РАБОТЫ, ЗАНЯВШИЕ ПЕРВОЕ МЕСТО
By: Свидиненко Юрий (Svidinenko) 2004.07.09
Межкафедральная научная лаборатория "Молекулярные материалы" РХТУ им. Д.И.Менделеева
эти работы заняли первое место на конкурсе молодежных проектов по созданию отечественной молекулярной нанотехнологии
Дизайн и молекулярная инженерия органическо/неорганических гибридных биомиметических материалов целевого назначения (молекулярная наноэлектроника; биомедицина)
Ключевые слова: Квантово-химические параметры, электронная структура, органическо/неорганические гибриды, циклофосфазены, полиаминокислоты, хромофоры, биологически активные соединения, самоорганизация, нанометровый диапазон, молекулярная архитекрура, энергосберегающие устройства, системы переноса лекарственных средств, биоинспирированные полимеры, модифицированные полиаминокислоты, самоорганизация, спиральность, молекулярная архитектура, компьютерное моделирование, прогнозирование молекулярных комплексов, электрохромизм, люминисценция, отклик на внешние стимулы, ультратонкие пленки, оптические сенсоры.
В основу заявляемого проекта положена концепция универсального подхода к прогнозируемой молекулярной архитектуре, пригодной для конструирования устройств для наноэлектроники и/или биомедицины. Стратегия "от молекулы до материала" основывается на стадиях: комбинаторный синтез- квантово-химические расчеты и компьютерное моделирование супрамолекулярных ансамблей - самоорганизация и образование супрамолекулярных фаз - иерархический процесс формирования молекулярных материалов - макет наноустройства для применения. Конкретным объектом для применения является мультифункциональная органическо/неорганическая система, имитирующая высокоорганизованную белковую структуру на жестком каркасе, в частности, упорядоченные полиаминокислотные цепи на циклофосфазеновом темплате, что позволяет использовать эту систему как универсальную матрицу для иммобилизации различных фрагментов.
Молекулярная сборка (инженерия) позволяет получать фотоуправляемые системы ионного переноса, люминесцентные молекулярные переключатели, нетоксичные и биодеградаируемые биоактивные средства пролонгированного действия, биокатализаторы.
Будут использованы квантово-химические расчеты- ab initio, полуэмпирические, молекулярной механики. Компьютерное моделирование на силиконовом PC, с применением "Gamess" и других программ и Cambridge DataBase. Предлагается использовать доступные и достаточно дешевые исходные вещества, выпускаемые сейчас или ранее отечественной промышленностью- циклотри- и циклотетрафосфазены, аминокислоты (производные глутаминовой кислоты и триптофана), фотохромы (хромены, спиропираны, ), люминофоры (пиреновые и флуореновые производные). Методы получения различных строи-тельных блоков- вариантные методы органической, полимерной, пептидной химии. Физико-химические методы исследования свойств в твердом теле- рентгеноструктурный (SAXS и WAXS) анализ, ДСК, ТГА; на поверхности раздела фаз- SPM-методы. Общая новизна проекта заключается в нетривиальном подходе к расчету заранее заданной молекулярной архитектуры по параметрам электронной плотности, Лапласиана электронной плотности и локальной электронной температуры не только отдельных атомов и фрагментов молекул, но и функциональных строительных блоков, а также супрамолекулярных ансамблей следующего уровня самоогранизации с установлением их динамической устойчивости и кинетических характеристик. Имея выбор комбинаторных элементов (низкомолекулярные производные циклотри/циклотетрафосфазенов, эфиры полиаминокислот (ПАК), производные хромофоров), можно изначально провести компьютерный синтез и заранее оценить возможности и ограничения конструиро-вания ансамблей из различных строительных блоков. Впервые будут получены биополимер/циклофосфазеновые гибриды, реагирующие на УФ- и/или видимое облучение изменением их внутри- и/или межмолекулярной агрегации, что, в свою очередь, вызывает выброс или связывание металлиона центральным фосфазеновым циклом. Таким образом может осуществляться оптически управляемый ионный транспорт в системке. Иммобилизация люминофоров по периферии биополимерных цепей может привести к управляемой интенсивности люминесценции, а также, при донорно-акцепторном взаимодействии к конструированию молекулярного оптического вентиля, основанного на стекинг-взаимодействии ароматических люминофоров и изменении общей организации ансамбля под действием температуры и/или лазерного облучения. В принципе такие элементы приводят к энергонакопляющим устройствам, функционирующих в наноразмерной шкале и обладающих реверсивным действием.
Преимуществом и оригинальностью таких гибридных биомиметиков является их способность работать как в блоке (твердое тело), так и в ультратонких пленках и на границе раздела фаз (LB-технология и SAM). Мы предполагаем исследовать их жидкокристаллическое состояние, что впервые будет осуществлено на циклофосфазеновых объектах. Возможность образования органогелей и иммобилизация свободных ПАК-цепей на поверхности SiO2,TiO2 также представляет большой практический интерес для создания нанообъектов- таким путем можно получать хиральные сорбенты, нанобиокатализаторы, (при введении соответствующих ферментов на ПАК-цепи как ковалентно, так и нековалентно). Определенный интерес представляет получение биополимер/циклофосфазеновых гибридов, содержаших биологически активные соединения или лекарственный препарат (ЛП). В данном случае могут реализовываться два пути доставки ЛП: через ковалентное связывание с дозированным содержанием и возможным синергизмом действия (доставка двух или трех действующих веществ) контейнерное связывание- помещение препа-рата м полости спиральных связок биополимеров или при связывании металлокомплексов с фосфазеновым циклом. В силу значительных поверхностно-активных свойств ПАК/ЦФ гибридов, возможно их применение в трансдермальных средствах лечения. Мы не исключаем перспективу использования предлагаемых гибридов и как средств диагностики, при введении специальных маркеров, например, на определенные виды опухолей, хотя в данном Проекте эти аспекты затрагиваться не будут в силу их особой специфики. Полученные биомиметические гибридные материалы должны пройти всестороннее тестирование для исопльзования их в технологических условиях, т.е. в изделии, специальном наноустройстве, что требует участия специалистов-конструкторов. Такие свойства, как механические, длительность эксплуатации, цикличность реверсивных процессов необходимо исследовать комплексно и они должны быть рассмотрены дополнительно, также как и биологические опыты in vivo.
Общий план работ.
1) Комбинаторный синтез и идентификация низкомолекулярных фрагментов (фотохромы, люминофоры)- 09.2004-09.2005
2) Дизайн, квантово-химические расчеты и компьютерное моделирование различных уровней саиоорганизации (компьютерный предсинтез)- 09.2004-01.2006
3) Введение хромофоров и БАС на матрицу ПАК/ЦФ, синтез и идентификация- 09.2004-01.2006
4) Образование супрамолекулярных фаз- монослои, пленки, гели, ЖКС и их исследование методами РСА, ДСК, всеторассеяния, SPM. 09.2004-04.2006.
