскопической установки (макета) с источниками лазерного излучения на нескольких длинах волн, позволяющей подводить кол-лимированный лазерно-индуцированый свет к поверхности полых ор-ганов (например, мочевого пузыря) с помощью волоконно-оптической системы, и детектировать и анализировать полученные сигналы

26 2714 марта 2013


14 марта 2013

По теме разработок автором и исполнителем проекта создан зна-чительный научный задел (защищена диссертация, имеются научные публикации). По результатам предшествующих работ было выявлено, предлагаемый метод:

- чувствителен к ранним раковым и предраковым изменениям слизистой МП;

- подходит для неинвазивного (малоинвазивного) in vivo анализа;- может использоваться без введения экзогенных веществ-марке-

ров.Новизна.Идея анализа рассеянного назад света от сред с различными раз-

мерами, концентрациями и свойствами поглощения рассеивателей, возникла после проведенного анализа структуры тканей и механиз-мов формирования новообразований, а также существующих диагно-стических методов. Предлагаемый метод обладает преимуществами перед другими: в нем сочетается возможность проводить измерения неинвазивно и in vivo, быстро обрабатывать полученные сигналы, от-сутствие необходимости в использовании экзогенных красителей и неутяжеленность дополнительными устройствами, позволяя, таким образом, применяться в клиниках для отдельной или совмещенной диагностической процедуры.

Перспективы коммерциализации результатов НИОКР.Полученные результаты планируется коммерциализировать.

Проведенный анализ мирового рынка современной аппаратуры для ранней диагностики мочевого пузыря выявил отсутствие установок, позволяющих комплексно охарактеризовывать ранние раковые изме-нения ткани. Реализация продукта направлена на улучшение конку-рентоспособности Российского производства на мировом рынке. Раз-работка полностью соответствует мировому уровню. К возможным рискам коммерциализации разрабатываемой системы можно отнести быстро развивающуюся мировую научную деятельность, потенциаль-но способную создать конкуренцию разрабатываемой продукции. Для снижения такого риска необходимо тщательно и периодически прово-дить патентные поиски, а также отслеживать новейшие научные пу-бликации, модифицируя и совершенствуя разрабатываемую продук-цию.

Потенциальными потребителями данной установки являют-ся клиники и научно-исследовательские институты РФ, а также дру-гих стран. В частности, уже на данном этапе ведутся активные рабо-ты совместно с урологическим отделением ГКБ №51, а также с CRAN (University of Lorraine).

Защита интеллектуальной собственности.Разработки планируется производить в сотрудничестве с ЗАО

«Биоспек», специализирующейся на производстве (общероссийском и международном) современной медицинской лазерной аппаратуры (по-лучено соглашение). Кроме того, установлено сотрудничество с ГКБ № 51, являющейся заинтересованным представителем медицинской сфе-ры и потенциальным потребителем разрабатываемой продукции. По-лученные разработки будут защищены патентом.

План реализации проекта.1 Этап работ (1-ый год исследований и разработок): аналитиче-

ский обзор информационных источников, экспериментальные иссле-дования и математическое моделирование распространения электро-магнитного излучения в биологических тканях;

2 Этап работ (2-ой год исследований и разработок): создание установки (макета) и методики для детектирования и обработки по-верхностных сигналов диффузно отраженного лазерного света при мультиволновом лазерном воздействии.

3 и 4 Этапы работ (3-4-ый годы исследований и разработок): ре-ализация продукта, клинические и технические испытания и коммер-циализация на Российском и мировом рынке.

Дополнительная информация.Автором проекта защищена диссертация в Университете Лота-

рингии в рамках совместного русско-французского сотрудничества и аспирантуры по анализу обратно рассеянного света. Результаты науч-ных работ опубликованы в ведущих мировых и Российских журналах и представлены в виде устных докладов руководителем проекта 7 меж-дународных конференциях по биофотонике самого высокого уровня. Имеются международные награды: Второе место в конкурсе «Лучший молодой ученый» 19-ой Международной конференции Advanced Laser Technologies’11.

Разработка новых ингибиторов трансляции семейства 16 членных макролидов

А.А. Богданов1, А.В. Головин2, Г.А. Коршунова1, Г.И. Макаров3, Н.В. Сумбатян1, А.В. Шишкина1

1 НИИ физико-химической биологии им. А.Н.Белозерского МГУ имени М.В.Ломоносова, Москва, Ленинские горы, 1, стр. 40

2 Факультет биоинженерии и биоинформатики МГУ им. М.В. Ломоносова3 Химический факультет МГУ имени М.В.Ломоносова, Москва, Ленинские

горы, 1, стр. 3, 89060644867, [email protected]

Цель проекта.Цель проекта состоит в разработке новых ингибиторов биосин-

теза белка, являющихся производными 16 членного макролида тило-зина.

Актуальность.Актуальность разработки новых ингибиторов трансляции — по-

тенциальных антибиотиков — обусловлена быстрым возникновением устойчивости болезнетворных бактерий к используемым препаратам. В силу этого необходима постоянная разработка новых антибиотиков, к которым ещё не появилось устойчивых штаммов. Необходимо учиты-вать, что устойчивые штаммы часто возникают внутри лечебных уч-реждений, порождая т. н. «внутрибольничные инфекции».

28 2914 марта 2013


14 марта 2013

Наукоемкость.Разработка новых ингибиторов трансляции, являющихся произ-

водными тилозина, требует изучения молекулярного механизма свя-зывания тилозина с рибосомным туннелем, конструирования струк-тур потенциальных ингибиторов на основе полученной структурной информации, моделирования поведения этих соединений в рибосом-ном туннеле, синтеза наиболее перспективных из них и проверки их ингибирующей активности на системе бесклеточной трансляции. К настоящему времени методом молекулярной динамики были смоде-лированы структуры комплексов с рибосомой E. coli тилозина и ряда его аминокислотных производных и изучено поведение макролидов в сайте связывания. Кроме того, ранее эти производные были синте-зированы и были испытаны в системе бесклеточной трансляции. Ана-лиз результатов молекулярного моделирования позволил предложить объяснение их различиям в ингибирующей активности.

Новизна.Хотя разработки новых антибиотиков ведутся постоянно, кон-

струирование антибиотиков, действующих на рибосому, основанное на знании структур их сайтов связывания, структур комплексов из-вестных препаратов с рибосомой и их поведения в динамике стало возможным лишь в последние десять лет, когда появились атомные структуры бактериальных рибосом и их комплексов с антибиотиками, полученных методом рентгеноструктурного анализа (например, [1]). Предполагаемый здесь подход рациональной разработки, основанной на знании структуры сайта связывания и корреляций между поведе-нием антибиотика и его активностью, возможно, позволит создать новые ингибиторы трансляции, сопоставимые по активности с тило-зином (очень активным ингибитором, превосходящим коммерческие 14-членные макролиды: эритромицин, кларитромицин и т. п.), но ли-шенные его токсичности.

Перспективы коммерциализации результатов НИОКР.В 2012-2016 гг. ожидается падение производства антибиотиков в

России при наличии роста спроса на них (295 млн. упаковок в 2011 году, 308,7 млн. упаковок в 2012 и 260,9 млн. упаковок прогнозируется в 2016 году) [2]. К причинам падения производства относятся износ основных фондов, устаревание производимых субстанций, конкуренция со сто-роны иностранных производителей. Преодоление этих негативных тенденций возможно при разработке новых антибиотиков, преодоле-вающих бактериальную резистентность.

Конечным потребителем разрабатываемых в данном проекте ингибиторов трансляции могут стать частные лица, нуждающиеся в лечении мощными антибиотиками.

Защита интеллектуальной собственности.В случае разработки ингибиторов трансляции, сопоставимых по

активности тилозин, или превосходящих его, возможно патентование. В ином случае публикация результатов в профильных научных журна-лах.

План реализации проекта.Проект рассчитан на два года. На первом этапе предполагается

завершение изучения молекулярных механизмов взаимодействия ти-лозина и его аминокислотных производных с рибосомой (первое по-лугодие). На втором этапе, исходя из полученной информации, будут предложены структуры потенциальных ингибиторов трансляции, связывание которых с рибосомой будет смоделировано методом моле-кулярной динамики (второе-третье полугодие). Из смоделированных соединений будут отобраны наиболее перспективные, не более десят-ка, и синтезированы. Активность их будет измерена в системе бескле-точной трансляции.

Список литературы:1. Hansen, J. The structures of four macrolide antibiotics bound to the large ribosomal subunit. / J. Hansen, J.A. Ippolito, N. Ban, P. Nissen, P.B. Moore, T.A. Steitz // Mol. Cell. - 2002. - V. 10. - № 1. - P. 117–128.2. Анализ рынка антибиотиков в России в 2007-2011 гг, про-гноз на 2012-2016 гг. / BusinesStat. - 2012. - (http://marketing.rbc.ru/research/562949983900801.shtml).

Разработка системы визуализации ап-конверсионных наночастиц для биомедицинских применений

Д.В. ПоминоваИнститут общей физики им. А.М. Прохорова РАН, 119991, г. Москва,

ул. Вавилова, д.38, +7 (499) 135-4148, [email protected].

Цель проекта.Целью проекта является разработка системы визуализации лю-

минофоров на основе ап-конверсионных наночастиц, возбуждаемых в ближнем инфракрасном диапазоне, которая позволит анализировать изображение с высокой чувствительностью за счет временного разре-шения микросекундной длительности.

Актуальность.Первостепенной задачей биоимиджинга является повышение

чувствительности и разрешающей способности методов диагности-ки. Успех ранней диагностики во многом зависит от характеристик диагностической аппаратуры. На сегодняшний день для диагностики активно начинают использоваться различные наноразмерные струк-туры и частицы[1]. Однако, при использовании частиц, люминесциру-ющих по обычному механизму с понижением энергии, кроме люминес-ценции самих наночастиц возбуждается люминесценция биотканей. В связи с этим все больший интерес вызывают ап-конверсионные нано-частицы (AK-НЧ), способные поглощать ИК-излучение с последующей эмиссией в видимой части спектра. Важно отметить, что время жизни люминесенции AK-НЧ составляет 50-100 мкс, что существенно больше, чем время жизни люминесценции биотканей и современных люмино-форов[2]; АК-НЧ обладают высокой фотостабильностью и биосовме-стимостью[3].

30 3114 марта 2013


14 марта 2013

Наукоемкость.В работе предложен способ биоимиджинга с помощью системы

регистрации люминесценции с временным разрешением. Фундамен-том данного проекта является использование уникальных AK-НЧ с длительным временем жизни люминесценции, которые можно ис-пользовать как для люминесцентной диагностики, так и для МРТ. Нами проведены предварительные физико-химические и оптико-спек-тральные исследования, показавшие перспективность использования AK-НЧ для биовизуализации[4]. Предлагаемая высокочувствительная малогабаритная система регистрации ап-конверсионной люминесцен-ции позволит отделить полезный сигнал от люминесценции биотка-ней, возбуждаемой от излучения АК-НЧ в видимом диапазоне, и мини-мизировать уровень шума, возникающий из-за фонового излучения, благодаря использованию временного разрешения. Основная идея заключается в использовании импульсного источника возбуждения, синхронизированного с оптическим затвором видеокамеры, что по-зволяет регистрировать только полезный сигнал в течение времени жизни люминесцении AK-НЧ. Регистрацию сигнала осуществляют с за-держкой после окончания светового импульса (рис.1).

Рисунок 1. Принцип регистрации сигнала люминесценции AK-НЧ c временным разрешением.

Система регистрации состоит из импульсного источника ИК-излучения, синхронизированного с электронным затвором CMOS-камеры. Частоту следования лазерных импульсов, время, в течение которого регистрируется сигнал и время задержки до открытия затво-ра камеры можно регулировать, используя персональный компьютер. Минимальное время задержки определяется инерционностью затво-ра, для современных CMOS-камер оно составляет около 1 мкс, макси-мальное можно устанавливать программно. Предложенная система позволяет также регулировать время накопления, в течение которого осуществляется регистрация сигнала (10-4- 4 с). Использование бо-лее коротких выдержек позволяет снизить шум, возникающий из-за попадания на детектор фонового излучения. Доля фонового сигнала снижается пропорционально уменьшению времени регистрации. При-менение предложенной системы в совокупности с AK-НЧ позволит улучшить соотношение сигнал/шум, что даст возможность повысить селективность анализа малых концентраций люминесцирующих аген-тов.

Новизна.Концепция специальной диагностической аппаратуры, в комби-

нации с многофункциональными наночастицами, является принци-пиально новой. Предложен метод регистрации сигнала с временным разрешением с помощью камеры с CMOS-матрицей. Замена счетчика фотонов на CMOS-матрицу стала возможной благодаря использованию AK-НЧ, обладающих длительным временем жизни люминесценции, и не требующим дорогих мощных источников возбуждения. Это позво-лило снизить требования к временному разрешению детектора, суще-ственно удешевить аппаратуру и минимизировать побочные эффекты благодаря использованию ИК-лазеров. На сегодняшний день предло-женная система регистрации находится в стадии проектировки. Для ее реализации в виде пробной модели требуется закупка необходимых компонентов. В лаборатории лазерной биоспектроскопии в ИОФ им. А.М. Прохорова РАН уже отрабатываются приемы анализа накопления и люминесценции исследуемых наночастиц в органах мелких лабора-торных животных с помощью лазерного спектро-анализатора ЛЭСА (Биоспек), а также микроскопа Carl Zeiss LSM 710 NLO.

Перспективы коммерциализации результатов НИОКР.Итогом проекта является создание высокочувствительной си-

стемы регистрации AK-НЧ в биотканях. По сравнению с имеющимися на сегодняшний день системами на основе счетчиков фотонов, пред-ложенная система более компактна и удобна в эксплуатации. Предло-женное решение позволяет снизить стоимость оборудования, наряду с ростом качества визуализации. Данная система будет востребована в медицинских учреждениях, занимающихся первичной диагностикой.

Защита интеллектуальной собственности. Принципы визу-ализации АК-НЧ с временным разрешением патентноспособны, в ре-зультате работы планируется подача заявки на полезную модель.

План реализации проекта.2013 г. (200 000 р.) Этап I. Закупка необходимых компонентов, 2

мес. Этап II. Разработка и отладка электротехнической схемы установ-ки, 5 мес.

32 3314 марта 2013


14 марта 2013

2014 г. (200 000 р.) Этап I. Сборка и отладка установки, 5 мес. Этап II. Разработка программного обеспечения, 6 мес. Этап II. Доработка си-стемы, патентование системы и метода ее использования, проведение экспериментов с использованием разработанной системы, публикация полученных результатов, 6 мес.

Список литературы:1. Brown S.D. Gold nanoparticles for the improved anticancer drug delivery of the active component of oxaliplatic/ S.D. Brown, P. Nativo, J.A.Smith, D. Stirling, P.R.Edwards, B.Venugopal, D.J.Flint, J.A.Plumb, D.Graham, N.J.Wheate// J. Am. Chem. Soc. – 2010. – vol. 132. – pp. 4678-4684; Jang B. Gold nanorod photosensitizer complex for near infrared fluorescence imaging and photodynamic/photothermal therapy in vivo /B. Jang, J.Y. Park, C.H.Tung, I.H.Kim, Y.Choi // ACS Nano. – 2011. – vol. 5. – pp. 1086-1094.2. Bouzigues C. Biomedical applications of rare-earth based nanoparticles / C.Bouzigues, T. G.Alexandrou// ACS Nano. –2011. – vol. 5 – no. 11. – pp. 8488–8505. 3. Zhou JC. Bioimaging and toxicity assessments of near-infrared upconversion luminescent NaYF4:Yb,Tm nanocrystals. / Zhou JC, Yang ZL, Dong W, Tang RJ, Sun LD, Yan CH. // Biomaterials. – 2011. Vol 32(34). – pp. 9059-9067.4. Крутько, В.А. Синтез и люминесценция ультрадисперсных фосфа-тов и боратов гадолиния, активированных ионами Yb3+ и Er3+ / В.А Крутько, А.В.Рябова, М.Г. Комова, А.В. Попов, В.В. Волков и др. //Неорган. Материалы. – 2013. –т.49– №1– с.45-51.

Сапфировый коагулятор-аспиратор с одновременной флуоресцентной диагностикой

Д.О. СтрюковИнститут физики твердого тела РАН (ИФТТ РАН), 142432, Черноголовка,

Московская обл., ул.Академика Осипьяна д.2, 8(496) 52 219-82, [email protected]

Цель проекта.Целью проекта является разработка сапфирового многоканаль-

ного зонда для тотального удаления внутримозговых опухолей, ко-торый позволит проводить одновременно с флуоресцентной диагно-стикой лазерную коагуляцию для гемостаза, аспирацию опухоли и локальные количественные измерения накопленных флуоресцентных маркеров в мозговой ткани для выявления и более точного и полного удаления опухолевой ткани. Сапфировые контактные облучатели по-зволят сохранить стабильность воспроизведения геометрии и каче-ства лазерного пучка, т.к. благодаря высокой прочности и химической инертности сапфира они не подвержены какому-либо поверхностному или структурному старению при многократных рабочих циклах и лю-бом виде стерилизации.

Актуальность. В большинстве случаев четкое определение границы диффузно

растущей опухоли головного мозга затруднительно в связи с неболь-шой разницей оптических свойств ткани опухоли и вещества головно-го мозга. Перспективным методом выявления злокачественной тка-ни в этих условиях является флуоресцентная диагностика, которая в ближайшем будущем станет стандартной процедурой при нейрохи-рургии глиом в ряде европейских стран. Несмотря на доказанную эф-фективность, демаркация границ опухоли по флуоресцентным видеои-зображениям, получаемым с помощью адаптированных операционных микроскопов, не позволяет количественно измерить уровень флуо-ресценции в выявленных областях и имеет ограничения, связанные с требованием к общему освещению, освещенности, обеспечения прямой видимости объекта и др.

Наукоемкость.Диагностика с флуорофорами дает значительные преимущества

при удалении опухолей, локализованных в мозге, так как повреждение гематоэнцефалического барьера в клетках опухоли позволяет прони-кать веществам, использующимся для флуоресцентной демаркации, в то время как здоровые клетки не накапливают их, что приводит к необычно высокому контрасту (до 40:1) флуоресценции опухолевой ткани к сигналу флуоресценции, регистрируемому в здоровой ткани. Коагулирующее излучение от источника лазерного излучения с помо-щью волокон доставляется к дистальному концу сапфирового зонда и, покидая зонд, поглощается в ткани, что приводит к ее коагуляции при достаточной мощности излучения. Длина волны излучения выбрана таким образом, чтобы не попадать в полосы поглощения диагности-ческого флуоресцентного препарата для предотвращения его выгора-ния, а также, чтобы иметь оптимальную для нейрохирургии глубину проникновения и размер зоны лазерной коагуляции. Аспиратор с при-соединенным к сапфировому зонду шлангом осуществляет удаление продуктов деструкции ткани мозга из зоны, диагностируемой как опу-холевая ткань.

