Третий день Летней Алфёровской школы

Погружение в мир современной физики, нанотехнологий, биотехнологий и теоретической физики идёт полным ходом. Третий день участники Летней Алфёровской школы работают в командах над своими проектами.

Лаборатория Возобновляемых источников энергии под руководством д.ф.-м.н. Мухина Ивана Сергеевича предоставила для участников наибольшее количество проектов:

― проект «Создай свои 3D биочернила для печати искусственных органов с помощью технологий капельной микрофлюидики», руководитель – аспирант Плешаков Павел.

3D биопечать является перспективным способом создания искусственных тканей и органов для последующей трансплантации пациентам. Основной проблемой такой печати является разработка биочернил, позволяющих при печати комбинировать различные типы клеток и формировать трехмерные структуры – скаффолды.

Одним из перспективных подходов к созданию биочернил является расположение клеток на поверхности или внутри гидрогелевых микрочастиц. Для их формирования и упаковки к ним клеток могут использоваться методы «капельной» микрофлюидики.

Микрофлюидные технологии – это современная основа создания многофункциональных устройств «Лаборатория-на-чипе», предназначенных для проведения экспресс анализов, биохимического синтеза и др. задач. Такие устройства в перспективе смогут заменить полноценные биологические лаборатории и существенно ускорить и упростить диагностику заболеваний на ранних стадиях, разработку новых лекарств и сделать медицину более персонализированной.

Участникам проекта предлагается разработать свой вариант 3D биочернил и создать модельные органоподобные структуры методом 3D биопринтинга.

В ходе проекта участники дополнительно освоют технологии капельной микрофлюидики, научатся изготавливать микрофлюидные устройства, познакомятся с основами тканевой инженерии и 3D биопечати, а также методами оценки жизнеспособности клеток с помощью конфокальной микроскопии.

― проект «Полупроводниковые солнечные элементы в РФ: нонсенс или возможности вашего развития?», руководитель – к.ф.-м.н., PhD, м.н.с. Баранов Артём.

Солнечная батарея, зеленая энергетика в ЕС, Грета Тунберг… Нужны ли солнечные элементы сейчас, особенно в России, и для чего ученые Алфёровского университета пытаются разработать новые типы полупроводниковых солнечных элементов, если газ и нефть в стране уже некуда девать, а Илон Маск начал сворачивать свой бизнес по солнечной энергетике в конце 2022 года?

Цель проекта − создание фотопреобразовательной структуры на основе полупроводникового гетероперехода А3В5/Si.

В рамках проекта участники изучат моделирование полупроводниковых гетероструктур в пакете программ, получат базовые знания о работе современных технологических методов формирования необходимых металлических и полупроводниковых слоев, в том числе, плазмохимическое осаждение и магнетронное распыление и освоят широкий спектр измерительных методов на современной приборной базе.

― проект «Разработка технологии невирусной доставки генетического материала», руководитель – исследователь Муслимов Альберт.

Генная терапия  – одна из наиболее бурно развивающихся в настоящее время отраслей медицинской науки. В общем виде, этот вид лечения заключается в использовании генетического материала в качестве терапевтического агента. Исторически, генная терапия была нацелена в первую очередь на лечение наследственных генетических заболеваний, однако с развитием научно-технической мысли поле её применения расширилось.

Сейчас генную терапию рассматривают как потенциально универсальный подход к лечению и даже профилактике широкого спектра заболеваний, от моногенных до инфекционных и даже соматических. Возможности такого подхода были в полной мере продемонстрированы, например, в ходе разработки эффективных генотерапевтических вакцин для профилактики COVID-19 в 2020 году. Тем не менее, есть одна существенная проблема, ограничивающая широкое использование подходов генной терапии в рутинной клинической практике ― это проблема доставки генетического материала, традиционно решаемая с помощью различных вирусов.

Участникам проекта предстоит под руководством опытных наставников собственными руками синтезировать наночастицы-носители генетического материала, исследовать их физико-химические свойства и оценить эффективность доставки репортерных генов на культуре эукариотических клеток. В ходе проекта участники пройдут курс молодого нанобиотехнолога и познакомятся с практическими методами: коллоидный синтез, методы аналитической химии, работа с клеточными культурами эукариот, иммунофенотипирование, оптическое изменение уровня экспрессии внутриклеточных белков и др.

фото - Олег Баронов