5) Установление молекулярной архитектуры полученных комплексов и сопоставление с прогнозируемым строением - 01.2005-04.2006.
6) Исследования изменения физико-химических свойств систем под действием специфических факторов: УФ, видимого, лазерного облучения, температуры, ионов 01.2005-04.2006.
6а) Рассмотрение ферментного действия гибридных систем в качестве нанобиокатализаторов. 06.2005-06.2006.
6б) Рассмотрение биологической активности гибридных систем in vitro 02.2006-04.2006, in vivo (мыши линии F) 04.2006-06.2006.
7) Возможное рассмотрение технологических аспектов внедрения гибридных биомиметиков в изделия. 01.2005-06.2006.
8) Резюме и рекомендации.06.3006-09.2006.
Ресурсообеспечение Проекта.
Предлагаемае разработки являбтся частью систематических исследований Межкафедральной научной лаборатории "Молекулярные материалы" РХТУ им. Д.И.Менделеева, ведущихся с 1993 г. в рамках Проектов Министерства образования РФ, Министерства науки и технической политики РФ, ФЦП "Интеграция", международных Проектов и Грантов, контрактов с Германией, Францией, Италией, Нидерландами, Китаем, Израилем, Японией, Канадой и др.
Выполнение Проекта обеспечено приборной и материальной базой за счет собственных грантов и кооперации с российскими соисполнителями (ЦКП ЦФ РАН, Институт физических проблем им. Лукина, Зеленоград, ГНЦ "Физико-химический институт" им.Карпова, ИК РАН им. Шубникова). В силу специфики и междисциплинарного характера исследований к работе привлекаются эксперты-консультанты указанных россий-ских организаций. Постоянное участие студентов (бакалавров и магистров) также предусматривается с начала учебного года. Коллектив располагает большим информационным ресурсом, открытым досту-пом к журналам, издающимися ACS, Elsevier. Коллектив имеет собственные электронные коллекции соединений и ИБД соотносящихся профилей, является пользователем Cambridge DataBase. МКЛ "Мо-лекулярные материалы" является структурным подразделением РХТУ им. Д.И.Менделеева и пользуется всеми правами, отраженными в Уставе РХТУ.
Экономическая эффективность предлагаемой разработки может быть оценена лишь в некотором приближении из-за отсутствия в ряде случаев запатентованного аналога. Общий выигрыш в экономическом и временном формате достигается за счет целевого прогнозирования конечных соединений. Вычислительные методики и компьютерное моделирование дает вероятностный прогноз, что позволяет практически сэкономить все виды ресурсов при выборе объекта и разработке технологии получения. Универсальная матрица может быть технологически воспроизводима и будет являться основой для прямого введения фрагментов и веществ при конструировании нанообъектов целевого назначения (материал/устройство).
1) Наноустройство с фотоуправляемой ионной проводимостью. Экономический выигрыш за счет уменьшения габаритов фотоячейки в 105 раз; доступности сырья (циклотрифосфазен, произведенный Данковским заводом или ХЗ г. Запорожье, глутаминовая кислота производства завода им. Войкова, г.Москва, фотохромы- малотоннажное производство завода г.Шостка). Преимущество: действие в ультратонкой (~10A) пленке и органогелях.
2) Молекулярный оптический вентиль. Сырье по доступности см. п.1). Ресурсосберегающий фактор за счет накопления (собирания) энергии, предполагаемая плотность размещения элементов 1011/ см2 . Возможность функционирования в твердой фазе и ЖКС.
3)Средство доставки ЛП. Наши предыдущие исследования показали абсолютную нетоксичность матрицы, возможность применения per os (таблетки), что дает значительный выигрыш по сравнению с препаратами для инъекций.
К концу первого года проведения данных исследований ожидается:
1) Проведение компьютерного моделирования и предсинтеза архитектуры а) фотоуправляемого ионного молекулярного устройства (ФИУ) с прогнозированием процесса самосборки и вероятностной реорганизации на различных иерархических уровнях.б) молекулярного оптического вентиля (МОВ) на основе Д-А взаимодействия пиренил-флуоренил комплексов на периферийных фрагментах гибридных биомиметиков.
2)Формирование супрамолекулярных фаз для ФИУ (пленки, слои) и МОВ (ЖКС, твердотельное), физико-химическое исследование их свойств, в том числе в ответ на внешние стимулы.
3)Получение воспроизводимых образцов материалов со свойствами ФИУ и МОВ, включая рассмотрение ФИУ как покрытий для твердых поверхностей и/или хемосорбцию их на SiO2.
4) Компьютерный и традиционный синтез ПАК/ЦФ гибрида, содержащего ЛП (мексамин соединения с радиоозащитным действием). Оценка возможности получения его комплекса с Рt2+.
Современные достижения нанонаук и нанотехнологий включают в себя результаты различных областей, в том числе "Theoretical and Computational Nanotechnology", "Luminescence, display Materials and Devices", "Molecular nanoelectronics", "Organic/inorganic Hybrid Materials and Nanocomposites" и др. ('Ency-clopedia of Nanoscience and Nanotechnology', ed. H-S. Naiwa, Am. Sci. Publ., N-J, 2004).