Новизна.Преимуществами системы являются: объединение в одном

инструменте функций нескольких необходимых при проведении операции устройств; расширение функциональных возможностей нейрохирургического аспиратора введением дополнительной спек-трометрической диагностикой ткани с применением флуорофоров, в том числе интерстициально; уменьшение травматичности операции и кровопотери, сокращение времени оперативного вмешательства за счет одновременного выполнения удаления, демаркации опухоли и остановки кровотечения. Применение системы позволит повысить ра-дикальность удаления опухоли, что увеличивает продолжительность жизни пациента после операции.

Данная система может применяться вместе с флуоресцентным каналом операционного микроскопа, дополняя его сведениями о коли-чественном содержании флуорофора в тканях.

Базовая система с сапфировым световодным зондом позволит

34 3514 марта 2013


14 марта 2013

разработать методику удаления не только опухолей мозга, но и других органов под контролем непрерывной флуоресцентной диагностики их злокачественности.

Защита интеллектуальной собственности.Работа будет выполняться Лаборатории профилированных кри-

сталлов ИФТТ РАН и Отделении нейрохирургии МОНИКИ им. М.Ф. Вла-димирского. По данному направлению совместно с сотрудниками МО-НИКИ в 2012 г. подана заявка на патент РФ «Способ удаления опухолей мозга с выделением границ опухоли флуоресцентной диагностикой с одновременной лазерной коагуляцией и аспирацией и устройство для его осуществления». В ходе выполнения проекта предполагается по-дать еще 2 заявки на патент и опубликовать несколько статей в науч-ных журналах.

План реализации проекта.В первый год выполнения проекта: будет проведено моделирова-

ние геометрии дистальной части сапфирового зонда для оптимизации распространения лазерного излучения и повышения чувствительно-сти диагностической системы; будут разработаны формообразующие устройства и оптимизированы режимы выращивания из расплава сап-фировых стержней с продольными каналами различной геометрии; будут получены макеты сапфировых многоканальных зондов; на осно-ве сапфирового зонда будет разработана система для одновременной флуоресцентной диагностики, коагуляции и аспирации. Во второй год выполнения проекта будет: проведено моделирование распростране-ния света в биоткани; будут проведены эксперименты с облучением различных тканей для работы в широком диапазоне мощностей лазер-ного излучения, с возможностью осуществления разных типов воздей-ствия одним облучателем в течение одной операции; будет разработан способ проведения флуоресцентного анализа состояния ткани; будут проведены предклинические и клинические испытания на базе МОНИ-КИ им. М.Ф. Владимирского.

Перспективы коммерциализации результатов НИОКР.В результате проекта будет создано уникальное медицинское

оборудование, потребителями которого могут стать российские и за-рубежные онкологические центры. Своевременная правовая защита разработок и отсутствие прямых конкурентов на отечественном и международном рынках позволит успешно коммерциализировать ре-зультаты работ.

Оптически чистые аналоги бронхолитического препарата теофиллин

А.Ю. Сухоруков, С.Л. Иоффе, В.А. ТартаковскийИнститут органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН, 119991, Москва,

Ленинский проспект, 47, 8 (499) 135 53 29, [email protected]

Цель проекта.Ингибиторы фосфодиэстеразы (ФДЭ) подтипа 4 рассматри-

ваются в качестве инновационных лекарственных препаратов для комплексной терапии астмы и хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ) [1]. Наиболее известным препаратом этого типа, реали-зуемым в России, является природный алкалоид Теофиллин (Рисунок 1). Однако этот препарат, являющийся неселективным ингибитором ФДЭ, обладает весьма низкой терапевтической эффективностью и при-меняется в больших дозировках [2].

Рисунок 1

Целью настоящего проекта является разработка высокоэффек-тивных аналогов бронхолитического препарата Теофиллин на основе энантиомерно чистых селективных ингибиторов ФДЭ 4 второго поко-ления (субстанции CMPZ, CMPI и CMPO, Рисунок 1).

Актуальность.Болезни легких, в первую очередь ХОБЛ и астма, относятся к чис-

лу наиболее распространенных заболеваний человека. Согласно про-гнозам Всемирной организации здравоохранения к 2020 году ХОБЛ будет занимать третье место по причине смертности среди всех за-болеваний в мире [3]. В этой ситуации создание новых эффективных препаратов для терапии бронхиальных заболеваний является задачей, актуальной в мировом масштабе.

Наукоемкость.В основе предлагаемого НИОКР проекта лежат научные иссле-

дования авторов по асимметрическому синтезу и in vitro активности серии производных пирролидина [4]. Недавно авторами впервые осу-ществлены многостадийные асимметрические синтезы энантиомеров CMPZ, CMPI и CMPO с использованием оригинальной стратегии силили-рования алифатических нитросоединений [4,5]. Эти субстанции про-являют весьма высокую ингибирующую активность и селективность в

36 3714 марта 2013


14 марта 2013

отношении ФДЭ подтипа 4b, в среднем превышую активность зарубеж-ного препарата Циломиласт и прототипного препарата Ролипрам. В рамках НИОКР предполагается разработать малостадийные техноло-гичные схемы синтеза, пригодные для получения энантиомеров CMPZ, CMPI и CMPO в количествах сотен грамм для проведения предклини-ческих исследований бронхолитической активности и токсичности. Таким образом, заявляемый проект имеет высокую инновационную составляющую.

Новизна.Новизна проекта заключается, во-первых, в исследовании новых

оптически чистых ингибиторов ФДЭ 4 на бронохолитическую актив-ность, и, во-вторых, в разработке фундаментально новой стратегии асимметрического синтеза конденсированных производных пирроли-дина. Данная стратегия основана на оригинальной восстановительной домино-трансформации циклических нитронатов, легко доступных из продуктов крупнотоннажного производства.

Перспективы коммерциализации результатов НИОКР.Результаты проекта имеют реальные перспективы коммерциа-

лизации. Наиболее активные субстанции и технологии их получения могут быть перепроданы крупной зарубежной или российской хими-ко-фармацевтической компании. Ожидаемая стоимость от перепрода-жи прав на одну биоактивную субстанцию составляет порядка 10 млн. руб., а для препарата, прошедшего фазу II клинических испытаний – более 300 млн. руб. Перепродажа партии наработанных лабораторным путем опытных образцов наиболее перспективных субстанций может принести прибыль около 1 млн. руб.

Защита интеллектуальной собственности. В результате реа-лизации запланированной программы НИОКР планируется создание интеллектуальной собственности и получение российских и между-народных патентов на изобретения. Объектами патентования могут быть как сами предлагаемые здесь оптически чистые аналоги препара-та Теофиллин, так и разработанные технологии их получения. Выбор наиболее перспективного препарата (препаратов) для патентования будет осуществлен после изучения биологического профиля рассма-триваемых в рамках НИОКР индивидуальных субстанций.

План реализации проекта:Этап 1. Разработка технологичных схем получения наиболее ак-

тивных энантиомеров субстанций CMPZ, CMPI и CMPO (I квартал). Этап 2. Наработка энантиомерно чистых продуктов CMPZ, CMPI и

CMPO (I-II квартал).Этап 3. Экспериментальное изучение специфической фармако-

логической активности (бронхолитическая и противовоспалительная активность) продуктов CMPZ, CMPI и CMPO (II-VII квартал).

Этап 4. Предклиничекие испытания энантиомерно чистых суб-станций CMPZ, CMPI и CMPO (V-VII квартал).

Этап 5. Патентование и публикация результатов (VIII квартал). Дополнительная информация. Исследование специфической

фармакологической активности проводятся в сотрудничестве с колле-гами из университета Реймса (факультет фармакологии) и госпиталя Maison Blanche (г. Реймс, Франция).

Литература:1. PDE4: A Novel Target in the Treatment of Chronic Obstructive Pulmonary Disease / J. M. Michalski, G. Golden, J. Ikari, S. I. Renard// Clinical Pharmacology Therapeutics – 2012. – Vol. 91, P. 134–142.2. Food-induced «dose-dumping» from a once-a-day theophylline product as a cause of theophylline toxicity// L. Hendeles, M. Weinberger, G. Milavetz, M. Hill, L. Vaughan/ Chest – 1985. – Vol. 87 – P.758–765.3. Глобальная стратегия диагностики, лечения и профилактики хро-нической обструктивной болезни легких// Лечение Хобл – Глобальная инициатива по хронической обструктивной болезни легких (Gold) – 2006.4. Chemistry of Six-membered Cyclic Oxime Ethers. Application in the Synthesis of Bioactive Compounds/ A.Yu. Sukhorukov, S.L. Ioffe// Chemical Reviews – 2011 – Vol. 111, P. 5004–5041.5. Synthesis of PDE IVb Inhibitors. 1. Asymmetric Synthesis and Stereochemical Assignment of (+)- and (-)-7-[3-(Cyclopentyloxy)-4-methoxyphenyl]hexahydro-3H-pyrrolizin-3-one/ A. Yu. Sukhorukov, Y. D. Boyko, Yu. A. Khomutova, Yu. V. Nelyubina, S. L. Ioffe, V. A. Tartakovsky// Journal of Organic Chemistry – 2011 – Vol. 76 – P.7893–7900.

Применение метода поляризации флуоресценции для скрининга атибиотиков - специфических лигандов

бактериальной рибосомыА.Г. Терещенков1, В.А.Сергеева1, А.В.Шишкина2

1 Химический факультет МГУ имени М.В.Ломоносова, Москва, Ленинские горы, 1, стр. 3

2 НИИ физико-химической биологии им. А.Н.Белозерского МГУ имени М.В.Ломоносова, Москва, Ленинские горы, 1, стр. 40

Цель проекта.Целью проекта является разработка метода первичного скри-

нинга антибиотиков группы макролидов и других антибиотиков, дей-ствие которых направлено на бактериальные рибосомы.

Актуальность.Актуальность создания новых антибиотических препаратов об-

условлена как тем, что микроорганизмы быстро становятся резистент-ными к новым препаратам, так и ростом бактериальных инфекций. Бактериальная рибосома служит мишенью для примерно половины используемых в клинике антибиотиков [1]. Одним из основных дости-жений кристаллографии рибосом следует считать расшифровку атом-ной структуры их комплексов с антибиотиками различных классов [2, 3]. Эти исследования в первую очередь важны для создания новых ан-тибактериальных препаратов и выяснения причин устойчивости бел-кового синтеза к антибиотикам. Стратегия конструирования лекарств, основанная на знании структуры мишени и ее комплексов с лигандами, широко используется в мировой практике и носит название «Structure

38 3914 марта 2013


14 марта 2013

Based Drug Design». В частности, зная механизм возникновения устой-чивости микроорганизмов к антибиотикам, можно целенаправленно менять структуру антибиотика так, чтобы полученное производное обладало способностью преодолевать такую устойчивость.

На первом этапе биологических испытаний важно иметь отно-сительно простой и удобный метод оценки взаимодействия новых со-единений с бактериальными рибосомами. В данном проекте для скри-нинга антибиотиков, действие которых направлено на бактериальную рибосому, предлагается использовать метод поляризации флуорес-ценции.

Наукоемкость.Метод поляризации флуоресценции нашел широкое примене-

ние для изучения связывания флуоресцентно-меченных соединений с макромолекулами. Суть данного подхода заключается в том, что из-меряемый уровень поляризации флуоресценции пропорционален доли связанного с макромолекулой флуоресцентного производного. Ранее [4] с использованием BODIPY-меченного эритромицина этим методом были определены константы диссоциации комплексов ряда произво-дных эритромицина с рибосомами E. сoli. В данном проекте предлага-ется развить данный метод для изучения взаимодействия с рибосомой антибиотиков других групп, обладающих различной аффинностью к бактериальным рибосомам.

К настоящему времени получены производные макролидов группы тилозина, содержащие флуоресцентные остатки родамина, флуоресцеина, Alexa Fluor, BODIPY FL и нитробензоксадиазола (NBD). Изучено связывание синтезированных соединений с рибосомами E. сoli путем измерения зависимости поляризации флуоресценции от концентрации рибосом при постоянной концентрации флуоресцент-ного производного.

Новизна.Предлагаемый в данном проекте метод является прямым и бы-

стрым методом определения специфического связывания антибио-тиков с бактериальными рибосомами по изменению поляризации флуоресценции, которое может быть зарегистрировано с достаточной точностью на современных флуориметрах. Альтернативой данному методу является оценка связывания производных антибиотиков с рибосомами по вытеснению радиоактивно-меченных лигандов. Пред-лагаемый в данном проекте метод предполагает использование значи-тельно более безопасных флуоресцентно-меченных антибиотиков, ра-бота с которыми не требует специальных мер защиты и которые могут быть получены из коммерчески доступных реагентов по относительно простым схемам синтеза.

Перспективы коммерциализации результатов НИОКР.По оценкам BusinesStat в 2012-2016 гг. ожидается падение рос-

сийского производства антибиотиков до 174,3 млн. упаковок при росте спроса на них (в 2011–2015 гг. продажи антибиотиков вырастут на 43%

— с 292.0 до 390.0 млн. упаковок) [5]. Основными причинами падения производства станут изношенность основных фондов, морально уста-ревшая номенклатура субстанций в условиях необходимости создания

новых более эффективных лекарств, мощная конкуренция со стороны зарубежных производителей.

Для возрождения производства антибиотиков в России необхо-дима разработка препаратов новых поколений, способных преодоле-вать устойчивость бактерий.

Конечными потребителями предлагаемой в данном проекте тех-нологии должны стать фармацевтические компании, занимающиеся разработкой антибактериальных средств, действие которых опосре-довано взаимодействием с рибосомой.

Защита интеллектуальной собственности.Публикация результатов в открытой печати в профильных науч-

ных журналах. Патентование на данном этапе не потребуется.План реализации проекта.Проект рассчитан на 2 года. План реализации проекта предпо-

лагает:Дизайн и синтез флуоресцентных производных антибиотиков,

изучение их взаимодействия с бактериальными рибосомами методом поляризации флуоресценции, отбор оптимальных флуоресцентных производных (первое полугодие).

Определение констант диссоциации комплексов бактериальных рибосом с известными и новыми производными антибиотиков различ-ных групп (макролидов, цефалотаксинов, производных хлорамфени-кола) способом конкурентного вытеснения флуоресцентно-меченных антибиотиков (второе – третье полугодие)

Оценка возможностей и ограничений метода в изучении взаи-модействия антибиотиков различных групп с рибосомами; отработка метода в автоматизированном варианте с использованием роботизи-рованного исследовательского комплекса Janus Automated Workstation (Perkin Elmer) (четвертое полугодие).

Дополнительная информация.Разработка удобного способа скрининга в первую очередь важ-

но для создания новых антибактериальных препаратов, однако, метод может быть применим в фундаментальных исследованиях для оценки взаимодействия рибосом с различными молекулярными инструмента-ми, действие которых обусловлено связыванием с рибосомой, с целью изучения механизмов регуляции функционирования рибосомы. Метод может применяться как в ручном варианте («в одной кювете»), так и в автоматизированном (с использованием планшетных флуориметров и роботизированных комплексов).

Список Литературы:1. Манькин, А.С. Рибосомные антибиотики. / А.С. Манькин // Молеку-лярная биология. - 2001. - Т. 35. - № 4. - С. 597-609.2. Wilson, D.N. Species-specific antibiotic-ribosome interactions: implications for drug development. / D.N. Wilson, J.M. Harms, K.H. Nierhaus, F. Schluenzen, P. Fucini. // Biological chemistry. - 2005. - V. 386. - № 12. - P. 1239-1252.3. Wimberly, B.T. The use of ribosomal crystal structures in antibiotic drug design. / B.T. Wimberly. // Curr. Opin. Investig. Drugs. - 2009. - V. 10. - № 8. - P. 750-765.

40 4114 марта 2013


14 марта 2013

4. Yan, K. Fluorescence polarization method to characterize macrolide-ribosome interactions. / K. Yan, E. Hunt, J. Berge, E. May, R.A.Copeland, R.R. Gontarek. // Antimicrob Agents Chemother. - 2005. – V. 49. - № 8. - P. 3367-3372.5. Анализ рынка антибиотиков в России в 2007-2011 гг, про-гноз на 2012-2016 гг. / BusinesStat. - 2012. - (http://marketing.rbc.ru/research/562949983900801.shtml).

Подходы к разработке нейропротекторного препарата нового поколения для коррекции

психофизиологического состоянияА.О. Тишкина1, Ю.А. Шапранова2

1 Институт Высшей Нервной Деятельности и Нейрофизиологии РАН, 117485, Москва, ул. Бутлерова, 5а, тел.: 8(495)9524007, [email protected]

2 Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН (ИБХ РАН), 117997, г. Москва, , ул. Миклухо-Маклая, д.16/10, 8(495)336-65-40, [email protected]

Цель проекта.Разработка препарата нового поколения, направленного на кор-

рекцию психофизиологического состояния. Потенциально препарат может обладать анксиолитическими/антидепрессивными свойствами, а также способностью купировать нейровоспаление, что принципи-ально важно при нейродегенеративных заболеваниях. Одним из пре-имуществ разрабатываемого препарата должно стать использование перспективного способа доставки: интраназальное введение.

Актуальность.В последние годы нейровоспаление является предметом мно-

гих исследований в связи с его участием в качестве ключевого звена патогенеза разнообразных заболеваний ЦНС, в том числе, нейродегене-ративных [11]. На животных моделях показано, что нейровоспаление влияет на когнитивные функции (память, обучение) [3, 8, 10]. Медиа-торы нейровоспаления способны вызывать гибель нейронов и клеток глии [6]. Эти факты послужили стимулом для разработки терапевти-ческих стратегий, основанных на подавлении воспалительного ответа мозга при различных патологиях ЦНС. Важным звеном воспалитель-ного ответа является ванилоидный рецептор (неселективный катион-ный канал TRPV1). Большинство этих рецепторов находится на нейро-нах дорсальных ганглиев спинного мозга [14], но они экспрессируются и в головном мозге. Marchalant с соавт. показали, что введение блока-тора TRPV1 приводит к уменьшению нейровоспаления, вызванного старением [12]. Таким образом, можно предположить, что препарат, содержащий блокатор этого рецептора, будет оказывать нейропротек-торный эффект при нейродегенеративных заболеваниях, связанных с нейровоспалением, к которым относятся такие социально значимые

заболевания, как болезни Альцгеймера, Паркинсона, а также депрес-сия, постравматический невроз, и др.

