Эксπир
Регистрация / Вход

Проведение исследований в области живых систем с использованием уникальной установки – Курчатовский источник синхротронного излучения (КИСИ)

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.518.11.7057
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
5,8 млн
Внебюджетные средства
0 млн

Опережающее развитие приборной базы научных исследований по приоритетным направлениям Программы и проведение исследований с использованием уникальной экспериментальной базы.

Этапы проекта

1
19.04.2007 - 30.06.2007
Целью отчетного (подготовительного) этапа являлось обеспечение текущей работы источника синхротронного излучения, формирование концепции развития УСУ «Курчатовский источник синхротронного излучения» (КИСИ) на 2007 – 2010 годы применительно к структурным исследованиям биоорганических систем, а также проведение организационных мероприятий для закупки оборудования, приобретение которого запланировано на 2007 год. В первом полугодии 2007 года продолжительность работы синхротронного источника на пользователей составила 1062 часа. Эксперименты по исследованию биоорганических систем на молекулярном и субмолекулярном уровнях проводили представители шести сторонних организаций – пользователей. Сформирована концепция развития инфраструктуры КИСИ, относящейся к рассматриваемой области исследований. Концепция предусматривает следующе направления развития:
1) создание новой станции рентгеноструктурного анализа,
2) улучшение параметров и расширение функциональных возможностей станции на канале 4.4,
3) улучшение параметров и расширение их функциональных возможностей станции на канале 1.2,
4) развитие методов исследований, комплиментарных к рентгеновским,
5) развитие информационного обеспечения исследований.
На основе разработанной концепции составлен план оснащения экспериментальных станций дополнительным оборудованием на период действия контракта (2007 – 2008 годы). Объявлен тендер на закупку оборудования.
Развернуть
2
01.07.2007 - 07.12.2007
1. Определена пространственная група и размер элементарной ячейки для формиатдегидрогеназы из Arabidopsis thaliana в свободном состоянии, а также в комплексе с кофактором и ингибитором. Работы выполнены на станции канала 4.4. Станция оборудована фокусирующей оптикой, что как минимум, на порядок увеличивает яркость падающего на образец пучка. Применение быстодействующего 2-мерного (CCD) детектора для регистрации дифракционной картины позволяет за короткое время просканировать значительный объем обратного пространства. Накопленный таким образом объем экспериментальных данных дает возможность с высокой достоверностью определить параметры структуры исследуемой молекулы , используя специализированное програмное обеспечение.
2. Введена в строй аппаратурная часть автоматизированной системы управления (АСУ) станцией на канале 1.2. Начата юстировка оптической схемы станции с параллельной отладкой програмного обеспечения АСУ. Оптическая схема станции предусматривает возможность управления угловым положением падающего пучка в вертикальной плоскости, что в свою очередь, позволяет исследовать образцы , ориентация которых в пространстве фиксирована, в частности ленгмюровские пленки. В мире насчитываются единицы подобных станций. Схема отклонения пучка (с помощью двух зеркал ПВО) является оригинальной разработкой (на которую подана заявка на патент - не в рамках данного госконтракта). Система автоматизированного управления станцией по своей концепции и параметрам соответствует типичной коммерческой системе, поставляеой на рынок отечественными и зарубежными
3. Достигнут значительный прогресс в развитии техники порошковой дифракции на станции канала 4.4. Данная техника основана на применении синхротронного излучения в комбинации с быстродействующим двумерным (CCD) детектором. Техника позволяет получать экспериментальные данные с параметрами, не уступающими данным, получаемым на лучших зарубежных источниках. Развитие данного метода дает возможность исследования структуры широкого класса органических и неорганических веществ при изменяемых термодинамических условиях, а также определения фазового состава объектов.
4. Получены первые данные по 3-мерному сканированию микрообъектов (полимерных капсул) в режиме конфокального сканирующего микроскопа, а также по 2-мерному сканированию углеродных нанотрубок с регистрацией гигантского комбинационного рассеяния света. Методы сканирования в конфокальной схеме, с регистраций гигантского комбинационного рассеяния света, а также ближнепольная микроскопия являются одними из наиболее перспективных методов зондовой микроскопии. В то же время их реализация требует исключительного экспериментального мастерства, в силу чего в настоящее время они доступны небольшому числу исследовательских лабораторий в мире. В Курчатовском центре синхротронного излучения и нанотехнологий данная техника начала разваться с конца 2006 года. Полученные первые результаты позволяют расчитывать на динамичное развитие данного направления.
5. Проведены патентные исследования по теме «Исследование структуры биомолекулярных систем с использованием синхротронного излучения и зондовых микроскопов». Исследования осуществлялись для определения уровня техники, тенденций развития и конкурентоспособности работ, проводимых в рамках выполнения Государственного контракта. Поиск патентной информации проводился по патентам и заявкам на изобретения и полезные модели Российской Федерации, и стран, ведущих в области высоких технологий - США, Германии, Великобритании, Франции, Японии, Кореи. Поиск патентной информации проводился в базах данных Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам Российской Федерации, Европейского патентного ведомства World Wide, Американского агенства по патентам и товарным знакам USPTO. Анализ патентной документации показал, что в данной области научных разработок патентами защищаются различные способы определения структур биомолекулярных объектов и устройства для осуществления этих способов. Работы, ведущиеся в рамках Государственного контракта отвечают мировым тенденциям развития данного направления.
В результате выполнения отчетного этапа работ значительно усовершенствована аппаратурно – методическая база для структурных исследований биоорганических систем, а также получены первые данные по структуре ряда макромолекул и их комплексов. Дальнейшие работы в этом направлении будут продолжены на последующих этапах выполнения госконтракта. Областями применения являются молекулярная биология, биохимия, фармацевтика, криминалистика.
Развернуть
3
01.01.2008 - 30.06.2008
1. Введена в строй аппаратурная часть новой автоматизированной системы управления (АСУ) станцией на канале 4.4. Начата юстировка оптической схемы станции с параллельной отладкой программного обеспечения АСУ. На станции была произведена модернизация оптической схемы формирования пучка. Основным элементом модернизации явилась установка зеркала, фокусирующего пучок в вертикальной плоскости, что значительно повышает интенсивность пучка, падающего на образец, увеличивая таким образом общую светосилу станции. Введение в строй новой системы автоматизированного управления позволяет значительно расширить функциональные возможности станции и повысить эффективность измерений.
2. В основном отъюстирована оптическая схема станции на канале 1.2 и отлажено программное обеспечение системы автоматизированного управления. Оптическая схема станции предусматривает возможность управления угловым положением падающего пучка в вертикальной плоскости, что в свою очередь, позволяет исследовать образцы, ориентация которых в пространстве фиксирована, в частности ленгмюровские пленки. В мире насчитываются единицы подобных станций.
3. Методом атомно – силовой микроскопии проведено исследование механизма массопереноса с тонкой золотой пленки на специальный сборник, происходящего в результате воздействия когерентного СВЧ-излучения. Исследования в данной области в перспективе могут привести к разработке метода мишенной терапии рака.
4. Выполнена значительная работа по анализу состояния дел в мировой науке в области микроскопии ближнего поля. Полученные в результате анализа данные позволяют определить основные пути развития данного направления в КЦСИиНТ
В результате выполнения отчетного этапа работ значительно усовершенствована аппаратурная и научно – методическая база для структурных исследований биоорганических систем. Получены новые результаты, имеющие важное значение для разработки методов лечения рака, а также доставки лекарственных средств в живые организмы Дальнейшие работы в этом направлении будут продолжены на последующих этапах выполнения госконтракта. Областями применения являются молекулярная биология, биохимия, фармацевтика.
Развернуть
4
01.07.2008 - 31.10.2008
Доукомплектована и запущена в эксплуатацию синхротронная станция на канале 1.2.
Произведена модернизация оптической схемы станции канала 4.4.
Закуплена аппаратура и оборудована комната для приготовления и хранения образцов.
Организована работа комплекса систем зондовой микроскопии в режиме центра коллективного пользования.
Завершено проведение намеченных исследований по разработке метода мишенной терапии с применением нанокластеров золота и импульсного когерентного СВЧ-излучения.
Проведено исследование путидарексин редуктазы (белковая система, входящая в состав цитохрома печени) методом атомно – силовой микроскопии сверхвысокого разрешения.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