Органическо-неорганические гибридные материалы представляют особый интерес в силу своей полифункциональности, синергизма свойств, возможности целенаправленного изменения их свойств в сторону органического или неорганического назначения материала. Фосфазены, как циклические, так и линейные, являются постоянным объектом исследования многих научных групп в различных странах, а также интернациональных коллективов. (NOVA gating the World for Knowledge: Phosphazenes: a world-wide insight- 20 century M.Gieria ed., ASP, 2004). В последние годы значительные успехи были сделаны основоположником химии фосфазенов prof. H. Allcock, который сконструировал литиевые микробатареи и твердые полиэлектролиты (Allcock H.R. Laredo W.R. Morford R.V. Solid State Ionits, 2001, 139, 27-32). Интересные данные по синтезу гиперразветвленных дендримеров с центральным циклотрифосфазеном получил J-P. Majoral, France (Majoral J-P. Caminde M. Chem Rev., 1999, 99,3, 858-870). Такие поверхостно-активные нанодомены с внутренними полостями могут быть предложены для транспорта ионов и переноски лекарственных средств. Использование жесткого циклофосфазенового темплата позволяет закреплять на нем полимеры промышленного назначения - полистирол, полиамиды, т.е. получать нанокомпозиты с полифункциональными свойствами. Японским химиком K. Inoue было предложено возможное получение биополимерных поизводных циклотрифосфазена (Inoue K., Itaya T., Bull. Chem. Soc., Jap., 2001, 74,1-22,). Приоритет в получении биополимерных гибридов на более гибком циклотетрафосфазене принадлежит Российским ученым (G. Popova, V. Kireev, H. Ihara, M. Scherbina, S. Chvalun. Synthesis and Structural Study of Inorganic-Organic Hybrids based on Cyclotetraphosphazenes. Mol Cryst. Liq. Cryst., 2003, 390, 91-96). Эти гибридные системы имеют большие коммерческие перспективы в силу своих множественных необычных свойств - способностью связывать металлы, ионы, гетероциклы, полимеры, образовывать гели, нити, пленки, функционировать в твердом состоянии (H.S. Naiwa, Handbook of Organic-inorganic hybrid, v.1, 2004, ASP, N-J). При этом ЦФ биодеградируемы и, как правило, биосовместимы, т.е. экологически допустимы.Стабилизирующее влияние ЦФ темплата на биополимерные цепи приводят к упорядоченным вторичным и третичным структурам, как это происходит у белков в живых организмах. Поэтому создание такой архитектуры как универсальной матрицы для наноустройств очень обосновано. Биомиметики, способные к самоорганизации на более высоких иерархических уровнях приводят к формированию управляемых извне наносистем с их внутренней реверсионной перестройкой (J.P.Schneider, J.W.Kelly, Chem. Rev. 1996, 2169-2187. G. Popova, Modified Polyaminoacids as Precursors of optical active Intelligent Matrerials, CD-version www.penstate.un/ICIM03), поэтому создание разумных гибридных биоммиметиков является наиболее перспективным направлением при разработке мультифункциональных адаптивных систем, над которыми интенсивно работают в наиболее технически оснащенных мировых научных центрах - Texas Inst. For Intelligent Bionanomaterials and Structures for Aerospace Vehicles; National Inst. of Aerospace, NASA Langley Res. Co USA; Center of Excellence for Adoptionik, Braunschweig, Germany; Tokyo Techn. Inst., Japan и др. Ряд компаний и фирм ведут как фундаментальные, так и технологические разработки коммерческих изделий типа OLED (T.X.Sun, G.E. Jabbour Combinational Screening and Optimization Luminescent Materials and Organic Light Emitting Devices, MRS Bulletin, 2002, 27, 39-315; J. E. Malinsky, J.G.Veinot, G.E.Jabbour Nanometer Scale Dielectric Self-Assembling Process for anode Modification in OLED, Chemistry of Materials, 2002, 14, 3054-3065). Концепция универсального подхода к разработке молекулярных материалов с привлечением квантово-химических рассчетов и компьютерного моделирования полностью отвечает современным потребностям высокоэкономичного и целенаправленного производства (Experimental Design for Combinational and Throughput Materials Devel-opment, ed. N.C. Janels, 2003, Wiley-VCH; Combinatiorial and Composition Spread Techniques in Materials, ed. G.E. Jobboun, 2000, SPIE. Использование олигомеров аминокислот/пептидов в качестве средств доставки ЛП достаточно широко известно. Изменение их конформации под действием pH и температуры регулирует скорость их ферментативного расщепления в организме и как следствие, скорость высвобождения ЛП и его фармалокинетику (J. Kopechek, Smart and genetically engenired bio-materials and DDS, European Journ. Pharm. Sci., 2003, 20(1), 1-16).Сополимеры олигоглутаминовой кислоты с фолиевой кислотой являются сильными противоопухолевыми агентами, т.к. составляют часть клинического препарата метотрексат (H. Zeng, M.G. Bedinsky, G.D.Kruh, Effect of Polyglutamation on methotrexate transport, Cancer Res., 2001, 61(19), 7225-7232). Использование нетоксичной матрицы с дополнительной возможностью комплексообразования (с солями Pt+2), может привести к селективно действующим противораковым средствам пролонгированного действия в сверхмалых дозах (Advanced Drug Delivery Reviews. Regulation of peptides and proteines, Clinical Evaluation. 2003, 55, 10, ed. F.Veronese, J.M.Harris, P.Caliceti).Таким образом, предлагаемые разработки находятся на самом передовом крае нанонауки, соответствуют мировому уровню и направлены на опережение существующих достижений.
Разработка путей синтеза предшественников и получение самих разумных молекулярных материалов, функционирующих в нанометрической шкале, является приоритетным направлением работы МКЛ "Молекулярные материалы" с момента её образования в 1994г. Опыт работы в области химии и физики биополимеров - полипептидов и полиаминокислот (ПАК), а также гетероциклических соединений, как органических, так и неорганических (циклофосфазены ЦФ), привел к логическому их объединению в единый класс органических/неорганических гибридов, имитирующих природные белковые системы. Предварительно нами были получены передовые результаты по производным ЦФ фармакологического действия с высокой противоопухолевой активностью против Sarkoma Jensena и М-1, что подтверждено Авторским свидетельством СССР. Указанное соединение превосходило по своим свойствам лечебный препарат "фотрин", т.к. не обладало токсичностью и было активно при пероральном применении. В дальнейшем мы развили синтетические исследования по ЦФ, получив ряд их биополимерных производных, способных образовывать супрамолекулярные комплексы и ансамбли. В сочетании с методами компьютерного моделирования и квантовой химии нами были предложены подходы к конструирова-нию ансамблей низкомолекулярных производных ЦФ. На данном этапе работы целесообразно было перейти к более сложным расчетам структур с их прогнозированием и выходом на материалы целевого назначения, работающих в нанометрическом диапазоне.
В последние годы эти разработки ведутся нами в коллаборации с группой prof. H.I. Ihara, Dept. Biochemistry and Molec. Engeneering, Univ. Kumamoto, Japan и были трижды поддержаны грантами JSPS. В России исследования проводятся по Программам Минобразования РФ (Конверсия и высокие технологии 1997, 1999, Новые материалы 2000, Международное научно-техническое сотрудничество, Пр. №236), ФЦП "Интеграция" - Комплексный проект № Б0025 и Международный Проект № П 0011, а также поддержаны Грантами РФФИ 2000-2005 гг.).В исследованиях постоянно принимают участие студенты, аспиранты и молодые специалисты. Всего по теме опубликовано около 50 работ. Отдельные результаты были доложены на конференциях высокого уровня, в том числе и заявляемыми исполнителями проекта (Eureso, Spain, 2002; ICCOSS Germany 2001; Australia 2003; E-MRS, France 2004). Результаты, полученные аспирантом Дунаевым А.А. были отмечены Дипломом лауреата конкурса им. Н.Н. Суворова "Супрамолекулярная химия" в номинации "Компьютерное моделирование", проводимого в рамках Проектов Минобразования и науки и ФЦП "Интеграция" в 2004г.