Наукоемкость.Данный проект предполагает выполнение научных исследова-

ний на современном международном уровне. На экспериментальных моделях будет изучено влияние интраназального введения пептида (блокатора канала TRPV1) на развитие нейровоспаления в мозге лабо-раторных животных. Для этой цели будут использованы иммуногисто-химические, биохимические и молекулярно-биологические методы. С использованием поведенческих тестов будет оценено влияние интра-назального введения пептида на психофизиологическое состояние жи-вотных.

Новизна.Интраназальное введение препаратов, предназначенных для

коррекции психофизиологических состояний, является весьма пер-спективным методом. К его преимуществам можно отнести: неинва-зивность, быстрое развитие терапевтического эффекта, отсутствие эффекта первого прохождения веществ через печеночный барьер, воз-можность доставки лекарственных веществ непосредственно в ЦНС, а также простоту применения и удобство для пациента [5, 7, 13]. Однако при его использовании возникает ряд проблем, связанных с относи-тельно низкой биодоступностью вводимого вещества, наличием не-специфических механизмов защиты органов дыхания от проникнове-ния чужеродных агентов (системы мукоцилиарного клиренса), а также ферментативным расщеплением [4, 5, 9, 15]. Обойти эти ограничения можно, например, используя в качестве лекарственного вещества не-большие молекулы, обладающие высоким сродством к целевым ре-цепторам. В нашем случае такая молекула должна с высокой степенью вероятности блокировать рецептор TRPV1. Такими свойствами обла-дает полипептид (6 кДа), экстрагированный из яда морских анемонов Heteractis crispa [1]. Этот полипептид был выделен недавно. Уже иссле-дованы его аналгезивные свойства, причем, благодаря высокому срод-ству с рецептором, он работает в малых дозах (0,1 мкг/кг) [2]. Есть ос-нования предполагать, что его интраназальное введение будет иметь психофизиологический эффект и/или уменьшать эффекты нейрово-спаления.

Перспективы коммерциализации результатов НИОКР.Потенциальными потребителями предлагаемой разработки

могут быть участники фармакологического и медицинского бизнеса, имеющие отношение к неврологической практике. В связи с увеличи-вающимся процентом заболеваний, связанных с нейровоспалением, таких как болезни Альцгеймера, Паркинсона, боковой амиотрофиче-ский склероз, в настоящее время существует потребность в новом пре-парате, уменьшающем отрицательные последствия нейровоспаления.

План реализации проекта.На первом этапе планируется исследовать влияние интраназаль-

ного введения пептида на психофизиологическое состояние животных в батарее стандартных поведенческих тестов, выявить влияние введе-ния препарата на тревожность и депрессивность. Следующим этапом

42 4314 марта 2013


14 марта 2013

будет исследование влияния интраназального введения пептида на различные маркеры нейровоспаления, такие как число микроглиаль-ных клеток, уровень цитокинов в ткани мозга.

Список литературы:1. Andreev YA, Kozlov SA, Koshelev SG, Ivanova EA, Monastyrnaya MM, Kozlovskaya EP, Grishin EV. // J Biol Chem. 2008. V283(35). PP23914-23921.2. Andreev YA, Kozlov SA, Kozlovskaya EP, Grishin EV. // Dokl Biochem Biophys. 2009. V424. PP46-48.3. Bilbo SD. // Neurobiol Learn Mem. 2010. V94(1). PP57-64.4. Costantino HR, Illum L, Brandt G, Johnson PH, Quay SC. // Int J Pharm. 2007. V337. PP1–24.5. Furubayashi T, Kamaguchi A, Kawaharada K, Masaoka Y, Kataoka M, Yamashita S, Higashi Y, Sakane T. // Biol Pharm Bull. 2007. V30. PP1007–1010.6. Harry G, Kraft A. // Expert Opin Drug Metab Toxicol. 2008. V10. PP1265-1277.7. Hashizume R, Ozawa T, Gryaznov SM, Bollen AW, Lamborn KR, Frey WH, Deen D. // Neuro-oncology. 2008. V10. PP112–120.8. Hein AM, Stasko MR, Matousek SB, Scott-McKean JJ, Maier SF, Olschowka JA, Costa AC, O’Banion MK. // Brain Behav Immun. 2010. V24(2). PP243-253.9. Jadhav KR, Gambhire MN, Shaikh IM, Kadam V, Pisal SS// Current Drug Therapy. 2007. V2. PP27–38.10. Lee JW, Lee YK, Yuk DY, Choi DY, Ban SB, Oh KW, Hong JT. // J of Neuroinflammation. 2008. V5:37.11. Lucas S, Rothwell N, Gibson R. // Br J Pharmacol. 2006. V147. PP232-240.12. Marchalant Y, Brothers HM, Norman GJ, Karelina K, DeVries AC, Wenk GL. // Neurobiol Dis. 2009. V34(2). PP300-307.13. Pires A, Fortuna A, Alves G, Falcao A.// J Pharm Pharmaceut Sci. 2009 . V12. PP288–311.14. Venkatachalam K, Montell C. // Annu Rev Biochem. 2007. V76. PP387–417.15. Xie Y, Lu S, Cao S, Jiang X, Yin M, Tang W. //Chem Pharm Bull. 2006. V54. PP48-53

Эффекты совмещения оптической визуализации (интрооперационной микроскопии и эндоскопии) и мультимодальной биоспектроскопии в хирургии

опухолей головного мозгаА. П. Чумакова

Научно-исследовательский институт нейрохирургии имени академика Н. Н. Бурденко РАМН, 125047, Москва, 4-я Тверская-Ямская ул., д.16, Телефон: 8 (916) 801-94-55 Email: [email protected]

Цель проекта.Целью проекта является изучение и оптимизация совместного

применения современных методов оптической флуоресцентной на-

вигации и мультимодальной биоспектроскопии в хирургии опухолей головного мозга.

Актуальность.На сегодняшний день, несмотря на бурное развитие методов

предоперационной нейровизуализации, интраоперационной нейро-навигации, микрохирургических техник, радио- и химиотерапии, при лечении опухолей ЦНС не всегда удается достичь полной ремиссии за-болевания. Принятый на сегодняшний день комбинированный подход к лечению таких больных требует от хирургического этапа максималь-ного удаления опухолевой ткани в сочетании с минимальным повреж-дением интактного мозга. Методика оптической флуоресцентной на-вигации является многообещающим методом, способным расширить радикальность удаления опухолей, добиться увеличения длительно-сти безрецидивного периода и минимизировать повреждения мозга. В литературе описано применение 5-аминолевуленовой кислоты (5-АЛК) при различных опухолях ЦНС. 5-АЛК селективно накапливается в тканях опухоли и обуславливает образование протопорфирина IX (ППIX) в клетках новообразования. ППIX является маркером злокаче-ственности и обладает способностью флуоресцировать красным при освещении фиолетовым светом. Таким образом, во время операции становится возможной четкая визуализация границ опухоли. Для уве-личения чувствительности методики используется интраоперацион-ная лазерная спектроскопия флуоресцентной эмиссии ППIX, которая позволяет оценить количественное накопление этого вещества в клет-ках опухоли. Однако по данным литературы примерно в 20% случаев накопление ППIX в опухолевых клетках отсутствует, поэтому целесо-образно применение дополнительных опций биоспектроскопии для демаркации границ опухоли. К таким дополнительным показателям мультимодальной биоспектроскопии относятся измерение показате-лей светорассеяния, кровенаполнения и оксигенации.

Наукоемкость.Планируется изучение эффектов комбинированного примене-

ния методов оптической флуоресцентной навигации с мультимодаль-ной биоспектроскопией показателей накопления опухолевого марке-ра (ППIX), кровенаполнения, оксигенации и светорассеяния тканей результаты хирургического лечения опухолей головного мозга. Для выявления преимуществ и недостатков метода при проведении визу-альной дифференцировки интактной ткани мозга и ткани патологиче-ской: опухолевой, перифокальной зоны, зоны отека и ишемии плани-руется изучение их чувствительности и специфичности в сравнении с принятой на сегодняшний день хирургической тактикой. Также будут выявлены факторы, препятствующие применению методики, и изуче-ны способы ее оптимизации.

Новизна.Интраоперационная биоспектроскопия показателей накопления

ППIX, кровенаполнения, оксигенации и светорассеяния тканей на се-годняшний день лишь начинает исследоваться. Данная методика нуж-дается в дальнейших исследованиях на больших выборках с различны-ми опухолями головного мозга. Кроме того, еще не изучено сочетание

44 4514 марта 2013


14 марта 2013

этого нового метода с существующими методами оптической визуа-лизации. В литературе не описано исследования влияния мультимо-дальной биоспектроскопии на чувствительность и специфичность в отношении дифференцировки здоровых и патологически измененных тканей мозга.

Перспективы коммерциализации результатов НИОКР.Несомненные преимущества данной методики состоят в том, что

такой мультимодальный метод потенциально позволит значительно увеличить радикальность резекции опухолей ЦНС, что, несомненно, позволит в дальнейшем широко внедрить его в клиническую практику, а также сможет улучшить результаты послеоперационного комбини-рованного лечения. Стоит добавить, что используемые для флуорес-центной навигации препарат Аласенс и спектроскопическое оборудо-вание являются отечественной разработкой.

Защита интеллектуальной собственности.По завершению проекта планируется публикация результатов

исследования и практических рекомендаций в рецензируемом между-народном научном журнале.

План реализации проекта.На первом этапе (1 год) планируется сбор интраоперационных

данных о применении сочетанного метода при различных опухолях головного мозга.

На втором этапе (2 год) планируется проведение анализа полу-ченных данных, разработка методов оптимизации и практических ре-комендаций, а также публикация результатов исследования.

Разработка метода диагностики биологических образцов на наличие онкомаркеров с использованием

магнитных наночастицВ.О. Шипунова, М.П. Никитин, С.М. Деев

Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН, 117997, Москва, ул. Миклухо-Маклая, 16/10 , +7 (495) 335-01-00, [email protected]

Цель проекта.В данном проекте предлагается разработка метода диагностики

биологических образцов на наличие онкомаркеров с использованием магнитных наночастиц. Метод является альтернативой иммунологи-ческим методам диагностики (иммуногистохимия, флуоресцентная и хромогенная гибридизация in situ), результатом которых является качественная картина, для оценки которой необходимо привлечение высококвалифицированных специалистов. Метод исключает субъек-тивизм оценки результатов анализа, а также является удобной альтер-нативой длительным и дорогостоящим методам анализа и в ряде слу-чаев исключает необходимость дополнительной диагностики.

Актуальность.Одной из актуальных проблем современной онкологии является

диагностика опухолевых заболеваний, основными задачами которой являются формулировка предоперационного диагноза, контроль эф-фективности проводимой терапии, а также определение метастатиче-ского и инвазивного потенциала опухоли. Одним из основных методов диагностики является цитологический – сравнительно простой и де-шевый метод, который изучает клеточный состав патологических про-цессов.

Однако около 40% пациентов нуждаются в дополнительной диа-гностике, где основными методами являются иммуногистохимиче-ский (ИГХ) и проточная цитофлуориметрия. Данные методы широко используются, однако обладают рядом недостатков. Оценка результа-тов окрашивания ИГХ срезов зачастую носит субъективный характер и требует привлечения высококвалифицированных специалистов, а проточная цитофлуориметрия – достаточно дорогой метод, который не может позволить себе рядовая диагностическая лаборатория.

Наукоемкость.Суть предлагаемого метода диагностики заключается в следую-

щем: магнитные наночастицы (МНЧ), конъюгированные с антителами к определенным окномаркерам, инкубируются с подготовленным об-разцом ткани или крови; удаляются несвязавшиеся частицы; измеря-ется магнитный сигнала осадка; на основании полученного значения делается вывод о наличии и количестве в образце онкомаркера.

Для регистрации МНЧ предлагается использовать высокочув-ствительный метод детекции нелинейного магнитного материала на комбинаторных частотах, разработанного совместно с ИОФ РАН, запа-тентованного в РФ и Европе и не имеющего аналогов в мире [1]. Предел чувствительности данного метода составляет всего 3нг Fe3O4 в 100мкл образца, линейный динамический диапазон 5 порядков, время измере-ния составляет 2 секунды. Данный метод безопасен (по сравнению с радиоактивными аналогами) и очень удобен для количественного де-тектирования магнитного материала в образце (измерения проходят в режиме реального времени при комнатной температуре).

Новизна.На данный момент не существует методов, использующих анало-

гичные технологии для диагностики экспрессии онкомаркеров. Пред-лагаемый метод диагностики обладает следующими преимущества-ми:

• высокая чувствительность метода детекции и быстрота анали-за. Время регистрации магнитного сигнала составляет 2 секунды;

• отсутствие человеческого фактора в оценке результата. Ре-зультат анализа – число, на основании которого делается вывод о на-личии в образце онкомаркера;

• низкая стоимость метода, что позволит его внедрить в диагно-стические лаборатории развивающихся стран, где нет возможности ис-пользовать дорогостоящие альтернативные методы диагностики.

Перспективы коммерциализации результатов НИОКР.В ближайшие 2 года планируется продолжение и завершение ис-

46 4714 марта 2013


14 марта 2013

следовательской работы по оптимизации предлагаемой технологии. В ближайшие 5 лет – создание малого предприятия в России. Сначала планируется мелкосерийный выпуск для продажи набора исследова-тельским лабораториям научно-исследовательских институтов, затем

– диагностическим лабораториям и онкоцентрам. В дальнейшем пла-нируются продажи данного продукта в диагностические лаборатории развивающихся стран.

Защита интеллектуальной собственности.Действующие патенты на технологию регистрации магнитного

материала Российский №216675 и Европейский EP1262766.План реализации проекта.В ближайшие 2 года планируется проведение исследователь-

ской работы по следующим направлениям:• разработка и оптимизация методов поверхностной функцио-

нализации МНЧ нацеливающими молекулами, обеспечивающими их биологическую активность;

• работа с культурами опухолевых клеток человека, оптимиза-ция процесса пробоподготовки и разработка метода доставки МНЧ к клеткам;

• оптимизация метода детекции магнитного сигнала;• сопоставление результатов данного метода с аналогичными в

данной области.Дополнительная информация.• Шипунова Виктория Олеговна: студ. 6 курса, МФТИ, vika_

[email protected] • Никитин Максим Петрович: асп. 3 года, МФТИ, max.nikitin@

gmail.com, задача – синтез МНЧ, оптимизация магнитных свойств для детекции.

• Деев Сергей Михайлович: чл.-корр. РАН, д.б.н., зав. лаб. молеку-лярной иммунологии ИБХ РАН, [email protected], научный руководитель проекта.

Литература.1. Nikitin, M.P. Highly sensitive room-temperature method of non-

invasive in vivo detection of magnetic nanoparticles / M.P.Nikitin, P.M. Vetoshko, A.N. Brusentsov, P.I. Nikitin // J. Magn. Magn. Mater.-2009.-№321.-P.1658-1661.

III СОВРЕМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ ИХ СОЗДАНИЯ

Создание регулярных микродоменных структур в сегнетоэлектрических кристаллах твердых

растворов SRXBA1-XNB2O6 для преобразования лазерного излучения в оптических волноводах

Я.В. БоднарчукИнститут кристаллографии им. А.В. Шубникова РАН, 119333, Москва,

Ленинский пр-т 59, тел. +79201547501, [email protected]

Цель проекта.Технология создания нового материала для преобразования ла-

зерного излучения на основе нового метода преобразования – на ре-гулярных сегнетоэлектрических доменных структурах микроскопиче-ского масштаба.

Актуальность.Одной из важнейших задач лазерной техники является преобра-

зовании частоты лазерного излучения. Метод преобразования на до-менной структуре позволяет резко увеличить эффективный нелиней-но-оптический коэффициент и расширить диапазон преобразуемого излучения.

Наукоемкость.Значительную часть проекта составляют поисковые исследова-

ния, направленные на оптимизацию параметров формируемых струк-тур.

В данный момент начаты работы по разработке нелинейно-оп-тических элементов нового типа, основанных на принципе преобразо-вании излучения в режиме фазового квазисинхронизма, на базе ново-го материала – кристаллов сегнетоэлектрических твердых растворов SrхBa1-хNb2O6 (SBN). Эти кристаллы обладают высокими нелинейными коэффициентами. Работа проводится в кристаллах SBN для получения объемных нелинейно-оптических элементов и в оптических волново-дах, сформированных на поверхности подложек SBN различными ме-тодами.

Предварительные исследования на SBN обнаружили широкие возможности этого материала для создания 1D и 2D микродоменных структур заданной конфигурации с помощью микроскопических ме-тодов [1, 2, 3]. Удобством кристаллов SBN для намеченных целей яв-ляется возможность получения микродоменных структур в условиях стандартных потенциалы АСМ ≤ 50 V. Кроме того, практически важным параметром SBN является высокая лучевая стойкость. Эти свойства обусловливают преимущества кристаллов SBN для создания твердо-тельных нелинейно-оптических элементов нового типа по сравнению

48 4914 марта 2013


14 марта 2013

с кристаллами LiNbO3 и LiTaO3, до настоящего времени используемых для реализации преобразования на этом принципе.

Совокупность этих результатов определила цели: разработку ре-жимов для создания методом АСМ устойчивых 1D и 2D микродоменных структур с конфигурацией, заданной конкретными условиями преоб-разования во вторую гармонику, в кристаллах SBN и оптических волно-водах на их основе.

Новизна.Новизна проекта определяется новизной материала и новизной

методов создания заданных структур методом АСМ и электронным лу-чом.

Перспективы коммерциализации результатов НИР. Работа находится в стадии НИР. По полученным данным плани-

руется патентование методов повышения устойчивости и оптимиза-ции режимов записи доменных структур. На базе ИК РАН планируются создание малого инновационного предприятия для продажи лицензий и внедрения в производство.