1.8 Проведение исследований с использованием уникальных стендов и установок, а также уникальных объектов научной инфраструктуры (включая обсерватории, ботанические сады, научные музеи и др.), научных организаций и образовательных учреждений высшего профессионального образования
Тема
Исследования рентгенооптических явлений при взаимодействии синхротронного излученияс монокристаллами на установке: "Курчатовский источник синхротронного излучения (КИСИ) (рег. № 01-71)"
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
7 млн
Количество заявок
1
Тема
Научно-методическое и научно-организационное обеспечение проведения школы-семинара "Исследование наносистем и материалов с использованием Курчатовского источника синхротронного излучения"
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
4,5 млн
Количество заявок
1
Тема
Развитие центра коллективного пользования научным оборудованием для обеспечения комплексных исследований в области структурной диагностики и метрологии наносистем и материалов с использованием синхротронного излучения специализированного источника.
Продолжительность работ
2008 - 2009, 9 мес.
Бюджетные средства
70 млн
Количество заявок
1
Тема
Проведение исследований с использованием высокоэнергетических уникальных установок и комплексов (мероприятие 1.8 Программы)
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
61,8 млн
Количество заявок
15
Тема
Проведение исследований физических и химических процессов с использованием уникальных стендов и установок в области энергетики и энергосбережения (мероприятие 1.8 Программы)
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
111,6 млн
Количество заявок
32