Соотносящиеся публикации:
1.G. V. Popova, A. R. Korigodski, M. I. Sluch, A. G.
Vitukhnovsky et al. Study of Low-dimensional Energy
Transfer on Copolymer Vinilacetate and 3-Methylstyrene
Films, Phys. Scripta, 1995, 5, 407-410.
2.O. Pieroni, A. Fissi, G. Popova,. Photochromic polyaminoacids, Polymeric Materials Encyclopedia, CRC Press, ed. J. Salamone, N.-Y., 1996, 7, 5123-5128.
3.G. Popova, Yu. Krieger, H. Menzel, Y. Yonezawa, T. Sato. Supramolecular Assemblies of Polyglutamic Acids bonded with different dyes. NATOARW "Manipulation of Organization in Polymers using Tandem Molecular Interactio", Ill Chiocco, Italy, 1996, p. 52.Klover Press, NY/London, 1996.
4.G. Popova, V. Kireev, H. Ihara, M. Scherbina, S. Chvalun. Synthesis and Structural Study of Inorganic-Organic Hybrids based on Cyclotetraphosphazenes. Mol Cryst. Liq. Cryst., 2003, 390, 91-96.
5. D. Alekperov, T. Sakurai, G. V.Popova, V. Kireev, H. Ihara. Synthesis and conformation of oligopeptides - cyclotriphosphasenes Hybrids, Polymer J. 2003, 35, 417-421
6.T. Shirosaki, G. Popova, J. Alekperov, M. Takafuji, H. Ihara. Self-Assambled Organogels from lipophilic L-glutamide deriviteves immobized on cyclotriphosphazenes, Polymer preprints, Japan, 2003, 52 (11), 29 13
7.G Popova. Modified polyaminoacids as Precursors of optical active Intellegent Maerials, e-version, CD-version, www.penst.un/ICIM03
8.M.Takafuji, T.Shirosaki, T.Yamada, T.Sakurai, D.Alekperov, G.Popova, T.Sagawa, H.Ihara. Dendritic cyclophosphazana derivative with hexakis(alkylbenzene) substitution as photosensitive trigger. Heterocycles, 2004, 6, 103-106.
В печати:
1.A.Dunaev, M.Bobrov, G.Popova, V.Tsirelson, V.Barachevsky, A.Gorelik Computattion and Modeling of Unconventional Photochromic Systems with New Dichromene Moieties. Adv. Mat, 2004, special issue to e-MRS.
2.Д.А.Алекперов, Г.В.Попова, А.Н.Спицын, H.Ihara, В.В.Киреев Синтез полиаминокислот на циклофосфазеноваых темплатах, ВМС 2004, Б, 8.
3.Д.А.Алекперов, Г.В.Попова, А.Н.Спицын, H.Ihara, В.В.Киреев Получение производных циклотрифосфазена с люминесцентными фрагментами ВМС, 2004, Б, принято а печать.
4.G.Popova, A.Spitsyn, A.Nekludov Biodegradable Polyalanyltryptamines; Synthesis and Enzyme Cleavage by Leucyneaminopeptidaze, Biomacromolecules, is submitted.
Оборудование:
Дифрактометры Bruker, ДРОН-2 и ДРОН-3, прибор для снятия ДСК- кривых, установка Mettler Toledo Star System для ТГА-экпериментов.Материалы: гексахлорциклотрифосфазен, L-[N-бензилоксикарбонил (?- Me/Bzl)]глутамат, реактивы, растворители, фотохромы. люминофоры.
УФ-детектор (100000 руб.)- для определения однородности синтезируемых веществ, роторный испаритель (30000 руб.)-для отгона растворителей в процессе синтеза, электромотор вакуумный (17000 руб.) для очистки гексахлорциклотрифосфазенов и выделения его высших гомологов.
Сведения о руководителе и исполнителях
Попова Галина Викторовна к.х.н., ст.н.с. Высшее, МХТИ им. Д.И.Менделеева, инженер-технолог по пластмассам
Интересы: Разумные биомиметические материалы, супрамолекулярная химия, физика наноразмерных систем, молекулярная фотоника, сесноры, системы переноса лекарственных средств.
Memberships: American Chemical Society (Polymer Division), Association of Advanced Science (optical sensors), International Material Research Society (biomimetics and sensors), Non-traditional Technologies Society of Japan (associated member), Royal Chemical Society(Supramolecular Chemistry Division, approved submission)
Association of Women in Science (Organic and Polymer Chemistry), EU experts panel reestr 2004y, nanosciences), являлась членом Оргкомитетов ряда международных конференций (Solar, Tramech, NATO-ARW).
Уровень эксперта по органическим молекулярным материалам для высоких технологий. Участие в International Symposia on Systematics, Informatics, Cybernetics (2001, 2003y по теме "Супрамолекулярные материалы"). Один из разработчиков ИБД "Supramolecular Hierarchy: Phenomena and Properties" (совместно с Max-Planck Institute for Polymer Research, Mainz, Prof. G.Wegner)
Знания по существу професии: Начала органической, полимерной, элементоорганической, супрамолекулярной химии. Твердые знания: химия пептидов и полиаминокислот. Умения: ладить с людьми и не злиться. Способности: отделить главное от второстепенного, систематизировать, анализировать, прогнозировать. Качества: Стремление учиться и расширять знания; постигать новое и не повторять ошибок; не унывать и не сдаваться.
Планы на будущее: Создать коллектив молодых, одаренных, хорошо подготовленных специалистов в области "разумных органических материалов", со знанием языков, PC, широкими зарубежными связями и прочными контактами внутри страны. Закончить два плановых литобзора с зарубежными соавторами "Supramolecular Hierarchy" with Prof. G.Wegner; "Light-sensitive Polypeptides" with Prof. H.Yamamoto (Shinshu Univ., Japan). Полномасштабно участвовать в ежегодных встречах ACS & RCS с представлением профильных работ молодыми коллегами- от студентов до специалистов- соотносящихся с направлениями "Supramolecular Chemistry", "Nanotechnologies & Intelligent Molecular Materials". Создание действующей модели МЭУ и ее практическое использование.