Защита интеллектуальной собственности.По полученным данным планируется патентование методов

устойчивости и режимов записи доменных структур.План реализации проекта.1 этап. проведение НИР- 2 года (сейчас проводится этап НИР) 2 этап. ОКР -1 год 3 этап. патентование технологии 1 -2 год 4 этап. Создание МИПа для продажи лицензий и внедрения в про-

изводство 1 год. Дополнительная информация.Данная работа выполняется в ИК РАН, при сотрудничестве МИ-

РЭА и ИОФРАНа.Список литературы

1. Gainutdinov R. V., Volk T. R., Lysova O. L., Razgonov I. I., Tolstikhina A. L., Ivleva L. I.// Appl. Phys. B.- 2009, v.95, p.5052. Ya.V. Bodnarchuk, R.V. Gainutdinov, T. R. Volk, L.I.. Ivleva Kinetic characteristics of the microdomain arrays recorded in strontium-barium niobate crystals by microscopic methods // Joint International Symposium ISFD-11th-RCBJSF, 20-24 august,2012, Ekaterinburg,p.121 3. Tatyana Volk, Manfred Wöhlecke, «Lithium Niobate: Defects, Photorefraction and Ferroelectric Switching»// Springer, 2008.

Переработка бокситов северной онеги кислотными способами с получением коагулянтов нового поколенияД.В. Валеев

Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН, 119991, Москва, Ленинский проспект, дом 49, 89057816667, [email protected]

Цель проекта.Разработка технологии получения коагулянтов нового поколе-

ния (смешанных оксихлоридов и сульфатов алюминия) из минераль-ного сырья.

Актуальность.Бокситы российских месторождений по качественным характе-

ристикам уступают зарубежным: они в основном средние и низкосорт-ные, с кремниевым модулем от 3 до 21.

Перерабатывать высококремнистое глиноземсодержащее сырье щелочным способом (способом Байера) нерационально, поскольку ок-сид кремния в технологическом процессе вступает в химическое взаи-модействие со щелочью и на ее связывание теряется большое количе-ство, как щелочи, так и алюминия (на 1 кг SiO2 в сырье теряется до 0,6 кг Na2O и до 1 кг Al2O3 при расчете на состав гидроалюмосиликата натрия Na2O•Al2O3 1,7SiO2•xH2O).

Альтернативной щелочному направлению может являться кис-лотное направление, основным достоинством которого при вскрытии сырья является переведение в раствор алюминия и отделение его от кремнезема без затраты реагентов на взаимодействие с последним в самом начале технологического процесса.

Наукоемкость.Использование непосредственно самого боксита вместо гидрок-

сида алюминия, который обычно применяется в нашей стране для по-лучения коагулянта, позволит отказаться от дефицитного продукта, каким является гидроксид алюминия, направляемой в основном для получения металлического алюминия, и существенно снизить себе-стоимость коагулянтов.

Новизна.Проведение процесса кислотного вскрытия в автоклавных усло-

виях дает возможность отказаться от предварительного обжига бок-сита, а также снизить расход кислоты на разложение сырья с одновре-менной интенсификацией химических реакций и ростом извлечения алюминия в раствор с получением водных солей алюминия, пригод-ных к использованию в виде коагулянтов, отвечающих нормативным требованиям, предъявляемым потребителями продукции.

Применение флокулянтов нового поколения позволит суще-ственно увеличить скорость разделения фаз, что скажется на повыше-нии производительности, а также уменьшит удельный расход реаген-та.

Перспективы коммерциализации результатов НИОКР.Заказчиками работы выступают непосредственно добывающая

компания - ОАО «Северо-Онежский бокситовый рудник», а также один

50 5114 марта 2013


14 марта 2013

из самых крупных производителей коагулянтов в России - ОАО «Ау-рат». Наличие этих предприятий позволяет существенно снизить ри-ски, связанные с поставками сырья, его переработкой и последующей реализацией готового продукта (коагулянта).

Основные потребители - это предприятия для очистки питьевой воды, а также нефтедобывающие компании. Наш коагулянт одно из не-многих средств эффективной очистки окружающей среды от углево-дородов.

Защита интеллектуальной собственности.Планируется подготовка двух патентов на изобретение: по ин-

тенсификации растворения и сгущения алюминийсодержащих пульп. План реализации проекта.Исследование влияния различных добавок на интенсификацию

растворения и снижения температуры процесса (март - июнь 2013 г.).Подготовка и получение патентов, подготовка технологического

регламента (июнь - декабрь 2013 г.).Проведение испытания на опытно-промышленной установке

(январь - июнь 2014 г.).Выдача исходных данных для начала строительства (июль - де-

кабрь 2014 г.).

Комплексный метод контроля качества высокопрочных хладостойких трубных сталей

К.Г. ВоркачевИннститут материаловедения и металлургии им. А.А. Байкова РАН, 11991,

Москва, Ленинский пр-т., 49, +7 (495) 1358680, [email protected]

Цель проекта.Разработка комплексного метода исследования микрострукту-

ры проката для обеспечения качества современных высокопрочных трубных сталей.

Актуальность.Активное освоение арктического шельфа для обеспечения Рос-

сии энергоресурсами ставит перед производителями задачу полу-чения недорогих высокопрочных хладостойких трубных сталей. Ос-новными эксплуатационными свойствами таких сталей являются: высокая прочность, повышенная пластичность, хорошая сваривае-мость, высокие значения ударной вязкости при низких температурах. Все вышеперечисленные характеристики являются структурно-зави-симыми, поэтому оценку качества металла проводят по микрострук-туре. В зависимости от оптимальности микроструктуры стальной про-кат будет иметь определенный набор свойств, поэтому встает вопрос о разработке метода контроля качества высокопрочных хладостойких трубных сталей.

Наукоемкость.В малоуглеродистых высокопрочных трубных сталях происхо-

дит полиморфное превращение: при высоких температурах существу-ют большие аустенитные зерна с ГЦК-решеткой, которые в результа-те охлаждения металла превращаются в более мелкие зерна феррита с ОЦК-решеткой и зерна других структурных составляющих (бейнит, перлит, карбидные выделения). Характеристиками, определяющими микроструктуру таких сталей, являются размер и форма исходного аустенита. При комнатной температуре сталь имеет действительную структуру, к основным характеристикам которой относятся: форма, размер и распределение зерен всех структурных составляющих, ори-ентационные характеристики: тип границ, ориентация зерен, а также локальный химический состав. В результате кропотливой методиче-ской работы был создан определенный научный задел для разработ-ки комплексного метода оценки микроструктуры: разработан метод выявления исходного аустенитного зерна применительно к металлу высокопрочных трубных сталей, оптимизирована методика травле-ния толстолистового проката на действительную микроструктуру, оптимизированы режимы получения ориентационных карт высокого разрешения методом дифракции обратно отраженных электронов, по-лучены предварительные результаты исследования толстолистового проката методами аналитической просвечивающей микроскопии вы-сокого разрешения.

Новизна.В настоящий момент для оценки качества металла, полученно-

го горячей прокаткой, на российских заводах используются ГОСТы, по которым с помощью оптической микроскопии определяются только некоторые характеристики действительной микроструктуры: размер зерна, полосчатость, размер неметаллических включений. В качестве дополнительного метода, для определения химического состава не-металлических включений используется растровая электронная ми-кроскопия. В разрабатываемом методе для повышения надежности оценки качества микроструктуры вводится обязательный контроль формы и размера предшествующего аустенитного зерна. В современ-ных высокопрочных трубных сталях повышенные эксплуатационные свойства достигаются посредством измельчения микроструктуры, введения игольчатой составляющей, а также очистки от неметалличе-ских включений. В России не существует стандартизованной методики определения качества высокопрочного хладостойкого толстолистово-го проката, поэтому каждый завод самостоятельно выбирает какие параметры контролировать, что приводит к ухудшению качества про-дукции. Комплексный метод контроля качества толстолистового про-ката высокопрочных хладостойких трубных сталей вводит определе-ние всех характеристик микроструктуры, которые влияют на качество. Для этого необходимо проведение исследований на микро-, субмикро- уровнях с помощью высокоразрешающих методов: дифракции обратно отраженных электронов, аналитической просвечивающей микроско-пии на приборах с катодами полевой эмиссии.

Перспективы коммерциализации результатов НИОКР.Выполнение НИОКР приведет к созданию готового продукта:

комплексного метода оценки качества высокопрочных трубных ста-

52 5314 марта 2013


14 марта 2013

лей. Метод планируется применять в лаборатории «Качества и надеж-ности материалов для магистральных газопроводов и оборудования газовых месторождений» ИМЕТ РАН с возможностью дальнейшего вне-дрения на металлургические заводы. Прежде всего, метод интересен металлургическим заводам, занимающимся производством толстоли-стового проката для изготовления нефтяных и газовых труб большого диаметра, а также трубным заводам. К заинтересованным предприя-тиям относятся такие заводы как: ВМЗ, ВТЗ, Северсталь, а также такие организации как Транснефть и Газпром.

Защита интеллектуальной собственности.Комплексный метод контроля качества высокопрочных хладо-

стойких трубных сталей подлежит сертифицированию.План реализации проекта.

1. Второй квартал 2013 г. Исследование микроструктуры исходного аустенита высокопрочных хладостойких трубных сталей.2. Третий квартал 2013 г. Исследование действительной микрострук-туры высокопрочных хладостойких трубных сталей.3. Четвертый квартал 2013 г. Исследование высокопрочных хладо-стойких трубных сталей с помощью дифракции обратно отраженных электронов.4. Первый квартал 2014 г. Исследование тонкой микроструктуры вы-сокопрочных хладостойких трубных сталей с помощью аналитическо-го просвечивающего микроскопа.5. Второй квартал 2014 г. Обобщение получившихся результатов.6. Третий квартал 2014 г. Создание метода контроля качества высо-копрочных хладостойких трубных сталей.7. Четвертый квартал 2014г. Выработка рекомендаций по оптималь-ному сочетанию микроструктурных характеристик для повышения качества толстолистового проката на основе разработанного метода.

Дополнительная информация.Все необходимое для исследования оборудование функциониру-

ет в ИМЕТ РАН:• Двухлучевая система CrossBeam 1540 EsB с приставкой дифрак-

ции обратно отраженных электронов и энергодисперсионным спек-трометром

• Аналитический просвечивающий микроскоп Libra 200 FE.

Применение наноструктурированных слоев кремния в качестве p-слоев входного каскада и буферных слоев

тонкопленочных тандемных солнечных модулей обладающих повышенными технико-экономическими

характеристикамиА.В. Кукин

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, 194021, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 26, 89213533649, [email protected]

Цель проекта. Применение новых дешевых методов получения наноструктури-

рованных материалов на основе кремния с возможностью варьирова-ния свойств получаемых материалов в широком диапазоне в солнеч-ной энергетике и их адаптация методов для применения в качестве p-слоя входного каскада и буферного слоя тандемного тонкопленочно-го солнечного модуля.

Актуальность.В России весьма остро стоит проблема энергообеспечения уда-

ленных от централизованных сетей населенных пунктов. В настоящее время подобная проблема решается как правило за счет дизельгенера-торов. Подобное решение весьма неэкономично и не экологично. Как альтернативное решение этой проблемы в данный момент в весьма активно развиваются альтернативные источники энергии, такие как ветроэнергетика, солнечная и водородная энергетики. В частности городе Новочебоксарск идет строительство завода по производству солнечных модулей. Однако на данном этапе развития технологий солнечные модули обладают довольно низким КПД. Решение этой про-блемы возможно через применение многослойных структур, но такие структуры, как правило, базируются на использовании редких доро-гостоящих материалов. Альтернативой могут стать материалы с кван-товоразмерными эффектами. Примерами таких эффектов могут быть многофотонные переходы, многоэлектронные переходы или измене-ние энергии оптического перехода. Применение при этом материалов на основе кремния позволяет повысить эффективность солнечных эле-ментов, без существенного удорожания технологии и материалов.

Наукоемкость.В ходе работы будет написано несколько статей в ведущие на-

учные журналы и сделано несколько выступлений на конференциях. Технологии получения пленок наноструктурированного кремния мо-гут примениться так же и в других отраслях, таких как кремниевая фотоника и функциональная электроника и являются весьма востре-бованными.

Новизна.Применение наноструктурированных слоев кремния в качестве

р-слоев входного каскада и буферного слоя согласования каскадов по-зволяет повысить КПД солнечного модуля. При этом при применении

54 5514 марта 2013


14 марта 2013

наноструктурированных материалов в качестве р-слоев это достига-ется за счет уширения рабочего спектрального диапазона в ультрафи-олетовую область (за счет уширения запрещенной зоны р-слоя). При применении в качестве буферного слоя эффект достигается за счет се-парации света между слоями и улучшения рекомбинации на границе каскадов. На данный момент данная технология на рынке не представ-лена.

Перспективы коммерциализации результатов НИОКР.Результаты НИОКР планируются к внедрению на российских

заводах по производству солнечных модулей с целью снижения их се-бестоимости и повышения их технико-экономических показателей и конкурентоспособности. Рынок солнечной энергии весьма велик и ин-тенсивно развивается в России. Стоит отметить, что, не смотря на не-который скепсис в обществе, о том что «Россия северная страна и в ней мало солнца» в некоторых участках (к примеру, Якутия) уровень ин-соляции достаточно велик, что бы сделать рентабельным применение солнечных модулей для энергообеспечения этих районов.

Защита интеллектуальной собственности.Результаты работы находятся в процессе патентования.План реализации проекта.Содержание НИОКР Сроки Ожидаемый

результат

Проведение экспериментов по получению пленок нано-структурированного кремния методом магнетронного рас-пыления в среде силана и ар-гона с добавлением кислорода. Исследование свойств полу-ченных материалов методами инфракрасной Фурье спек-троскопии, FTPS анализа, из-мерение оптических констант материалов с помощью изме-рения спектров пропускания и отражения, измерение зависи-мостей сопротивления от тем-пературы, методом Холла.

Январь 2013 - декабрь 2013

В результате работы должны быть получены пленки нестехиоме-трического оксида кремния, со-держащие нанокластеры кремния. Данные материалы должны удов-летворять требованиям необходи-мым для применения в приборах кремниевой фотоники и солнеч-ной энергетики. Подтвердить воз-можность варьирования свойств получаемых материалов. В резуль-тате работы будет написан ряд ста-тей в ведущие научные журналы.

Проведение работ по примене-нию полученных ранее матери-алов в солнечной энергетике и кремниевой фотонике. Иссле-дование полученных структур, масштабирование и оптимиза-ция технологии.

Январь 2014 - декабрь 2014

В результаты работы будут даны рекомендации по применению на-ноструктурированных материа-лов полученных в ходе работы в солнечной энергетике и кремние-вой фотонике. Планируется полу-чить патент. Так же в ходе работы будет написано несколько статей.

Дополнительная информация.Достигнуты предварительные договоренности с ООО «НТЦ тон-

копленочных технологий в энергетике при ФТИ им. А.Ф. Иоффе» о при-обретении результатов НИОКР.

Разработка технологии получения биоразлагаемых поликомпонентных систем на основе полилактида

и полиамида-6М.Ю. Мещанкина

Институт синтетических полимерных материалов им Н.С. Ениколо-пова РАН. 117393 г. Москва, ул. Профсоюзная, 70. [email protected]; 8-926-428-05-21.

Цель проекта.Получение биоразлагаемых поликомпонентных систем на осно-

ве полиамида-6 (ПА-6) и полилактида (ПЛА) с улучшенными механи-ческими свойствами, исследование зависимости их свойств от состава. Выпуск пробной партии материала в качестве упаковочных материа-лов и инженерных пластиков для выхода на рынок с целью коммерци-ализации.

Актуальность.В последние десятилетия в развитых странах мира наблюдается

существенное ужесточение законодательных норм, связанное с ухуд-шением экологической обстановки и повышенным вниманием обще-ственности к проблемам экологии в целом. Поэтому одной из наиболее актуальных проблем современного материаловедения является за-мена синтетических и искусственных материалов, обладающих чрез-вычайно высоким временем жизни, на биоразлагаемые аналоги в тех сферах, где изделия используются однократно или имеют определен-ный ограниченный срок службы (упаковка, автомобильная промыш-ленность и т.п.). Срок жизни изделия, после которого материал начнет свое разложение, можно варьировать, изменяя структуру материала различными путями, например, введением тех или иных добавок. Аль-тернативный подход заключается в использовании биоразлагаемых полимеров, получаемых из растительного сырья, и подвергающихся полному разложению до простых составляющих (вода, углекислый газ) по окончании срока эксплуатации.

Одним из наиболее перспективных полимеров для создания биоразлагаемых материалов является полилактид (ПЛА) вследствие своей низкой себестоимости и возобновляемой сырьевой базой (рас-тительные культуры: кукуруза, пшеница и пр.). Однако чистый ПЛА отличается сравнительно низкими эксплуатационными (механиче-скими, теплофизическими) характеристиками, что значительно огра-ничивает область его применения. Оптимальным решением этой про-блемы является создание поликомпонентных материалов (например, смеси двух полимеров), сочетающих в себе свойства обоих материалов. Учитывая, что смесь должна быть не только биоразлагаемой, но и об-ладать высокими барьерными, физико-механическими свойствами, а также иметь устойчивость к действию углеводородов, органических растворителей, масел, щелочей, солнечной радиации, в качестве вто-рого компонента смеси был выбран полиамид-6 (ПА-6), обладающий всеми необходимыми свойствами.

56 5714 марта 2013


14 марта 2013

Наиболее предпочтительным методом приготовления полимер-ных смесей является смешение полимеров в расплавленном состоянии. В рамках проекта для получения конечных изделий предлагается ис-пользовать экструзионные и литьевые машины. Методом экструзии возможно изготовление непрерывного формованного профилирован-ного изделия (пленок, листов, труб). Он отличается небольшими тру-довыми и энергетическими затратами и незначительными потерями материала. Литье под давлением используется при получении дис-кретных изделий, например автомобильных бамперов. Главным его преимуществом является отсутствие необходимости дополнительной обработки изделий. Принцип методики сополимеризации или реакци-онного смешения в любом из предложенных методов одинаков: в на-греваемом материальном цилиндре вращается шнек, который уплот-няет, расплавляет и гомогенизирует полимерную массу, вследствие чего в зависимости от химического строения компонентов смеси могут проходить трансреакции обмена (для предложенной пары полимеров характерны ацидолиз, аминолиз и амидолиз). Блок-сополимеры, обра-зованные в расплаве в результате реакций обмена in situ могут играть роль агентов, усиливающих совместимость, т.е. являться компатиби-лизаторами, а соответственно являться отдельным коммерческим продуктом, не требующим переработки в изделие.