В рамках Программы Международного научного сотрудничества Министерства образования РФ, в 1995г. была создана и функционировала до 2003 г. подпрограмма Российских Университетов "OMMEL-Organic Materials for Molecular Electronic Devices", которая объединяла проекты 6-8 Российских Университетов с их инопартнерами, в которой я являлась Главным научным секретарем и Координатором. В 2001-2003 гг. эта подпрограмма была трансформирована в Проект "Создание региональной сети международного научно-образовательного сотрудничества по теме "Молекулярные материалы и нанотехнология", в 2003-2004 гг. функционирует проект "Университетское объединение INTEL-OMM", в которых мною также осуществлялась роль координатора. Кроме того, имеются соотносящиеся Проекты ФЦП "Интеграция": "Супрамолекулярная химия и высокие технологии для получения новых материалов" Б00254 "Мультифункциональные адаптивные супрамолекулярные системы", П-0011 РФФИ: Супрамолекулярные системы на основе циклофосфазенов: компьютерное моделирование и синтез" №03-03-33157а и др. (Программа Конверсия до 1999г., "Химико-фармацевтические препараты" 1997-1998гг., "Новые материалы и технологии Министерства науки 1999г. ит.д.). Имеется ряд соотносящихся Проектов с Японией (JSPS), Израилем, Германией (MPS, DAAD), Голландией (ESPRIT), Фран-цией (Government Agreement).
Шесть молодых сотрудников и аспирантов прошли и проходят стажировку в ведущих зарубежных научных центрах, включая самый авторитетный в мире Univ. Louis Pasteur, Strasbourg, France, Nobel Prizer Lehn J.M.. Созданы разнообразные ИБД по комбинаторной, супрамолекулярной, квантовой химии. В соавторстве являюсь разработчиком магистерской Программа "Супрамолекулярная химия для высоких технологий" Награды: "Highlight Research" of Nontraditional Technologies Society of Japan, on "Intelligent Materials", 1998, ICCIM, Makahari, Japan. Award of Max Planck Society for Systematics on "Supramolecular Hierarchy", 2000y, Germany. "High-light Research" of Gordon Research Committee on Sensors & Sensors Technologies", 2001, GRC, Italy. "Highlight Research" of ESF on "Supramolecular Materials", 2002, Euresco, Spain. Мы готовы коммерциализировать разработки и обсуждать условия продвижения интеллектуальных и практических ресурсов на внутри и межнациональных уровнях.
Ванцян Михаил Артаваздович
Образование высшее, РХТУ им.
Д.И.Менделеева, материаловедение.
Научная степень: Магистр
Интересы: Разумные биомиметические
материалы, физико-химические методы
изучения наноматериалов, супрамолекулярная
иерархия, гибридные
органическо-неорганические материалы,
самоорганизация полиэлектролитов
и полиаминокислот.
Будущие планы: Подготовить и защитить
диссертацию на соискание ученой степени
кандидата химических наук,
разработать экспериментальный
учебный курс "Современные
физико-химические методы исследования
самоорганизации макромолекул в растворе,
твердом теле и на поверхности раздела
фаз".
О себе: После окончания РХТУ им.
Д.И.Менделеева был зачислен в штат
Межкафедральной научной лаборатории
"Молекулярные материалы" в
качестве мнс и направлен на выполнение
совместной НИР в рамках
Проекта Министерства образования РФ
"Создание региональной сети
международного сотрудничества
российских университетов по теме "Молекулярные
материалы и нанотехнологии", Подпрограмма
4 "Международное научно-техническое
сотрудничество и экспортные
технологии", в Бельгию, Universite
Catholique de Louvain, Lab. Chimie de Macromolecules (Prof. A.Laschewsky),
потом в Германию Potsdam Univ., & Fraunhofer Institute for
Applied Polymer Research, Lab. of Water-Soluble Polymer
Systems. В 2002-2003 являлся Postgraduate Student
of Max-Planck Research School, Max-Planchk Institute of Polymer Research,
Lab. Polymers Phys. Chem. Prof.
G.Wegner). Принимал участие в составлении ИБД
"Supramolecular Hierarchy: Phenomena and Properties".
В настоящее время подготавливаю учебный
курс чтения лекций "Физико-химия
супрамолекулярных полимеров" для
студентов полимерного факультета
РХТУ. Намереваюсь
совершенствоваться в аналитических
методах определения самоорганизации
наноразмерных систем, НИР
провожу совместно с ГНЦ
"Физико-химический институт" им.
Л.Я.Карпова, Лаборатория структуры
полимеров, (зав. лаб. д.х.н. Чвалун С.Н.).
Дунаев Александр Александрович
Образование: высшее, Российский
Химико-Технологический Университет им. Д.И.
Менделеева, химия и технология
новых материалов.
Ученая степень: магистр
Интересы: Разумные биомиметические
материалы, супрамолекулярная химия,
молекулярная фотоника, фотохимия,
фотохромизм, сенсоры,
квантовая химия, компьютерное
моделирование
Дополнительное
образование: Спецкурс по
компазиционным материалам в РХТУ им. Д.И.
Менделеева, научная литература
О себе: Имею представление об особенностях,
характерных чертах систем, функционирующих
в нанометрическом диапазоне.
Владею квантово-химическими методами
прогнозирования супрамолекулярных
ансамблей (ab initio, молекулярная механика,
полуэмпирика)
Отличительные черты: Знание английского
языка, знание основ супрамолекулярной
химии, умение спланировать и провести
эксперимент, коммуникабельность,
усидчивость, работоспособность.
Цели в жизни: Повышение уровня знаний и
квалификации в области супрамолекулярной
химии и биомиметических
систем, защита кандидатской диссертации,
сконструировать МЭУ с энергосберегающими
свойствами: (светонакопляющий чип);
фотоуправляемую молекулярную машину с
предварительным компьютерным
моделированием устройства (универсальная
матрица: расчет- макет-
практика). Желательны обучающие курсы в
целях повышения квалификации, коммерческая
деятельность
Будучи студентом участвовал во II
Международной Конференции "Design & Synthesis
of Supramolecular Architectures", Kasan,
2002. В настоящее время выполняю НИР на
сосикание ученой степени
кандидата химических наук в рамках проекта
Миннистерства образования и науки
РФ "Университетское объединение
INTEL-OMM" и ФЦП "Интеграция" "Мультифунциональные
адаптивные
супрамолекулярные системы" совместно с
Центром фотохимии РАН (проф. Алфимов
М.В.). Принимал участие в EPA Summer School, "New
Perspectives of Photochemistry", the Netherlands,
Egmont van Zee, 2003y с устным док-ладом
и в E-MRS Meeting, "Supramolecular Chemistry
Section", May 2004y, Strasbourg, France. Заявки на
совместную работу (PhD Fellowship)
в Univ. Trois-Rivieres, Canada (prof. C.Salesse) и Amsterdam Univ., the
Netherlands (prof. A.M.Brower) по направлению
"Applied Nanophotonics". Лауреат конкурса им.
проф. Н.Н.Суворова, проводимого в рамках
ФЦП "Интеграция" и Программы 4.1
"Международное Научно-техническое
сотрудничество" Проекта Министерства
Образования и Науки РФ по теме
"Молекулярные материалы в нанотехнологиии",
среди студенческих и аспирантских научных
работ, по разделу "Компьютерное моделирование
и дизайн молекулярных
ансамблей".
Спицын Александр Николаевич
Образование высшее, РХТУ им.
Д.И.Менделеева, технология органического
синтеза.
Ученая степень: мнс
Интересы: Комбинаторные органические
материалы, разумные органические
материалы, элементоорганические
соединения, самоорганизация,
адаптивные мультифенкциональные системы,
биологически активные гетероциклы,
средства доставки лекарственных
веществ.
Где учусь/работаю: РХТУ им. Д.И.Менделеева,
МКЛ "Молекулярные материалы", нс
Владею основными понятиями, комбинаторным
синтезом наноматериалов.
Хочу защитить диссертацию на соискание
ученой степени кандидата химических наук и
работать в области
комбинаторного синтеза
наноматериалов, создать самособирающуюся
систему функциональных
строительных блоков, с контролируемым
высвобождением лекарственного
вещества (Puzzle Sandwich) для
практического использования.
Стажировался в Nijmegen Catholic Univ., the Netherlands, Centre of Supramolecular Design and Synthesis (prof. R.J.M.Nolte) в 1998-1999 гг. Работаю в рамках Международных проектов с Японией, Францией, Голландией в соответствии с Программами Министерства образования и науки РФ "Экспортные технологии и международное научно-техническое сотрудничество" и ФЦП "Интеграция", получение разумных молекулярных материалов. Участвовал в ряде международных конференций высокого уровня: Euresco (1997-2002гг), FECHEM (1999, 2000, Англия, Швеция), TRAMECH (Франция).
Самоорганизующиеся биоинспирированные полимеры для получения оптических наносенсеров
Предлагается разработка пленочных оптических сенсоров по технологии LB и/или SAM на действие УФ и видимого излучения, pH, температуры, слабых электротоков с визуальным изменением окрашивания или свечения (люминесценции), функционирующих в наноразмерном диапазоне. Рабочей основой являются полиаминокислоты (ПАК), модифицированные карбоцианиновыми красителями и гетероциклическими люминофорами, в том числе, некоторыми биолюминофорами. Проект включает комбинаторный синтез, рассмотрение условий наведенной самоорганизации – формирование моно- и мульти сслоев (LB или SAM), изучение поверхостных и оптических свойств методами SPM, UV, Stark, IR – WAXS, SAXS спектроскопииж исследования процессов внутренней реорганизации под действием УФ, видимого, лазерного облучения, pH, температуры, слабых электротоков и отдельных типов химических реагентов (в случае биолюминесцентных меток). Для комплексного рассмотрения процессов самоорганизации/реорганизации будут применены методы математического моделирования и компьютерного дизайна. Сенсорные молекулярные материалы представляют интерес для применения в молекулярной наноэлектронике, аэрокосмических разработках, экологии.
Выполнение Проекта основано на комплексном подходе к созданию сенсорных молекулярных материалов, включающем 1)химический и супрамолекулярный синтез-методы полимерной органической и пептидной химии, аналитические методы идентификации целевых соединений. 2) методы коллоидной химии и химии поверхностных явлений, с применением принципов управляемой (индуцированной) самоорганизации (LB и SAM); 3) физико-химические методы исследования поверхностей (в том числе жидко-кристаллических доменов) – в основном оптической микроскопии и механические; 4) физико-химические методы исследования сенсорики полученных пленочных структур и их поведения на различных подложках и в различных средах, с применением электрических, оптических, люминесцентных измерений; 5) для математического моделирования будет использован квантово-химический анализ электронной структуры отдельных макромолекул, их фрагментов и ансамблей. Оригинальным подходом в указанных разработках является метод получения регулярных стержнеподобных полимеров a-спиральной конформации невысокой ММ (~6000), способных самособираться в цилиндричееские гексагонально упакованные ансамбли за счет нековалентных взаимодействий, главным образом, боковых заместителей (ковалентно присоединенных) и свободных функциональных групп. Управляемая самоорганизация даст возможность получать ансамбли, которые даже в области малых давлений (технология LB) способны к самоорганизации высшего уровня (до нескольких десятков молекул в ансамбле) с хорошо выраженной мультиспиральной структурой. Такие динамические агрегаты реверсивно реорганизуются под действием слабых внешних факторов и могут являться предметом целенаправленного получения материалов со специфической чувствительностью (сенсорикой). Пионерским предложением является использование некоторых биолюминесцентных фрагментов для получения люминесцентных сенсоров на pH, действие некоторых токсинов (продуктов распада азотистых соединений) возможно, на слабое g-излучение (в присутствии Со60). Самым многообещающим результатом может быть появление оптических наносенсоров, работающих в зеленой области видимого спектра, что является приоритетом на сегодняшний день как для электропроводящих, так и для светоиспукающих материалов. Общим для всего Проекта является моделирования природных явлений и сенсорики на искусственных доступных объектах, максимально приближенных к естественным.
Общий план работ на 2004-2006 гг.
1)Комбинаторный синтез и идентификазия производных электрохромов, люминофоров, полиаминокислот/полипептидов (ПП: n-Glu, n-Lys, n-Trp). Сентябрь 2004 – Сентябрь 2005.2)Изучение индуцированной самоорганизации ПП/хромофор физико-химическими методами. Январь 2005 и математическое моделирование процесса. Сентябрь 2006г.3)Исследование процессов организации/реорганизации под действием внешних факторов, т.е. выявление сенсорики объектов. Март 2005 – ноябрь 2005.4)Тестирование полученных объектов как материалов для наносенсоров (МЭУ). Май 2005 – ноябрь 2005.5)Коммерческая проработка предложений и маркетинга (пользователи и интеллектуальная собственность). Январь 2005 – январь 2006.6)Макет устройства и рекомендации. Ноябрь 2005 – декабрь 2005.
Оценка экономической эффективности:1)а) Электрохромные отрезающие оптические фильтры. Использование ультра тонкого покрытия на промышленных полимерах (стеклах) с определенными оптическими градиентами может в несколько раз удешевить их производство (аэрокосмические изделия); б) электропроводящие элементы МЭУ-плотность элементов 106-1010см2; проработка рыночной стоимости в отсутствии аналогов может быть только приблизительная.2)Люминесцентные сенсоры на рН по цене могут быть сопоставимы или ниже по сравнению с существующими (использование в подводных аппаратах) за счет уменьшения габаритов. Возножно применение как в жидких, так и в газообразных средах. Предлагается для целей молекулярной электроники и экологии (контроль состояния жидкостей; возможный контроль воздуха – чувствительность к концентрациям продуктов щелочного характера должна быть установлена).