Ацидолиз: PA6-CO-OH + PLA-O-CO-PLA→PA6-COO-PLA + PLA-COOHАминолиз: PA6-NH2 + PLA-CO-O-PLA→PA6-NHCO-PLA + PLA-OHАмидолиз: PA6-COCH-PA6 + PLA-COO-PLA→PA6-CON-PLA + PLA-COOH │ PA6Для осуществления эффективного контроля состава продукта

необходимо глубокое понимание протекающих реакций обмена, их природы и кинетики, влияния условий переработки на протекание трансреакций обмена, и, соответственно, на физические, оптические и механические свойства изделий, а также на морфологию, процессы зародышеобразования, кристаллизации и плавления. Поэтому необхо-димо провести значительную теоретическую и практическую работу, включающую комплексный анализ структуры и свойств полученных образцов от состава исходной смеси и условий ее переработки, в том числе использованных стабилизаторов.

Предварительные эксперименты показали, что смеси, получен-ные соэкструзией ПЛА и ПА-6 характеризуются более высоким моду-лем упругости по сравнению с индивидуальными компонентами. Ожи-даемое увеличение прочности материалов при оптимизации условий протекания трансреакций обмена составляет вплоть до 50%. Также важным является достижение полной биоразлагаемости смесей, то есть их разложения с течением времени до углекислого газа и воды. Не-обходимо отметить, что в исследованных смесях биоразложению под-вергаются оба компонента – не только ПЛА, но ПА-6 разлагается значи-тельно быстрее под действием грибковой культуры.

Наукоемкость.В рамках проекта будет проведен комплексный анализ струк-

туры и свойств полученных образцов от состава исходной смеси и ус-

ловий ее переработки, в том числе использованных стабилизаторов. Полученные контрольные образцы будут охарактеризованы с помо-щью широкого круга методов, включающих в себя дифференциальную сканирующую калориметрию, термогравиметрический анализ, дина-мический механический анализ, рентгеноструктурный анализ, инфра-красную спектрометрию, механические испытания, поляризационную оптическую микроскопию и молекулярное моделирование. В резуль-тате будут исследованы механизм и кинетика протекающих трансре-акций, определено влияние условий переработки на протекание таких реакций, и, соответственно, на физические, оптические и механиче-ские свойства изделий, а также на морфологию, процессы зародыше-образования, кристаллизации и плавления. Описанные выше исследо-вания обеспечивают высокую наукоемкость представленного проекта.

Новизна.Новизна представленного проекта имеет два важных аспекта.

Первый заключается в создании нового класса поликомпонентных биоразлагаемых материалов, обладающих высокими механическими свойствами – соэкструзионных смесей ПА-6 и ПЛА. Такие материалы обладают высоким потенциалом использования в качестве упаковки. Второй аспект включает в себя использование недорогой, экологиче-ски чистой процедуры соэкструзии для создания блок-сополимеров за счет трансреакций в процессе переработки.

Перспективы коммерциализации результатов НИОКР.По результатам НИОКР ожидается получение материалов полу-

ченных после оптимизации процесса производства соэкструзионных смесей ПЛА и ПА-6 с высокой коммерческой привлекательностью. Се-бестоимость упаковочных материалов на их основе в настоящее время незначительно превышает себестоимость современных изделий. Тен-денции к ужесточению законодательных экологических норм и введе-ние в них требования по разлагаемости упаковки до простых состав-ляющих за сравнительно короткий промежуток времени приведут к повышенному интересу и спросу на альтернативные материалы. На-личие отработанной технологии создания поликомпонентных систем на основе ПЛА и ПА-6 позволит в кратчайшие сроки выйти на рынок экологически чистых товаров отвечающих изменившимся требовани-ям законодательства.

В случае успеха проекта возникает необходимость и целесоо-бразность создание стартапа – малого предприятия, выпускающего продукцию в рыночных масштабах.

Защита интеллектуальной собственности.В настоящее время на территории РФ не существует ГОСТов по

определению биоразлагаемости, а использование зарубежных стан-дартов нецелесообразно. Поэтому предполагается разработать общую методику испытаний биоразлагаемости и получить соответствующий патент.

План реализации проекта.1. Оптимизация процесса синтеза для получения материала с наи-лучшими целевыми характеристиками.2. Наработка серии поликомпонентных образцов на основе ПЛА и

58 5914 марта 2013


14 марта 2013

ПА-6 разного состава, полученных при различных условиях смешения, в том числе при наличии того или иного стабилизатора.3. Комплексный анализ структуры и свойств полученных материа-лов методами дифференциальной сканирующей калориметрии, термо-гравиметрического анализа, динамического механического анализа, рентгеноструктурного анализа, инфракрасной спектрометрии, меха-нических испытаний, поляризационной оптической микроскопии и молекулярного моделирования.4. Выпуск пробной партии материала для выхода на рынок с целью изучения коммерциализации. 5. Разработка общей методики для испытаний биоразлагаемости ма-териалов и изделий.

Разработка сепарационного нановолокнистого нетканого материала, полученного методом

электроформования, для использования в суперконденсаторах нового поколения

Ю. Н. Сидякин, М.А. Смульская, И.Ю. Филатов, Ю.Н. Филатов Научно-исследовательский физико-химический институт

им. Л.Я. Карпова, Москва, 105064, ул. Воронцово поле, 10, тел. 437-21-66, [email protected]

Цель проекта.Разработка нановолокнистого сепарационного нетканого мате-

риала из фторопласта, полученного методом электроформования, для суперконденсаторов нового поколения.

Актуальность.Современный мир потребляет ежедневно все большие и большие

количества энергии. На сегодняшний день появилось несколько важ-нейших направлений развития электроники и энергетики - это мобиль-ность, портативность и скорость и время. Повсеместно используются разнообразные портативные устройства: смартфоны, планшеты, раз-личные гаджеты, которым требуется электроэнергия. Также повсюду появляется все большее количество электроприводных транспортных средств, электрокары уже стали обыденным средством передвижения за рубежом. Данная тенденция распространяется и в военной, и ави-ационной сфере [1]. Таким образом, для обеспечения нужным количе-ством энергии различных устройств, а также для экономии ресурсов топлива необходим новый вид энергоносителей, отвечающий совре-менным потребностям.

В мире используется несколько видов энергоносителей, наи-более распространены аккумуляторы, конденсаторы и суперконден-саторы (ионисторы). Именно у последних лучшие характеристики: энергоемкость, время и скорость заряда, большее количество циклов заряд-разряд (табл. 1) [2], благодаря чему суперконденсаторы имеют

большой потенциал развития. Наиболее распространенные на сегод-няшний день энергоносители - аккумуляторы не удовлетворяют по-требностям современной энергетики по вышеназванным критериям.

Таблица 1. Сравнительные характеристики различных источни-ков энергии[2].

Суперконденсаторы Аккумуляторы

Плотность энергии, Втч / кг 3 100

Удельная мощность, Вт / кг 3000 100

Время зарядки, сек 0,3 - 30 > 103

Время разрядки, сек 0,3 - 30 103 - 104

Число циклов заряд/разряд 106 103

Срок службы, год 30 5

Эффективность, % 85-98 70-85

Наукоемкость.На сегодняшний день в России существует потребность улуч-

шения рабочих характеристик существующих суперконденсаторов, которые не обладают конкурентоспособными характеристиками по сравнению с иностранными. Решением данной проблемы может стать улучшение компонентов суперконденсатора, в частности сепарацион-ной мембраны, от характеристик которой зависит производительность всего устройства. Ключевые характеристики сепаратора - хемо- и тер-мостойкость, высокая ионная проводимость, высокое сопротивление переносу электронов, минимальная толщина и др.

Была проделана научная работа с целью получения нановолок-нистого материала, удовлетворяющего этим параметрам. В работе были рассмотрены несколько различных полимеров, в результате чего был выбран фторопласт Ф – 42, являющийся сополимером тетрафторэ-тилена и винилиденфторида. В качестве растворителя была выбрана система диметилформамид – толуол (80/20). Другой важной добавкой является ПАВ ОП – 10, введение, которого необходимо для обеспечения высокой смачиваемости электролитом сепаратора.

Методом электроформования был получен сепарационный мате-риал на однокапиллярной установке в НИФХИ им. Л. Я. Карпова, а так же на установке типа Nanospider. Проведены исследования параметров процесса электроформования, а именно электрическое напряжение, вязкость и термодинамические параметры формовочного раствора, объемный расход и, кроме того, самого материала – диаметр волокон, гидрофильность, хемо- и термостойкость, физико-механические пара-метры, пористость, впитываемость электролита.

На заключительных стадиях работы были произведены пер-вичные исследования эксплуатационных характеристик полученных

60 6114 марта 2013


14 марта 2013

сепараторов в составе тестовой ячейки на территории института вы-соких температур РАН. Сравнение было произведено с наиболее рас-пространенными на данный момент сепараторами.

Новизна.Сепарационные мембраны получают различными методами, од-

нако метод электроформования, использованный в работе, позволяет получать сепарационный материал с улучшенными характеристика-ми, благодаря простоте аппаратурного оформления, возможности по-лучать высокопористые материалы с наноразмерными параметрами и формовать широкий спектр полимеров из растворов. Сепарационный материал, полученный этим методом, имеет большой потенциал и по-зволяет улучшить эксплуатационные параметры суперконденсаторов.

Фторопласт, выбранный для формования из раствора, имеет бо-лее высокие значения хемо- и термостойкости по сравнению с приме-няемыми полимерами в данной области.

Перспективы коммерциализации результатов НИОКР.Коммерциализация продукции не требует больших усилий. На

рынке уже имеются опытные образцы продукции, использующие су-перконденсаторы для различных целей, которые уже показывают хо-рошие результаты эксплуатационных тестов в сфере автомобильной, авиационной и военной промышленностей [1, 5-7]. В сфере портативной электроники еще в 2007 году фирма CAP-XX начала поставлять супер-конденсаторы фирмам Sony Ericsson и Nokia для вспышек в телефонах K800 и N73 [8]. Соответственно, на данный момент речь идет лишь об усовершенствовании эксплуатационных характеристик путем обнов-ления сепаратора и увеличения мест применения суперконденсаторов, что намного дешевле, чем ввод нового продукта на рынок.

Защита интеллектуальной собственности. Обеспечение интел-лектуальной безопасности базируется на создании патента на матери-ал на базе патентного центра в НИФХИ им. Л.Я. Карпова. Литературный анализ показал достаточную патентную чистоту для осуществления этого плана.

План реализации проекта.Основные этапы дальней деятельности включают увеличение

объема доступной информации за счет поиска статей и патентов, а так же возможное сотрудничество с зарубежными исследовательскими центрами на базе предприятий, занимающихся выпуском суперкон-денсаторов и продукций их содержащих; улучшение эксплуатацион-ных характеристик сепараторов, повышение качества и экологично-сти процесса; предложение по внедрению разработки на Саратовском опытном заводе «НИИХИТ»; поиск потенциальных инвесторов и заклю-чение договоров.

Дополнительная информация.Принцип работы суперконденсатора основан на накоплении

энергии в двойном электрическом слое (ДЭС), образующемся на гра-нице раздела фаз электролит – электрод. Схематичное изображение устройства такого энергоносителя показано на рисунке 1[3].

Рисунок 1. Схема ионистора.

Рисунок 2. Схема процесса электроформования.

62 6314 марта 2013


14 марта 2013

Процесс электроформования волокон. Технологическая схема метода электроформования представлена на рисунке 2. К емкости с полимерным раствором 2 подводится высокое электрическое напря-жение от источника 1, откуда под избыточным давлением газа выте-кает формовочный раствор через капиллярное сопло 3. Происходит вытягивание струи раствора под действие электростатических сил с одновременным отверждением ее в межэлектродном пространстве и осаждением на осадительный электрод 4, на котором накапливается нетканый нановолокнистый материал [4].

Список использованной литературы.1. The EVANS Capacitor Company. http://www.evanscap.com/about_evans_capacitor.htm2. Properties and application of supercapacitors. From the state-of-the-art to future trends. 2000г. Schneuwly A., Gallay R. 3. Ионисторы Panasonic: физика, принцип работы, параметры. Компо-ненты и технологии №9. Панкрашкин А.2006г.4. Филатов Ю. Н. Электроформование волокнистых материалов (ЭФВ

– процесс). Под редакцией Кириченко В. Н. Москва. 2001г.5. Ё-Мобиль. Накопитель энергии. http://www.yo-auto.ru/philosophy/nakopitel-energii/6. Mazda. i-ELOOP. http://www.mazda.com/mazdaspirit/env/engine/i-eloop.html7. A survey of electrochemical supercapacitor technology. Namishyk A. M. University of technology, Sydney. 2003г.8. CAP-XX, Products http://www.cap-xx.com/products/products.htm.

Композиционные реакционно-твердеющие системы биополимер-фосфаты кальция для заполнения

костных дефектовА.Ю. Тетерина.

Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН, 119991, г. Москва, Ленинский проспект, 49. e-mail: [email protected]

Цель проекта.В данной работе планируется провести оптимизацию состава и

свойств композиционных цементов. На оптимальном составе провести биологические испытания in vitro и in vivo.

Актуальность.Лечение заболеваний костных тканей, особенно злокачествен-

ных опухолей, часто связано с хирургическим вмешательством, приво-дящим к обширным послеоперационным дефектам. Проблемой явля-ется восстановление нарушенных функций отдельных органов, частей скелета всего опорно-двигательного аппарата. Для решения этой про-блемы широко применяются биологически активные материалы на основе фосфатов кальция. Эти материалы можно разделить на две основные группы: кальций фосфатная керамика (КФК) и кальций фос-

фатные цементы (КФЦ).Цементные материалы, по сравнению с керамическими, облада-

ют рядом существенных преимуществ: заполнение дефектов практи-чески любой конфигурации, с полным прилеганием к кости, возмож-ность применения низкотемпературных быстро биодеградируемых фаз.

В настоящее время в стоматологии и остеопластической хирур-гии для реконструкции костных дефектов используют, в основном, це-менты Norian и VitalOS, производящиеся за рубежом. Отечественные аналоги цементов отсутствуют, поэтому разработка биоцементов в на-шей стране является актуальной.

Для водных КФЦ вяжущих систем характерен ряд недостатков. К ним в первую очередь относятся низкая прочность и высокая хруп-кость, а также высокая скорость растворения на начальных стадиях процесса схватывания, вследствие формирования нестабильных фаз. Все это ограничивает возможности их клинического применения, осо-бенно для пластики дефектов в местах с кровотечением, циркуляцией тканевых жидкостей и со слюновыделением, а также для заполнения дефектов, несущих механические нагрузки. Для преодоления указан-ных недостатков проводятся исследования композиционных цементов в системе полимер-фосфаты кальция. В данной системе полимерная составляющая образует каркас, придающий цементу пластические свойства (деформируемость), а кальций фосфатная фаза придает проч-ность и биологическую активность материалу.

Новизна.Разработаны основы технологии новых цементных материалов

в системе хитозан/аморфный фосфат кальция – тетракальциевый фос-фат (АФК-ТТКФ), предназначенных для заполнения дефектов костных тканей и обладающих повышенной деформируемостью по сравнению с известными аналогами. Полученные материалы обладают необходи-мой прочностью в сочетании с пластичностью (прочность достигает 7 МПа, деформация - 7,7% на 7-е сутки выдержки на воздухе). Время на-чального и окончательного схватывания данных цементов можно ва-рьировать в широких пределах от 15 мин., и до 35 мин. рН цементных систем находится в нейтральной и слегка щелочной области (от 7, 4 до 7,9), что позитивно влияет на прорастание клеток внутрь цемента.

План реализации проекта.В течение 1-го года:• Изучение резорбируемости КФЦ в модельных жидкостях орга-

низма человека;• Получение лабораторной партии КФЦ для проведения биоло-

гических испытаний;• Сбор и подготовка документов для подачи заявки на патент .В течение 2-го года:• оценка клеточной цитотоксичности -МТТ тест in vitro• Проведение биологических испытаний in vivo: замещение кост-

ного дефекта голени крысы• Получение лабораторной партии цемента для проведения кли-

нических испытаний.• Заявка на патент.

64 6514 марта 2013


14 марта 2013

IV НОВЫЕ ПРИБОРЫ И АППАРАТНЫЕ КОМПЛЕКСЫ

Лидар на основе спектрально ограниченного источника суперконтинуума

В.А. КамынинИнститут Общей Физики им. А.М. Прохорова РАН, 119991, Москва,

ул. Вавилова, 38, +7 (499) 135-4148, [email protected]

Цель проекта.Целью данного проекта является создание комплекса для опти-

ческого детектирования объектов, работающего в области прозрачно-сти атмосферы около 2-2,1 мкм. Оптимизация широкополосного источ-ника для применения в различных погодных условиях.

Актуальность.На данный момент широко применяются различные виды ла-

зерных дальномеров и ЛИДАРов, как для анализа окружающей среды, так и для помощи человеку при управлении транспортными средства-ми. Особую роль ЛИДАРов стоит отметить при создании беспилотных транспортных средств.

Наукоемкость.С научной точки зрения большой интерес представляет созда-

ние и исследование, как широкополосных источников излучения, так и систем приема излучения с большим динамическим диапазоном. Кро-ме того, автоматизация анализа полученного рассеянного/отраженно-го излучения представляет интерес с точки зрения моделирования и программирования.

Новизна.В данной работе предлагается использовать широкополосное

излучение – суперконтинуум (рис. 1). Ширина спектра источника со-ставляет несколько сотен нанометров, при этом спектр отличается довольно плоской формой и высокой плотностью пиковой мощности излучения - 10 Вт/нм [1].

Перспективы коммерциализации результатов НИОКР.Данный комплекс может быть внедрен в различные транспорт-

ные средства и может дополнять существующие системы обеспечения безопасности движения. Длина волны излучения более 2 мкм делает данный комплекс безопасным для зрения человека. Использование стандартных волоконных технологий снижает общую стоимость ком-плекса.

Защита интеллектуальной собственности.Знания, полученные в ходе реализации данного проекта, могут

быть защищены патентом на данный комплекс и его составные части.

Рис.1 Спектр генерации суперконтинуума.

План реализации проекта.Реализация данного проекта будет проведена в несколько эта-

пов:1. Создание и оптимизация источника излучения;2. Изучение влияния различных условий среды на распространение излучения;3. Оптимизация приемной части комплекса;4. Разработка алгоритма анализа обстановки в режиме реального времени;5. Оптимизация массово-габаритных характеристик комплекса, на-ряду с оптимизацией энергопотребления;6. Реализация и внедрение комплекса.

Список литературы:1. Kurkov A.S., Kamynin V.A., Sholokhov E.M., and Marakulin A.V.,Mid-IR supercontinuum generation in Ho-doped fiber amplifier. Laser Physics Letters, October, 2011, 8 (754), pp. 754-757.

66 6714 марта 2013


14 марта 2013

Пространственный мэмс-манипулятор параллельной структуры с тремя степенями свободы

А.В. КозыревИнститут машиноведения им. А.А. Благонравова РАН, Россия, 101990,

Москва, Малый Харитоньевский переулок, д.4, тел.: 8(495)6288730

Цель проекта.Целью проекта является разработка манипулятора параллель-

ной структуры с тремя поступательными степенями свободы, соответ-ствующего условиям и ограничениям МЭМС-производства.

Актуальность.В настоящее время весьма активно развиваются технологии

МЭМС (микроэлектромеханические системы). По этим технологиям из-готавливается широкий спектр микроустройств, таких как различные датчики (положения, ускорения, давления и др.), актуаторы (микро-зеркал, микролинз), микрогенераторы, микрофоны и множество дру-гих. Однако промышленное применение нашли только двумерные ме-ханизмы с одной, или двумя степенями свободы, а при необходимости большего их количества, комбинируют несколько таких устройств. Это связано с ограничениями, накладываемыми на конструкцию механиз-мов условиями производства, пришедшими из технологий производ-ства интегральных микросхем, такими как необходимость размещения всех узлов механизмов на этапе производства в плоскости подложки, невозможность или высокая сложность изготовления кинематических пар с двумя и более подвижностями, и другими.

Наукоемкость.Основной идеей проекта является создание пространственно-

го микроманипулятора, который было бы возможно изготовить ме-тодами МЭМС, и при этом он бы имел три поступательные степени свободы. Это достигается при соответствии механизма следующим требованиям: обязательна возможность расположения манипулято-ра на этапе производства на плоскости, приводы должны быть посту-пательными, кинематические пары должны быть вращательными. В итоге, после рассмотрения ряда возможных архитектур, была выбра-на конструкция, предложенная в работе [1]. Для манипулятора были решены задача о положениях, анализ рабочей зоны, анализ сингуляр-ностей, построена трехмерная модель, рассмотрены возможные пути оптимизации конструкции. После подробного анализа в конструкцию были внесены изменения, улучшающие характеристики устройства, на рисунке 1 представлен вид усовершенствованного манипулятора.

В качестве кинематических пар были рассмотрены упругие шар-ниры (Рис. 2), конструкция которых приведена в [2]. Была создана трехмерная модель подобного шарнира, и для нее был проведен анализ методом конечных элементов.

Рис. 1. Общий вид конструкции усовершенствованного манипулятора

Рис. 2. Модель упругого шарнира

68 6914 марта 2013


14 марта 2013

Новизна.Научная новизна работы состоит в том, что на сегодняшний день

на рынке МЭМС-устройств представлены лишь плоские механизмы, как правило, с одной или двумя степенями свободы, а пространственные механизмы практически отсутствуют. Для получения пространствен-ных манипуляторов комбинируют несколько более простых устройств. Возможность изготовления пространственных микроманипуляторов с тремя поступательными степенями свободы значительно расшири-ло бы сферу применения МЭМС-технологий и упростило бы некоторые существующие устройства.

Перспективы коммерциализации результатов НИОКР.Для коммерческой реализации проекта планируется патенто-

вание конструкции и дальнейшая продажа лицензий на производство подобных устройств. В дальнейшем возможно создание предприятия по разработке и изготовлению таких устройств. Основные сферы при-менения манипуляторов: подвижные предметные столики для образ-цов в просвечивающих электронных микроскопах, устройства для фо-кусирования и стабизизации для оптических систем и миниатюрных фото- и видеокамер, трёхосевые датчики ускорения и положения, ма-нипуляторы для перемещения микроинструмента при исследователь-ской работе с микроорганизмами, биологическими клетками. Для про-изводства планируется сотрудничество с Русской ассоциацией МЭМС, объединяющей предприятия по выпуску подобной продукции.

Защита интеллектуальной собственности.Для защиты интеллектуальной собственности была подана за-

явка на патентование полезной модели пространственного поступа-тельного механизма параллельной структуры с тремя степенями сво-боды. Также планируется патентование алгоритмов оптимизации и синтеза механизмов.

План реализации проекта.Реализация проекта включает в себя следующие этапы: подроб-

ная проработка и усовершенствование механизма, разработка алго-ритмов синтеза и оптимизации устройств, патентование конструкций и алгоритмов, изготовление и исследование прототипов изделий, вы-ход на рынок.

Литература1. H. Bamberger, A. Wolf, M. Shoham, “Architectures of Translational Parallel Mechanism for MEMS Fabrication”, 12th IFToMM World Congress, Besançon, France, June 18-21, 2007, Figure 5,6.2. J. Speich, M. Goldfarb“A Compliant-Mechanism-Based Three Degree-of-Freedom Manipulator for Small-Scale Manipulation”, Robotica Manuscript, June 21, 1999, pages 4-9.

Разработка ионного источника со встроенным интерфейсом для дейтеро-водородного обмена

при атмосферном давленииЮ.И. Костюкевич

Институт Энергетических Проблем Химической физики РАН. 119334 Москва В-334 Ленинский проспект д 38 к2. 499-1378258 [email protected]

Цель проекта.Целью проекта является разработка ионного источника со

встроенной системой дейтеро-водородного обмена при атмосферном давлении.

Актуальность.В настоящее время техника дейтеро-водородного обмена в соче-

тании с масс-спектрометрией является отработанной методикой ши-роко применяемой для изучения динамики конформаций биологиче-ских объектов, таких как белки и пептиды. Данная методика основана на обмене амидных водородов на дейтерий в жидкой среде и иденти-фикация количества замен по изменениям масс-спектра. Применение данной технологии для объектов, содержащих кислотные и спиртовые протоны невозможно из-за быстрого обратного обмена с парами воды атмосферного воздуха. Нами разработан прототип ионного источника, в котором обмен осуществляется в газовой фазе и таким образом до-стигается высокая степень обмена для соединений, содержащих про-тоны с высокой скоростью обмена.

Наукоемкость.Данная работа направлена на создания метода для определения

количества подвижных протонов в каждом компоненте сложной смеси (нефть, полимеры, гуминовые вещества, карбогидраты). Прототип ис-точника установлен на единственный в России масс-спектрометр ио-ного циклотронного резонанса LTQ FT Ultra.

Новизна.Применение прототипа источника позволило впервые в мире до-

стигнуть высокую степень обмена кислотных и спиртовых протонов на дейтерий. Впервые в мире получены масс-спектры нефти и гуминовых веществ с высокой степенью обмена, позволяющие однозначно устано-вить количество подвижных протонов в каждой компоненте вещества.

Перспективы коммерциализации результатов НИОКР.Патент на разрабатываемый источник может быть продан фир-

ме, занимающейся производством ионных источников. Лаборатория автора проекта имеет тесные контакты с фирмами Bruker, Thermo, Perken Elmer.

Защита интеллектуальной собственности.Разрабатываемый источник будет защищен патентом на изобре-

тение.План реализации проекта.На первом этапе будет более подробно охарактеризован прото-

70 7114 марта 2013


14 марта 2013

тип разрабатываемого источника. Будут исследованы эффективности применения различных агентов для осуществления мечения (дей-терированый аммиак, пары тяжелой воды). Также будет исследовано влияние геометрической конфигурации источника.

На втором этапе будет собрана оптимальная конфигурация ис-точника. Источник будет охарактеризован и протестирован.

В дальнейшем мы будем вести переговоры с компаниями о се-рийном выпуске данного источника.

Дополнительная информация.Лаборатория автора проекта является одним из мировых ли-

деров в масс-спектрометрии. Автор проекта имеет публикации в вы-сокорейтинговых журналах (IF=4.2), а также представлял устный доклад на одной из крупнейшей международной конференции по масс-спектрометрии.

Разработка технологий плазменной очистки жидкостей

Ю.М.Куликов, В.А. Панов Объединенный институт высоких температур РАН, адрес: 125412,

г. Москва, ул. Ижорская, д.13, стр.2, тел: 8(495) 485-8345, e-mail: [email protected]

Цель проекта.Конечным продуктом является готовая технология очистки

технических стоков от спиртовых загрязнений с начальными концен-трациями от 15% и менее до желаемого уровня с системами контроля качества.

Актуальность.В технологических процессах на предприятиях микроэлектрон-

ной промышленности оборудования, в качестве отходов после финаль-ной очистки изделий образуются водные растворы спиртов (пропа-нол-2), альдегидов и кетонов.

Концентрации эти токсических веществ превышают нормы ПДК, поэтому требуется их глубокая очистка, позволяющая осуществлять рециклинг воды, а также безопасный сброс в канализацию.

Наукоемкость.Тематика работы относится к исследования разрядов в микропу-

зырьковых средах с различным газосодержанием и затрагивает фун-даментальные вопросы развития электрического пробоя в жидкостях

- изучение быстрых и медленных стримеров, установление характерно-го времени распада плазмы, а также микрогидродинамики - изучение поведения пузырьков при приложении напряжения вследствие по-ляризации двойного слоя, движение пузырьков, формирование элек-трокапиллярной неустойчивости поверхности пузырька. Вопросами исследования также являются изучение быстрых и медленных стри-меров, установление характерного времени распада плазмы. С точки

зрения химии электрический разряд является инициатором хими-ческих реакций в микропузырьковой среде, с которыми связаны из-учение зависимости наработки продуктов реакции от приложенных напряжений; процессов равновесной термической ионизации в канале разряда и неравновесной ионизации электронным ударом, фотоиони-зации.

Работа в некоторой степени связана с задачами плазмено стиму-лированного горения и поддержания цепных реакций

Новизна.В настоящее время наиболее распространенным решением явля-

ется применение ректификационных колонн для выпаривания спир-тов из воды. Однако эффективность падает с уменьшением концен-трации спирта, т.к. все больше энергии тратится «в пустую» на нагрев воды. Кроме того, многие органические соединения, образуют с водой азеотропные смеси (спирты в частности). Данное свойство не позволя-ет полностью извлечь подобные загрязнители из воды.

Технологическая новизна:1. высокая скорость очистки, соответствующая производительно-сти крупных промышленных предприятий2. не требуется создание специальной инфраструктуры для очист-ных сооружений

Научная новизна1. использование многофакторного воздействия на объект очистки: температура, электронный удар, коротковолновое УФ-излучение, ге-нерация активных гидроокильных радикалов и возбужденного ато-марного кислорода – малом объеме разрядной камеры.2. использование различных макроскопических явлений (объемное горение, импульсный пробой в микропузырьковой среде при наличии мощного предыонизатора (ультрафиолетовое излучение, ультразву-ковые волны, ударные волны, кавитация) создает на короткое время состояние объемного разряда, когда весь разрядный объем заполнен активными частицами – электронами и ионами.

Перспективы коммерциализации результатов НИОКР.Конечным продуктом является готовая технология очистки

технических стоков от спиртовых загрязнений с начальными концен-трациями от 15% и менее до желаемого уровня с системами контроля качества.

Основными заказчиками данной технологии являются предпри-ятия, в том числе микроэлектронной промышленности, отходами ко-торых являются водные растворы спиртов и фенолов. Одной из зару-бежных компаний, проявивших интерес к данной разработке, является Hynix- крупнейшей производитель чипов памяти в Республике Корея. Это связано с потенциальной возможностью выхода установки на про-мышленные расходы до 2 тонн/час обрабатываемой жидкости для од-ной установки мощностью до 100 кВт.

Защита интеллектуальной собственности.Подана заявка на патент.План реализации проекта.На текущей стадии имеется испытательный стенд установки,

72 7314 марта 2013


14 марта 2013

опытные образцы разрядных камер. Налажено тесное сотрудничество с химической лабораторией для проведения анализов получаемых в ходе экспериментов образцов.

Следующие этапы:1. Изучение распространения незамыкающегося стримера в водной среде с различными свойствами: переменное газосодержанием; изме-нение концентрации поверхностно-активных веществ; влияние про-цесса дробления пузырьков в высокоскоростном потоке; влияние про-водимости водных растворов. Выполнение измерений электрических и спектроскопических характеристик разряда. Определение эффек-тивности разрушения органических загрязнителей.2. Оснащение испытательного образца более мощным источником питания импульсного типа, а также более эффективной системой воз-духоподачи. Разработка методов активной диагностики в режиме пря-мого доступа. Проведение испытаний в различных режимах работы установки и доведение параметров до оптимальных. Поиск необходи-мого оборудования для создания системы контроля за выходом про-дуктов обработки.

V БИОТЕХНОЛОГИИ

Разработка новых in vitro систем для тестирования противоопухолевых препаратов

Р.А. Акасов1, М.Г.Дроздова1, Д.С.Зайцева-Зотова1, С.В.Буров2, Е.А.Марквичева1

1 Институт биоорганической химии им. акад. М.М. Шемякина и Ю.А.Овчинникова РАН, 117997, Москва, ГСП-7, ул. Миклухо-Маклая, 16/10, +7 (495) 336-06-00, [email protected]

2 Институт высокомолекулярных соединений РАН, 199004, Санкт-Петербург, Большой пр. 31, +8 (812) 323-36-07.

Цель проекта. Цель проекта заключается в разработке новой 3D in vitro систе-

мы на основе мультиклеточных опухолевых сфероидов (МОС) для те-стирования противоопухолевых препаратов и средств их доставки. Опухолевые сфероиды будут получены с помощью принципиально нового подхода с использованием RGD-пептидов. Применение таких сфероидов, имитирующих малые солидные опухоли in vivo, позволит сократить количество экспериментальных животных, используемых для предклинических исследований, и существенно удешевить эти ис-следования.

Актуальность.Ежегодно в мире тестируется около 10000 противоопухолевых

соединений, из которых лишь 1-2 доходят до стадии коммерциализа-ции и использования в клинике. Поэтому важной задачей является разработка клеточных 3D систем in vitro, которые лучше имитируют рост и пролиферацию клеток в составе опухолей, чем классические 2D монослойные культуры. Получаемые классическими методами МОС яв-ляются примером такой 3D in vitro системы и используются не только для исследования цитотоксичности противоопухолевых препаратов, но и для изучения различных биологических механизмов: пролифера-ции и дифференцировки клеток, апоптоза, инвазии, ангиогенеза и др.

Наукоемкость.Для данного проекта был синтезирован ряд пептидов, содержа-

щих в своей структуре специфическую аминокислотную последова-тельность аргинин – глицин - аспарагиновая кислота (RGD). Пептиды добавляли к монослою клеток в концентрации 1-100 мкМ (среда DMEM, 10% FBS). Было показано, что два пептида из числа синтезированных (cyclo-RGDfK и cyclo-RGDfK-Mod) вызывали образование плотных агре-гатов правильной сферической формы у клеток линии М3 (мышиная меланома), L929 (фибробласты мыши) и MCF-7 (аденокарцинома молоч-ной железы человека). Получаемые сфероиды имели узкое распреде-ление по размерам, их средний диаметр был в интервале 100-140 мкм (рис. 1).

74 7514 марта 2013


14 марта 2013

Минимальные концентрации пептидов, необходимые для обра-зования сфероидов, различались в зависимости от линии клеток (табл. 1).

Мы полагаем, что эти различия были связаны с разницей в уров-не экспрессии интегринов на поверхности разных типов клеток. Так, известно, что для линии М3 характерна гиперэкспрессия интегринов αVβ3 и α5β1 типов, а в клетках MCF-7 экспрессия интегринов, наоборот, достаточно низка. Было также отмечено, что пептид cyclo-RGDfK-Mod, являющийся производным коммерчески доступного пептида cyclo-RGDfK, более эффективен и требует в несколько раз меньшей концен-трации для образования сфероидов.

Рис. 1 Распределение по размерам агрегатов клеток М3, получен-ных при культивировании в среде с 50 мкМ cyclo-RGDfK через 72 часа

Врезка: микрофотография клеток М3 в присутствии cyclo-RGDfK: 100 мкМ, 72 часа

Таблица 1. Минимальные концентрации пептидов, необходимые для образования сфероидов, мкМ.

cyclo-RGDfK cyclo-RGDfK-Mod

MCF-7 100 50

M3 50 10

L929 50 25

Новизна.В настоящее время существует ряд способов получения МОС

(ротационный, микрокапсулирование, метод «висячей капли»), но они трудоемки и требуют специальных навыков. Предлагаемый нами ори-гинальный и простой способ получения МОС имеет ряд преимуществ перед существующими методами: 1) позволяет получать сфероиды небольшого диаметра (100-140 мкм) с узким распределением по разме-рам; 2) не требует специального оборудования и особых навыков пер-сонала, так как технология получения МОС проста и не отличается от рутинной процедуры ведения животных клеток.

Перспективы коммерциализации результатов НИОКР.Поскольку предлагаемая система будет отличаться простотой

и универсальностью, это может обеспечить ее востребованность в любых лабораториях, занимающихся исследованиями противоопухо-левых препаратов. Использование пептидов небольшого размера по-зволяет рассчитывать на невысокую стоимость их синтеза и, как след-ствие, на низкую себестоимость продукта. Срок превращения идеи в продукт – не более 2 лет.

Защита интеллектуальной собственности.В ходе выполнения проекта будут опубликованы 2 статьи в меж-

дународных журналах, сделано 4 доклада на международных конфе-ренциях и получено 2 патента (на технологию получения опухолевых сфероидов при обработке RGD-пептидами и на способ тестирования противоопухолевых препаратов с помощью таких сфероидов).

План реализации проекта.В 2013-2014 годах:1) будет проведена оптимизация условий получения опухолевых

сфероидов; 2) будет разработан оптимальный протокол для исследо-вания цитотоксичности препаратов с помощью получаемых МОС; 3) на основе уже имеющейся у нас технологии получения микрокапсулиро-ванных сфероидов [2] будет разработана система более высокого уров-ня – для совместного культивирования агрегатов опухолевых клеток с другими типами нормальных (неопухолевых) клеток (макрофагами, фибробластами и т.д.).

В 2014-2015 годах:1) с помощью оптимизированных протоколов работы с МОС бу-

дет исследована эффективность ряда новых соединений – например, производных доксорубицина, с которым уже работала наша лабора-тория [3]; 2) будет рассчитана экономическая составляющая проекта: возможность синтеза пептидов и их себестоимость, сравнение с конку-

76 7714 марта 2013


14 марта 2013

рентами на рынке; 3) будет сделан вывод о возможности вывода про-дукта на рынок.