Люминесцентные сенсоры с биолюминесцентными фрагментами требуют специальной маркетинговой проработки. Коммерческий спрос на подобные материалы очень высок (Япония, США, Мексика, Индия, Германия). Возможное применение в глубоководной технике и медицине как средства диагностики.
Сырьё: глутаминовая кислота, лизин, триптофан – Производство Хим-фарм завода им. Войкова, Москва. Карбоцианиновые красители – производство завода фотоматериалов г. Шостка; модификация красителей – АО Химфотопроект; Технологическая доработка – ИФП им. Лукина, Зеленоград и Красногорский оптико-механический завод.Люминофоры – флуоресциин, родамин – Российского производства; люциферин, динофлаг, варгулин, целентеразин – заказные импортные реагенты (Sigma).
Преимущества проекта.
Одним из важнейших направлений нанонауки и технологии является “сенсорная технология”, основанная на сочетании новейших достижений по созданию сверхчувствительных наноразмерных материалов, и конструирования схем разнообразных микроустройств, высокоскоростного разрешения достаточной степени надежности. Особое значение приобретают материалы и устройства, приближающиеся по свойствам и функциям к естественным объектам, которые обладают самой высокой чувствительностью и адоптацией к окружающей среде (Sensor Letters, ed. C.A. Grimes, 2004, v.2, ASP, N-J). В этой связи всесторонние интенсивные исследования проводятся в контексте самоорганизующихся, самовосстанавливающихся “здоровых” (“robust”) систем, способных к иерархическому упорядочению от нано- до мезоскопических структур (R.A. Marcus, Nobel Prizer, Encyclopedia of Sensors, 2004, 1, 78-80, ASP). Материалы, основанные на супрамолекулярной иерархической архитектуре динамичны, способны к внутре- и межмолекулярным перестройкам, отзывчивы на различные внешний стимулы, т.е. обладают высокими сенсорными свойствами. Разработки по созданию оптических сенсоров постоянно востребованы мировым рынком интеллектуальной собственности и производством высокотехнологичной продукции (MRS Bulletin, 2003, 28, 5). Специальное внимание уделяется разработке электропроводящих плёнок и покрытий, способных менять цвет под действием электротока. Органические проводники представляют огромный интерес для использования их в конструировании гибких (мягких) транзисторов и окрашенных дисплеев. До последнего времени не были разработаны прозрачные электропроводящие полимеры зелёного цвета, и только недавно американские учёные сообщили о подобных полученных результатах (M.M. Gershenson, Science, 2004, 303, 1644; Chemical and Engineering News, 2004, 15, 7). С другой стороны, в аэрокосмических аппаратах обычно используются покрытия с продольной проводимостью, поэтому получение поперечной проводимости в электрохромных полимерах является важной задачей. В мультислойных самоорганизующихся структурах поперечная электропроводимость была впервые отмечена японцами для полимеризующихся ацетиленовых производных (H. Tamura, N. Mino, K. Ogava, Thin Solid Films, 1989, 179, 33-39). Российскими авторами позже были получены плёнки переменной оптической плотности при поперечном прохождении электротока (G.V. Popova, A.R. Korigodski, N. Matveeva, Preparation and Properties of Electrochromic Polymers for Light Sensitive Films, Proc. PAT95 Pisa, Italy, June 1995, 351). Электрохромные полимерные сенсоры и датчики являются приоритетными разработками многих фирм и компаний – Phillips, Mitsubishi, IBM, HP и др. Широкомасштабное финансирование поддерживает фундаментальные исследования по созданию электросенсорных наноразмерных материалов на основе самоорганизующихся наноразмерых систем (Inf. Bull. of EU, December 2003; EU Program “SONS” 2003-2006 г, NATO Science and Society Newsletter, 2003, 65).
Люминесцентные наноустройства также лидируют на мировом рынке как объекты энергосберегающих технологий. Учитывая тот факт, что люминесцентные белки достаточно известны в живой природе, многие исследователи пытаются получить биоинспирированные материалы со сходными свойствами, хотя механизм действия изначальных люминесцентных белков до конца не выяснен (Recombinant Photoproteins in the Design of Binding Assays, W.T. Low, N. Akmal, A.M. Usmani eds., Marceil Dekker Inc., N-J, 2002; S.K. Deo, S Dounert, Luminescent Proteins: Application in Drug Discovery and in High Throughput Analysis, Special Issue of Freserins, J. of Analyt. Chem. 2001, 369, 258-266). Сенсоры, основанные на излучении, применяются для подводных работ и исследований (C.Boller, Smart Structure, current technology, Aerospace, 2002, 3; M.Williams, PCWorld, Next generation Displays Covering Soon, 2002, 04.03), достаточно интересным является их конструирование для измерения температуры. Тем не менее не решенной задачей остается получение сенсорных люминесцентных материалов на изменение рН среды и определение токсичных веществ (Scanning and Optimization of Luminescent Materials and Org. Light Emitting Devices, MRS Bulletin, 2002, 27, 309-315; C.M. Gieber, Nanoscale Science and Technology: Building a Big Future from Small Things, MRS Bulletin, 2003, 28, 7, 486-491). Достаточно обещающими направлениями в этой области может быть получение биополимерных материалов, содержащих люминофоры как естественного, так и искусственного происхождения. Кроме того, учитывая значительный опыт российских учёных по изучению биолюминесценции (Лабас Ю.А., Черданцев В.Г., Глухова Е.Н. Журн. Общ. Биол., 2000, 61, 6, 616-637), а также обобщающие результаты мировых достижений (Nature, 2003, 02, Biolight), можно предвидеть прогресс в создании биоинспирированных сенсорных материалов и устройств. Предлагаемый нами проект, отвечает всем требованиям современной нанонауки, её конъюнктуре и потребностям рынка. Возможен результат на опережение.