Использованная литература1. D. Zaytseva-Zotova, R. Akasov, I. Chevalot, A.Marc, S.Burov, E. Markvicheva. Multicellular tumor spheroids formation in polyelectrolyte microcapsules using RGD-peptides, 3st Russian-Hellenic Symposium

“Biomaterials and Bionanomaterials: Recent Advances and Safety-Toxicology Issues”, Heraklion, Crete-Greece, 6-13 May 2012, Proceedings, p.31.2. Zaytseva-Zotova D, Udartseva O, Andreeva E, Bartkowiak A, Bezdetnaya L, Guillemin F, Goergen J, Markvicheva E.. Polyelectrolyte microcapsules with entrapped multicellular tumor spheroids as a novel tool to study the effects of photodynamic therapy. // J. Biomed. Mat. Res.: Part B - Applied Biomaterials. – 2011. – Vol. 97B. – N 2. – P. 255–262.3. R. Akasov, M. Drozdova, D. Zaytseva-Zotova, T. Yuablokova, A. Marc, I. Chevalot, S. Burov, E. Markvicheva Microencapsulated tumor spheroids as a 3D model to study cytotoxicity of novel antitumor preparations, XX International Conference on Bioencapsulation, Orillia, Canada, 21-24 September, 2012, Proceedings, p. 70-71.

Новые ингибиторы обратной транскриптазы ВИЧ-1 на основе бензофеноновых производных пиримидинов

В.Т. Валуев-ЭллистонИнститут молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН, 119991,

Москва, ул. Вавилова, 32,+7(499)1359740, [email protected]

Цель проекта.Разработка перспективных ненуклеозидных ингибиторов об-

ратной транскриптазы вируса иммунодефицита человека (ОТ ВИЧ).Актуальность.Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) известен более 25 лет.

Первый препарат, подавляющий жизнедеятельность вируса, был от-крыт в 1985 году, и с тех пор в клиническую практику прошло более 25 препаратов, различных классов, позволив воплотить идею высоко-активной антиретровирусной терапии (ВААРТ) в жизнь. Одним из ком-понентов терапии являются ненуклеозидные ингибиторы обратной транкриптазы ВИЧ (ОТ ВИЧ). К настоящему моменту в клиническую практику одобрено лишь 5 веществ, 2 из которых в России даже не за-регистрированы. В связи с небольшим выбором препаратов этого клас-са и высокой стоимостью зарубежных препаратов остро стоит вопрос поиска новых веществ, являющихся ненуклеозидными ингибиторами ОТ ВИЧ, производство которых можно было бы наладить в России.

Одна из проблем, с которыми приходится регулярно сталкивать-ся в клинической практике – появление фенотипов вируса, обладаю-щих устойчивостью к применяющимся в клинической практике не-нуклеозидным ингибиторам ОТ ВИЧ. Резистентность выявлена как у пациентов, зараженных вирусом, устойчивым к применяющимся пре-

паратам, так и у пациентов в результате долговременного применения ненуклеозидных ингибиторов первого поколения (невирапин, эфави-ренц).

Наукоемкость.Методика получения рекомбинантной ОТ ВИЧ (как дикого типа,

так и мутантных форм) тщательно отработана. Условия тестирования препаратов налажены. Дальнейшее расширение панели мутантных форм ОТ ВИЧ, чаще всего встречающихся у пациентов с лекарственной устойчивостью, позволит более точно определить резистентный про-филь и выявить наиболее перспективный для дальнейших исследова-ний вещества. Все полученные рекомбинантные белки будут охаракте-ризованы по чистоте и удельной активности.

Новизна.Бензофеноновые производные пиримидинов являются новым

перспективным классом ингибиторов. По предварительным данным они обладают высокой анти-ВИЧ активностью. Способность эффектив-но подавлять работу ОТ ВИЧ проявляется не только в отношении виру-са дикого типа, но в отношении мутантных форм ОТ ВИЧ, устойчивым к ненуклеозидным ингибиторам первого поколения (невирапин, эфа-виренц), что делает их чрезвычайно перспективными с точки зрения терапии пациентов с резистентностью к применяющимся анти-ВИЧ препаратам.

Перспективы коммерциализации результатов НИОКР.В мире насчитывается более 40 млн. ВИЧ инфицированных. Из

них в России насчитывается около 0,5 млн. Месячный курс препарата СТОКРИН (эфавиренц), являющимся одним из компонентов ВААРТ, со-ставляет около 1800р, терапия применяется пожизненно. Длительное применение ненуклеозидных ингибиторов ОТ ВИЧ 1-го поколения (эфавиренц) зачастую приводит к лекарственной устойчивости что делает терапию малоэффективной. Для излечения этих пациентов требуется разработка отечественных препаратов, сходного действия с ненуклеозидными ингибиторами ОТ ВИЧ второго поколения, широко распространенных в развитых странах.

Защита интеллектуальной собственности.Ноу-хау, касающиеся наиболее перспективных для проведения

клинических испытаний соединений, проявляющих ингибирующую активность по отношению к резистентным формам ВИЧ-1, могут быть впоследствии коммерциализированы и предложены к приобретению.

План реализации проекта.Работа рассчитана на 2 года и будет состоять из следующих эта-

пов:1. Структурно-функциональное исследование бензофеноновых про-изводных пиримидинов на ОТ ВИЧ дикого типа с целью выбора соеди-нений с наибольшим ингибиторным потенциалом. Получение и выде-ление панели мутантных форм ОТ ВИЧ, несущих мутации, приводящие к устойчивости к применяющимся в клинической практике ненуклео-зидным ингибиторам ОТ 1-го поколения (невирапин, эфавиренц). 2. Проверка выявленных на первом этапе соединений-лидеров в от-ношении мутантных формах обратной транскриптазы ВИЧ. Наиболее

78 7914 марта 2013


14 марта 2013

перспективные препараты планируется отдать на дальнейшие биоло-гические испытания.

Разработка пилотной технологии получения рекомбинантного пуротоксина-1

И.О. Зверева, В.Н. Степаненко, Р.С. ЕсиповИнститут биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина

и Ю.А. Овчинникова РАН, 117997, Москва, ГСП-7, ул. Миклухо-Маклая, 16/10, +7 (495) 335-01-00, www.ibch.ru

Цель проекта.Разработка эффективной технологии получения нового пептид-

ного анальгетика - рекомбинантного пуротоксина-1 для проведения доклинических испытаний.

Актуальность.Воспаление относится к наиболее распространенным призна-

кам болезни и сопровождается болевым синдромом, поэтому купиро-вание боли является одной из главных составляющих медицины ком-форта. Поскольку в каждом случае природа, локализация и этиология боли различны, то на сегодняшний день поиск новых анальгетических средств представляет собой большой интерес.

Пуротоксин-1 (РТ1), выделенный из яда паука Geolycosa sp. и со-стоящий из 35 аминокислот, избирательно действует на один из таких «триггеров» в механизме возникновения боли: РТ1 селективно ингиби-рует Р2Х3-рецептор, который представляет собой изоформу пуринерги-ческого рецептора Р2Х и является важным звеном болевых процессов как в центральной, так и периферической нервной системе, что позво-ляет рассматривать его как мишень в купировании болевых состояний.

Таким образом, РТ1 можно рассматривать как потенциальный высокоэффективный анальгетический препарат для купирования острой и/или хронической боли, применение которого позволит облег-чить страдания больных и улучшить их качество жизни.

Наукоемкость.В процессе поиска эффективного штамм-продуцента было созда-

но 4 генноинженерных конструкции с разными лидерными белками.В двух из них в качестве белков - носителей были использованы

последовательности хитинсвязывающего домена (CBD) и тиоредок-сина (Trx) с классическим отщеплением лидерного белка с помощью сайт - специфической протеазы. Другие конструкции предполагали интеин-опосредованное получение РТ1 с использованием мини-инте-инов DnaB из S.species и GyrA из M.xenopi. В этом случае расщепление гибридного белка происходит автокаталитически при определенных условиях. Наиболее эффективной среди созданных генетических кон-струкций оказалась конструкция, состоящая из последовательности интеина DnaB и РТ1. Следующим необходимым этапом был подбор оптимальных условий выделения и очистки РТ1. В рамках поставлен-

ной задачи отработан метод очистки пуротоксина-1 с использованием аффинного хитиного сорбента (NEB) и последующей препаративной ОФ ВЭЖХ. Однако существенным недостатком такой схемы являются ограниченное число циклов работы хитиного сорбента, его небольшая емкость и относительно высокая стоимость. Поэтому мы отказались от использования хитиного сорбента в пользу классической ионообмен-ной хроматографии, которая активно используется на промышленных производствах рекомбинатных белков.

Новизна.Пуротоксин-1 (РТ1) впервые выделен из яда паука Geolycosa sp. и

охарактеризован в лаборатории нейрорецепторов и нейрорегуляторов ИБХ РАН. При разработке пилотной технологии получения рекомби-нантного пуротоксина-1 будет использоваться целый ряд элементов «ноу-хау», ранее разработанных в лаборатории биотехнологии ИБХ РАН.

Перспективы коммерциализации результатов НИОКР.Разработанная технология может быть реализована в качестве

коммерческого продукта двумя путями: разработанный регламент мо-жет быть продан какой-либо компании/организации для дальнейшего внедрения этого препарата в качестве лекарственного препарата, либо разработанная методика может быть внедрена на опытно-промыш-ленном производстве ИБХ РАН с целью проведения доклинических и клинических испытаний.

Защита интеллектуальной собственности.Данная разработка защищена патентом «Пептидный модулятор

пуринергических рецепторов» (C07K14/435 (2006.01)), полученным на юридическое лицо ИБХ РАН. Так же в дальнейшем планируется оформ-ление патента на штамм-продуцент, плазмидную ДНК и способ полу-чения рекомбинантного РТ1.

План реализации проекта.Проект рассчитан на 3 года. На данный момент разработана технология получения реком-

бинантного полипептида PT1 в бактериальной системе экспрессии с использованием аффинного сорбента. Показано полное соответствие рекомбинантного РТ1 нативному полипептиду, выделенному из яда па-ука Geolycosa sp., по структуре и биологической активности.

В рамках данного проекта планируется оптимизировать техно-логию получения пуротоксина-1 с использованием ионообменных сор-бентов, сравнив сорбенты различных фирм-производителей, осуще-ствить дальнейшее масштабировние всей технологии для наработки опытной партии для проведения доклинических исследований.

80 8114 марта 2013


14 марта 2013

Разработка технологии получения рекомбинантного тимозина бета-4

Д.А. Макаров, К. А. Бейрахова, Р.С. ЕсиповИнститут биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина

и Ю.А. Овчинникова РАН, 117997, Москва, ГСП-7, ул. Миклухо-Маклая, 16/10), +7 (495) 335-01-00 , [email protected]

Цель проекта.Разработка технологии получения рекомбинантного тимозина

бета-4Актуальность.Тимозин β4 (Тβ4) – высококонсервативный пептид, (43 а.о., pI 4.6,

N-концевая аминогруппа ацетилирована). Впервые выделен из тиму-са теленка в составе тимозиновой фракции V в 1966 г [1]. Этот пептид присутствует практически во всех жидкостях и тканях организма че-ловека и обладает широким спектром биологического действия: сти-мулирует ангиогенез, способствует регенерации тканей, снижает вос-палительную реакцию и блокирует апоптоз [2,3]. Низкая токсичность и плейотропность биологических эффектов Тβ4 определяют высокий интерес к этому пептиду как потенциальному препарату для регенера-ции тканей. Многочисленные исследования показали, что Тβ4 облада-ет способностью восстанавливать повреждённую сердечную мышцу за счёт активирования стволовых клеток эпикарда, и поэтому является перспективным средством терапии нарушений коронарного кровоо-бращения и острого инфаркта миокарда.

Новизна.В настоящее время Тβ4 для биологических исследований полу-

чают полным химическим синтезом. Альтернативным подходом яв-ляется биотехнологический способ получения Тβ4 с использованием экспрессии рекомбинантного гена в бактериальных клетках E. coli. Такой способ более выгодный и экологически безопасный, однако он позволяет выделить только неацетилированную форму Тβ4. Для полу-чения рекомбинантного препарата Тβ4 с нативной структурой мы при-менили комплексный подход, объединяющий современные биотехно-логические методы и специально разработанный способ селективного химического ацетилирования пептидов.

Наукоемкость.Искусственный ген Тβ4 клонировали в составе гибридной кон-

струкции под контролем сильного фагового промотора. В качестве бел-ка-носителя использовали тиоредоксин, способствующий биосинтезу гибридного белка (ГБ) в растворимой форме. Очищенный с помощью ионообменной хроматографии ГБ обрабатывали сайт-специфической протеазой (TEV-протеазой) в условиях, обеспечивающих высокую специфичность и количественный выход реакции. На следующем этапе была подобрана буферная система для эффективной очистки и концентрирования дезацетилтимозина β4 с помощью ионообменной хроматографии. В ходе проекта был разработан способ избирательно-

го ацетилирования N-концевой аминогруппы пептида уксусным анги-дридом. Структура полученного рекомбинантного Тβ4 подтверджена пептидным картированием.

Перспективы коммерциализации результатов НИОКР.По статистике ежегодно в России от ишемической болезни серд-

ца умирает 466 человек на 100 тыс. населения, что составляет более 31 % от всей смертности. В период с 2008 по 2010 г в России инвалида-ми в результате инфаркта миокарда признано более 1,16 млн человек. Таким образом, кардиология может считаться одной из наиболее пер-спективных областей применения Тβ4.

Также показано, что препарат может применяться при нейро-дегенеративных заболеваниях, для заживления трофических язв ко-нечностей при сахарном диабете, в комплексном лечении тромбозов и эмболий ветвей легочной артерии и др. Широкий спектр действия и уникальные свойства тимозина β4 позволяют говорить о высоком по-тенциале коммерциализации технологии получения рекомбинантного аналога этого пептида.

Защита интеллектуальной собственности. В рамках данного проекта предполагается оформление патента

на способ получения рекомбинантного тимозина β4.План реализации проекта.I Год:

1. Масштабирование процесса ферментации штамма-продуцента;2. Оптимизация и масштабирование метода выделения и очистки де-зацетилтимозина β4;3. Подбор условий химической модификации дезацетилтимозина β4;4. Наработка опытной партии пептида.

II Год:Исследование биологической активности рекомбинантных ана-

логов Тβ4:1) in vitro на эндотелиальной клеточной линии;2) in vivo на мышиных моделях.Ссылки на литературу

1. Goldstein A.L. Preparation, assay, and partial purification of a thymic lymphocytopoietic factor (thymosin) / Goldstein A.L. Slater F.D., White A. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1966. V. 56. P. - 1010–1014.2. The actin binding site on thymosin beta4 promotes angiogenesis / Philp D., Huff T., Gho Y.S., et al. // FASEB. J. –2003. – V. 17. – P. 2103–2105.3. Thymosin beta 4 and a synthetic peptide containing its actin-binding domain promote dermal wound repair in db/db diabetic mice and in aged mice / Philp D., Badamchian M., Scheremeta B., et al. // Wound Rep. Reg. – 2003. – V. 11. – P. 19–24.

82 8314 марта 2013


14 марта 2013

Разработка биотехнологического модуля для денитрации низкоактивных жидких отходов

В.Е. Трегубова, А.В. СафоновИФХЭ им А.Н. Фрумкина РАН, Москва, 119991, Ленинский проспект, д.31,

корп. 4, тел. 8-910-437-48-96, e-mail: [email protected]

Цель проекта.Целью проекта является разработка научных основ биотехно-

логического метода денитрации и удаления радионуклидов из низко-активных солесодержащих растворов при обращении с отходами АЭС и предприятий ядерного топливного цикла, выводе из эксплуатации поверхностных хранилищ радиоактивных отходов и биоремедиации загрязненных акваторий.

Актуальность.Проблема обращения с радиоактивными отходами низкого уров-

ня активности является ключевой для дальнейшего развития атомной энергетики, поскольку отходы этой группы по объемам на несколько порядков превышают отходы среднего и высокого уровней активно-сти. Экологическая токсичность этой группы отходов обусловлена как радионуклидами (90Sr, 137Cs, 144Ce, 106Ru, 60Co в концентрациях до 1,0•106

Бк/дм3), так и солевым составом, в первую очередь нитратными (в кон-центрациях от нескольких миллиграмм до 15 г/дм3), ацетатными и ок-салатными солями, нефтепродуктами, трибутилфосфатом, гексахлор-бутадиеном, солями тяжелых металлов, и поверхностно-активными веществами. Органические компоненты представляют серьезную тех-нологическую проблему при очистке НАО наиболее перспективными на сегодняшний день сорбционно-мембранными методами. Использо-вание биологических процессов позволит производить не только дени-трацию стоков, но и приведет к деструкции органических компонетов.

Наукоемкость.Наукоемкость проекта обусловлена проведенным широким

спектром фундаментальных исследований в области микробиологии, радиоэкологии, радиобиологии.

Новизна.Новизна проекта состоит в том, что, не смотря на обширное при-

менение биологических методов очистки сточных вод от соединений азота в коммунальном хозяйстве, они до сих пор не применялись для де-нитрации жидких низкоактивных отходов. В данном проекте исполь-зуются микроорганизмы, выделенные из хранилищ РАО ПО «Маяк», и Горно-химического комбината (г. Железногорск), обладающие высокой радиорезистенностью.

Перспективы коммерциализации результатов НИОКР.Результат проекта – биологический модуль для очистки радио-

активных отходов от солей и радионуклидов может использоваться на различных предприятиях, производящих низкоактивные ЖРО. Он позволит существенно снизить объемы ЖРО, а так же перевести их в отдельную группу - ОНАО (особо низкоактивные отходы), обращение с

которыми и менее ресурсо- и энергозатратно. Также проект позволит утилизировать ряд сточных вод, содержащих органические соедине-ния (ацетатные соли, ТБФ и др.), предприятий ядерно-топливного цик-ла и АЭС что с одной стороны, поможет снизить нагрузку на основные сооружения спецканализации, а с другой – увеличить эффективность ее работы.

Защита интеллектуальной собственности.На проект предполагается оформление патента (на данный мо-

мент производится сбор необходимых документов), предполагаемое время получения номера заявки – начало марта 2013 года.

План реализации проекта.План реализации проекта базируется проведенных фундамен-

тальных исследованиях, в ходе которых были установлены условия роста микроорганизмов, кинетика роста (в том числе – кинетика про-дуцирования и потребления некоторых специфичных метаболитов); сорбционные свойста биомассы по отношению к радионуклидам, ха-рактерным для НАО.

В ходе выполнения проекта планируются проведение следую-щих работ:

В первый год – инженерно-конструкторские работы по созданию лабораторной установки, уточнение параметров ее функционирова-ния. Разработка конструкторской документации и рекомендаций для дальнейшего испытания на реальных растворах.

Во второй год планируется испытание полупромышленного ва-рианта на реальных образцах, предоставленным МосНПО «РАДОН».

Дополнительная информация.По результатам выполнения данных работ планируется соз-

дать рабочую установку для биологической денитрации жидких ра-диоактивных отходов низкого уровня активности и, в дальнейшем усовершенствовать ее до самостоятельной линии производства, с минимизацией вторичных отходов и затрат на поддержание ее функ-ционирования.

На текущий момент имеется предварительное согласие МосНПО «РАДОН» на проведение работ на их территории с привлечением мест-ных специалистов.

Разработка системы поиска участников и модуляторов сигнальных путей высших эукариот

А.В. Шапошников, Ю.В. ШидловскийИнститут биологии гена Российской академии наук, 119334, г. Москва,

ул. Вавилова, д. 34/5, тел.7(499) 135-98-84, e-mail: [email protected]

Цель проекта.Целью данного проекта является разработка системы, позволя-

ющей изучить участие определенного белка в нескольких сигнальных путях высших эукариот, а также действие различных веществ на рабо-ту сигнальных путей.

84 8514 марта 2013


14 марта 2013

Актуальность.Сигнальные пути клеток высших эукариот являются важней-

шими молекулярными каскадами, которые обеспечивают правильное прохождение онтогенеза и возможность клетки реагировать на сигна-лы извне. Активация сигнальных путей приводит к изменению профи-лей экспрессии генов, что позволяет клетке отвечать на поступающие сигналы. При активации сигнальных путей запускается каскад собы-тий, приводящий к активации генов при помощи ген-специфических факторов транскрипции.

В работе сигнальных путей задействованы тысячи участни-ков, обеспечивающих прием и прохождение сигнала через цитоплаз-му к ядру. Конечным элементом каскадов чаще всего является фактор транскрипции, отвечающий за регуляцию активности генов-мишеней определенного пути [1]. Поиск новых компонентов сигнальных путей, а также способов влияния на них – одна из важнейших задач молекуляр-ной биологии. Знания в этой области важны как для фундаментальной науки (изучение молекулярных основ онтогенеза), так и для практиче-ского приложения. Так, они могут найти свое применение в молекуляр-ной медицине, фармакологии, биотехнологии.

Наукоемкость.Изучение сигнальных путей у млекопитающих представляет со-

бой большую сложность в связи с огромным разнообразием участвую-щих в них белков. Многие компоненты сигнальных путей могут быть дублированы в клетке белками-паралогами, поэтому проверка участия в них различных белков требует масштабных экспериментов. В связи с этим исследования очень удобно проводить на более простых и лучше изученных модельных объектах. Классическим модельным организ-мом является плодовая мушка Drosophila melanogaster, которая облада-ет рядом преимуществ: это тщательно изученный организм, который имеет относительно простой и хорошо изученный геном, а также менее разветвленные сигнальные пути с сохранением наиболее важных ком-понентов. Последние кодируются генами-гомологами млекопитающих и дрозофилы. При этом дрозофила является полноценным представи-телем высших эукариот, у которого найдены все основные сигнальные каскады [2].

В предлагаемом проекте в качестве модельной системы будет использована культура клеток Schneider cell S2 Drosophila melanogaster. В отличие от клеточных линий человека, клетки S2 являются гораздо более неприхотливыми, удобными в поддержании популяции и иссле-дованиях. Предполагается создать эффективные системы активации для нескольких сигнальных путей в клетках S2, а также генетические конструкции для повышения уровня экспрессии или нокдауна целе-вых факторов. Анализ работы сигнальных путей будет осуществлять-ся по измерению активности генов-мишеней этого пути, находящихся в геноме клеток, что делает систему более приближенной к ситуации in vivo. На основе предложенных систем и конструкций экспериментатор сможет проводить разносторонние исследования в изучении актив-ности путей, а также анализировать некоторые сигнальные пути на

возможные взаимодействия друг с другом. Разрабатываемая система также позволяет изучить эффект различных химических веществ на активность сигнальных путей в клетке.

Новизна.В настоящее время на рынке представлена всего лишь одна си-

стема подобного рода для поиска участников сигнальных путей в клетках млекопитающих. В силу указанных выше причин она облада-ет ограничениями, связанными со сложностью строения сигнальных путей у позвоночных. Предлагаемая нами система является развитием подобного рода продуктов, которая может быть использована как сама по себе, так и в сочетании с системой, использующей клетки млекопи-ающих.

Перспективы коммерциализации результатов НИОКР.По завершении разработки и тестирования проект можно успеш-

но коммерциализировать. Конечный продукт будет содержать набор компонентов для осуществления активации сигнальных путей и из-учения их активности при изменении уровня экспрессии исследуемо-го фактора или обработке различными веществами. Экспериментатор, имея разрабатываемый нами продукт, может существенно облегчить себе работу. Вместо создания и оптимизации систем активации и по-иска первоначальных методов исследования он сможет сразу занять-ся более серьезными задачами. Приняв во внимание тот факт, что из-учением сигнальных путей занимается большое число лабораторий по всему миру, можно прогнозировать, что данный продукт будет иметь большой спрос. Одним из преимуществ данного продукта перед кон-курентными решениями может являться сравнительно низкая стои-мость из-за невысокой себестоимости продукции компонентов.

Защита интеллектуальной собственности.На продукт предполагается получение патента.План реализации проекта.В лаборатории имеется возможность осуществить проект в тече-

ние около 2 лет. В первый год планируется провести поиск тех сигналь-ных путей, которые можно активировать в клетках S2, найти способ и подобрать эффективные условия их активации. В планах на второй год

– создать генетические конструкции для изучения функции различных белков в работе сигнальных путей и применить этот подход к факто-ру транскрипции SAYP, который активно изучается в нашей лаборато-рии [3]. Частично продемонстрировано и будет изучено участие SAYP в экдизоновом каскаде, сигнальных путях Jak/Stat, IMD, Hedgehog, Wnt, Notch, Ras. В дальнейшем, при удачном завершении проекта, следует заняться поиском специализированных предприятий, которые смогут производить предлагаемый продукт в больших объемах.

Литература1. Lodish, H., Berk, A., Matsudaira, P., Kaiser, C.A., Krieger, M., Scott, M.P., Zipursky, L. and Darnell, J.E., Jr. (2003) Molecular Cell Biology. W.H.Freeman & Co.2. Wang JH, Valanne S, Rämet M. Drosophila as a model for antiviral immunity. World J Biol Chem. 2010 May 26;1(5):151-9.

86 8714 марта 2013


14 марта 2013

3. Vorobyeva N.E., Soshnikova N.V., Kuzmina J.L., Kopantseva M.R., Nikolenko J.V., Nabirochkina E.N., Georgieva S.G., Shidlovskii Y.V. The novel regulator of metazoan development SAYP organizes a nuclear coactivator supercomplex. Cell Cycle. 2009 Jul 15;8(14):2152-6. Epub 2009 Jul 27.

Разработка метода асм-фишинга для высокочувствительного протеомного анализа

И.Д. ШумовНаучно-исследовательский институт биомедицинской химии

имени В.Н. Ореховича РАМН, 119121, г. Москва, ул. Погодинская, 10, стр. 8, тел.: 8 (499) 246 68-80, e-mail: [email protected]; http://www.ibmc.msk.ru

Цель проекта.Разработка метода регистрации низкокопийных белков с кон-

центрационной чувствительностью порядка 1016 М на основе техно-логии фишинга (вылавливания) белков на поверхность АСМ-чипа и последующей детекции выловленных молекул с помощью атомно-си-ловой микроскопии (АСМ).

Актуальность.Концентрационная чувствительность современных стандарт-

ных методов аналитической протеомики и медицинской диагности-ки не превышает 1012 М. В [1, 2] показано, что в плазме крови человека может содержаться до 5х106 типов белков, основную часть из которых составляют низкокопийныебелки с концентрацией ниже 1012 М. Сре-ди низкокопийных белков можно выделить маркеры онкологичесих и других социально значимых заболеваний человека. Регистрация таких маркеров позволит диагностировать эти заболевания на ранних ста-диях. Для этого необходимо создание новых аналитических систем с гораздо более высокой чувствительностью – на уровне 1016 М.

Наукоемкость.Для достижения концентрационной чувствительности детекции

белков ниже 1012 М в проекте предлагается использование метода фи-шинга белков на АСМ-чип с последующим анализом при помощи АСМ (АСМ-фишинг). Метод фишинга позволит вылавливать и эффективно концентрировать низкокопийные белки из большого объема анали-зируемого биоматериала на маленькую поверхность активной зоны АСМ-чипа. Такой подход позволит достичь чувствительности ниже 1016 М, являющейся достаточной для детекции белков-маркеров забо-леваний на ранних стадиях. Использование метода АСМ позволит ре-гистрировать отдельные выловленные молекулы белков и определять их размеры. Для достижения требуемой степени концентрирования и необходимой чувствительности детекции необходимо подобрать оп-тимальные значения объема кюветы для фишинга, размера активной зоны АСМ-чипа, режима перемешивания раствора. Это возможно будет сделать на основе результатов численного эксперимента согласно те-оретической модели фишинга. Модель основана на решении системы

уравнений Навье-Стокса применительно к принудительному движе-нию гомогенной жидкости в нестационарном режиме в приближении несжимаемости потока с помощью пакета GIDR-3M (разработанного в НИЦ «Курчатовский институт», рег. № атт. Пасп. 271 ФГУ НТЦ по ЯРБ от 18.01.2010).

Новизна.В проекте предлагается использование АСМ для регистрации вы-

ловленных в процессе фишинга белковых молекул, что позволит повы-сить чувствительность аналитической системы до уровня ~1016 М. Это будет достигнуто за счет конкурентного преимущества разрабатыва-емой методики, предполагающей использование для регистрации вы-ловленных белков молекулярного детектора на базе атомно-силового микроскопа, позволяющего регистрировать единичные белковые мо-лекулы в режиме их счета.

Перспективы коммерциализации результатов НИОКР.Потенциальной сферой применения метода АСМ-фишинга явля-

ется высокочувствительный анализ в протеомике.Защита интеллектуальной собственности.Созданная в результате выполнения настоящей работы диагно-

стическая система может быть запатентована. Права на способ реги-страции биологических макромолекул, выловленных на АСМ-чип, за-щищены патентами на изобретение № 2351932 от 10.04.2009, №2362169 от 20.07.2009, №2361215 от 10.07.2009.

План реализации проекта.На первом этапе работы в рамках реализации проекта по про-

грамме «УМНИК» будут получены данные о характере и степени вли-яния геометрических характеристик исследуемых систем и гидроди-намических факторов на эффективность АСМ-фишинга, на основании которых будут разработаны требования к теоретической модели АСМ-фишинга белков. На втором этапе будет построена теоретическая модель АСМ-фишинга белков. По результатам проведения численных расчетов по этой модели будут получены зависимости эффективности фишинга белка от объема исследуемой пробы, геометрических харак-теристик системы и других факторов. Будет также определен теоре-тический предел чувствительности метода АСМ-фишинга и оценены возможности дальнейшего повышения чувствительности. На третьем этапе будут проведены эксперименты по АСМ-фишингу модельных белков (авидина и пероксидазы хрена) из их растворов при вариабель-ных значениях объема пробы, концентрации белков и геометриче-ских параметров системы. На основании этих данных будет проверена адекватность построенной модели путем сопоставления эксперимен-тальных и расчетных данных. При необходимости будет проведена мо-дернизация экспериментальной установки для достижения чувстви-тельности детекции белков методом АСМ-фишинга на уровне 1016 М. На четвертом этапе экспериментальная установка будет адаптирова-на для детекции клинически значимых белков-маркеров заболеваний человека. Будут экспериментально определены оптимальные условия фишинга этих белков для их детекции с максимальной чувствительно-стью. В дальнейшем будет проведена модернизация эксперименталь-

88 8914 марта 2013


14 марта 2013

СодержаниеI ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Учебно-исследовательская система компьютерного моделирования электродинамических процессов KARATINO

Ю.И. Еремеичева 4

Разработка программного обеспечения для распознавания математических формул в электронных документах

А.Е. Кирюшина 6

Разработка программного комплекса для поиска оптимальных параметров в машиностроении

А.П.Нелюбин 9

Компьютерная система построения когнитивных карт с защитой от рисков из-за человеческого фактора

Р.Ю. Порцев, Т.А. Телицына 11

Разработка программного комплекса интеллектуального анализа динамики системы “пользователь-мышь” для задач неявного контроля аутентификации и обнаружения “скрипт-роботов”

С.Б. Соснин 14

Разработка системы моделирования полета беспилотного летательного аппарата и алгоритмов его автоматического позиционирования средствами технического зрения

Д.Н.Степанов 17

II МЕДИЦИНА БУДУЩЕГО

Способ ранней диагностики и предсказания возникновения рака молочной железы на стадии до клинического проявления

Аронов Д.А., Моисеева Е.В. 20

Разработка устройства для стереотаксической биопсии новообразований головного мозга с непрерывным спектроскопическим контролем in situ

П.В. Грачев 22

Ранняя диагностика рака внутренних органов: физические основы метода и создание эндоскопической системы детектирования диффузно отраженных лазерных сигналов (на примере мочевого пузыря)

Н.А. Калягина 25

ной установки применительно к условиям анализа образцов биомате-риала.

Список литературы.1. Archakov A.I., Ivanov Y.D., Lisitsa A.V., Zgoda V.G. AFM-fishing nanotechnology is the way to reverse the Avogadro number in proteomics. Proteomics. — 2007. — V.7. p. 4-9.2. Snyder M. Encode the Human Parts List, // HUPO 2011 10th World Congress. HPP Plenary Session. — 2011.

90 9114 марта 2013


14 марта 2013

Разработка новых ингибиторов трансляции семейства 16 членных макролидов

А.А. Богданов, А.В. Головин, Г.А. Коршунова, Г.И. Макаров, Н.В. Сумбатян, А.В. Шишкина 27

Разработка системы визуализации ап-конверсионных наночастиц для биомедицинских применений

Д.В. Поминова 29

Сапфировый коагулятор-аспиратор с одновременной флуоресцентной диагностикой

Д.О. Стрюков 32

Оптически чистые аналоги бронхолитического препарата теофиллин

А.Ю. Сухоруков, С.Л. Иоффе, В.А. Тартаковский 35

Применение метода поляризации флуоресценции для скрининга атибиотиков - специфических лигандов бактериальной рибосомы

А.Г. Терещенков, В.А.Сергеева, А.В.Шишкина 37

Подходы к разработке нейропротекторного препарата нового поколения для коррекции психофизиологического состояния

А.О. Тишкина, Ю.А. Шапранова 40

Эффекты совмещения оптической визуализации (интрооперационной микроскопии и эндоскопии) и мультимодальной биоспектроскопии в хирургии опухолей головного мозга

А. П. Чумакова 42

Разработка метода диагностики биологических образцов на наличие онкомаркеров с использованием магнитных наночастиц

В.О. Шипунова, М.П. Никитин, С.М. Деев 44

III СОВРЕМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ ИХ СОЗДАНИЯ

Создание регулярных микродоменных структур в сегнетоэлектрических кристаллах твердых растворов SRXBA1-XNB2O6 для преобразования лазерного излучения в оптических волноводах

Я.В. Боднарчук 47

Переработка бокситов северной онеги кислотными способами с получением коагулянтов нового поколения

Д.В. Валеев 49

Комплексный метод контроля качества высокопрочных хладостойких трубных сталей

К.Г. Воркачев 50

Применение наноструктурированных слоев кремния в качестве p-слоев входного каскада и буферных слоев тонкопленочных тандемных солнечных модулей обладающих повышенными технико-экономическими характеристиками

А.В. Кукин 53

Разработка технологии получения биоразлагаемых поликомпонентных систем на основе полилактида и полиамида-6

М.Ю. Мещанкина 55

Разработка сепарационного нановолокнистого нетканого материала, полученного методом электроформования, для использования в суперконденсаторах нового поколения

Ю. Н. Сидякин, М.А. Смульская, И.Ю. Филатов, Ю.Н. Филатов 58

Композиционные реакционно-твердеющие системы биополимер-фосфаты кальция для заполнения костных дефектов

А.Ю. Тетерина. 62

IV НОВЫЕ ПРИБОРЫ И АППАРАТНЫЕ КОМПЛЕКСЫ

Лидар на основе спектрально ограниченного источника суперконтинуума

В.А. Камынин 64

Пространственный мэмс-манипулятор параллельной структуры с тремя степенями свободы

А.В. Козырев 66

Разработка ионного источника со встроенным интерфейсом для дейтеро-водородного обмена при атмосферном давлении

Ю.И. Костюкевич 69

Разработка технологий плазменной очистки жидкостейЮ.М.Куликов, В.А. Панов 70

V БИОТЕХНОЛОГИИ

Разработка новых in vitro систем для тестирования противоопухолевых препаратов

Р.А. Акасов, М.Г.Дроздова, Д.С.Зайцева-Зотова, С.В.Буров, Е.А.Марквичева 73

Новые ингибиторы обратной транскриптазы ВИЧ-1 на основе бензофеноновых производных пиримидинов

В.Т. Валуев-Эллистон 76

92 9314 марта 2013


14 марта 2013

Разработка пилотной технологии получения рекомбинантного пуротоксина-1

И.О. Зверева, В.Н. Степаненко, Р.С. Есипов 78

Разработка технологии получения рекомбинантного тимозина бета-4

Д.А. Макаров, К. А. Бейрахова, Р.С. Есипов 80

Разработка биотехнологического модуля для денитрации низкоактивных жидких отходов

В.Е. Трегубова, А.В. Сафонов 82

Разработка системы поиска участников и модуляторов сигнальных путей высших эукариот

А.В. Шапошников, Ю.В. Шидловский 83

Разработка метода асм-фишинга для высокочувствительного протеомного анализа

И.Д. Шумов 86

Для заметок

94

Весенний финал «У.М.Н.И.К.» РАН – 2013

14 марта 2013


2013

Сборник тезисов

Москва14 марта 2013 г.

Материалы публикуются в авторской редакции

Институт биохимии им. А.Н. Баха РАНТел: +7 (495) 954-13-67

Факс: +7 (495) 954-13-67http://www.umnik-ras.ru/

Весенний финал «У.М.Н.И.К.» РАНumnik-ras.ru/uploads/docs/maket_UMNIK_1_2013.pdf• Попов В.О., чл.-корр. РАН, д.х.н., профессор,

Documents