11. Изучение сенсорных свойств модифицированных полиаминокислот (ПАК) в различных супрамолекулярных фазах и на границе раздела фаз проводится в Межкафедральной научной лаборатории “Молекулярные материалы” на протяжении ряда лет. Комбинаторный синтез органических биополимеров привел к созданию коллекции комбинаторных элементов, разработке общих подходов и методологий синтеза структур различной геометрии – линейной, циклической, цикло – линейной – позволяющих целенаправленно осуществлять построение ансамблей в виде лент, связок, жгутов, бочкообразных. Совместно с Институтом физических проблем им. Лукина, Зеленоград и ИК РАН им. Шубникова исследуется структура монослоев на поверхности раздела фаз и иерархические процессы самоорганизации. Экспериментально впервые было показано наличие иерархической организации люминесцентных ПАК, самоорганизующихся в жгуты из двойных спиралей за счет комплексного взаимодействия нековалентных связей и подвергающихся обратимой реорганизации под действием температуры и рН среды, что привело к созданию люминесцентной ультратонкой пленки, чувствительной к изменению рН как в жидкостях, так и в парах. Теоретическое подтверждение молекулярной архитектуры было проведено методами квантовой химии (оптимизация начальной и промежуточной структуры). Образование Н – агрегатов в монослоях полиглутаминовой кислоты, содержащей карбоцианиновые красители, также дало возможность управления реверсивными кооперативными перестройками ансамблей с продуцированием пленочного термосенсера в диапазонах температур от +30 до +80°С в шкале цветности от 500 до 600 нм. Количество циклов составило более 800 без заметной диструкции и старения объекта. Значительные успехи были достигнуты при получении тонкопленочных отрезающих электрофильтров переменной оптической плотности (в сотрудничестве с АО “Химфотопроект” и Красногорским опто – механическим заводом). Впервые была обнаружена как продольная, так и поперечная электропроводимость (I=0,3 А) в послойных покрытиях (l=12А°) на поликарбонате со специальными оптическими градиентами. Изменение цвета покрытия от оранжевого до бесцветного могло наблюдаться визуально при допировании системы молекулярным иодом. Необратимое изменение оптической плотности ультратонкого слоя на кварце было обнаружено при экспозиции образцов под УФ – излучением, при этом поверхность пленки не разрушалась, обработка хлороформом приводила к эффекту маски: для биополимеров, содержащих карбоцианины, засвеченная область оставалась без изменения после удаления окрашенного слоя, т. е. можно оценивать сенсорную активность таких биополимеров для конструирования позитивного фоторезиста. Триптофан – содержащие ПАК реагировали как на УФ, как и на γ-излучение (Со60), это также может привести к специфическим наносенсорам. Новаторские результаты были получены на краун-эфиросодержащих ПАК, которые могут быть использованы как сенсоры и/или наносорбенты целого ряда металлоионов. Циклопептиды также комплексуются с металлоионами и могут быть использованы при конструировании элементов молекулярных машин (ротаксановые переключатели). Ряд направлений разрабатывался по совместным проектам с Германией, Hannover Univ., Inst. Macromol. Chem. (prof. H.Menzel), Италией, Pisa СNR – Biophysics Inst. (prof. O.Pieroni), Японией, Osaka City Univ. (prof. I.Yonezava), Францией, Marceile Univ., Inst. Org. Chem. (prof. A.Samat), Канадой, Univ. Trois – Riviers, Inst. Photobiophysics (prof. C.Salesse)
Данные исследований отражены более, чем в 30 публикациях, были представлены на многих профильных международных конференциях высокого уровня. Ряд результатов получил награды “High light Research” Гордоновского научного комитета (2001 г), Европейского научного фонда (2002 г), Японского Общества нетрадиционных технологий (1998 г). Имеются предложения от инофирм на разработки биоинспирированных материалов для оптических наносенсоров. Во всех исследованиях принимают участие студенты, аспиранты и молодые специалисты. Заявленные участники проекта выступали с докладами на международных конференциях (Solar – 01, Egypt; Tramech – 02, Italy). Доцент Захарычев В.В. проходил стажировку по фоточувствительным системам в Германии, Potsdam Univ., Inst. of Microsystems (prof. J.Stumpe). Аспирант Марцынкевич А.М. в 2004 г. стал лауреатом конкурса им. Н.Н. Суворова “Супрамолекулярная химия и молекулярные материалы” в номинации “Комбинаторный синтез”.
Ресурсообеспечение проекта.
Коллектив обладает материальными ресурсами в рамках существующих проектов Минобразования и науки РФ (проект №275, программа 4.1), ФЦП “Интеграция”; приборной базой в кооперации с ИФП им. Лукина, Зеленоград (SPM, LB – tech) и ЦФ РАН (ЦКП). В выполнении проекта планируется регулярное участие студентов и бакалавров. С октября 2004 г. часть работы будет проводиться в Braunshweig Univ., Germany, Inst. Polymer Mat. (prof. H. Menzel). Для осуществления проекта будут привлечены ИБД “Supramolecular Hierarchy”, “Фотохромные соединения с индексами реакционной способности” (совместно с ЦФ РАН). Коллектив располагает свободным доступом к изданиям АСS, Elsevier, Pergamon Press, , получает соотносящуюся информацию European Sensor Society и International Materials Society, используется патентная проработка и регулярная взаимодействие с ассоциацией “Knowledge Foundation Inc.”, USA. Межкафедральная лаборатория “Молекулярные материалы” является структурным подразделением РХТУ им. Д.И Менделеева и пользуется всеми правами, отраженными в уставе РХТУ им. Д.И Менделеева.
Соотносящиеся публикации:
1. M. Khaild, E.N. Eliseeva, G.V. Popova, S.G. Yudin. Synthesis and Properties of Dyes containing Polyaminoacids for LB-films deposition. Polymer Sci., 1994,13, 36, 3, 425-428.
2. S.P. Palto, A.V. Sorokin, S.G. Yudin, G.V. Popova, M. Khaild et all. Characterrization of ordered poly-L-glutamylcarbocyanine LB-films by method of optical out of plane dichroizm, Mol. Mat. 1995, 5, 231-235.
3. G. Popova, S. Sazonov, Y. Yonezawa, T. Sato, T. Kunizawa. NIR-dyes incorporated to Protein Models. NATO ARW “Synthesis, optical Properties and Application of NIR-dyes in High Technology Field, ed. S. Daehne, Kluwer Acad. Publ., Boston-London, 1997.
4. T. Kunizawa, T. Sato, Y. Yonezawa, G.V. Popova. Prefered conformation of the H-Aggregate of Thiocarbocyanine Dye having meso-Aminogroup in Chitozan Films. Thin. Solid. Films, 1997, 311, 267-271.
5. O. Pieroni, A. Fissi, G. Popova. Photochromic Polypeptides, Progr. Polym. Sci., 1998, 23, 81-123.
6. O. Raitman, E. Katz, I. Willner, V. Chegel, G. Popova. Photonic Transduction of a Three-State Electronic Memory and of Electrochemical Sensing of NADH by Using Surface Plasmon Resonance Spectroscopy. Angew. Chem., Int. Ed., 2001, 40, 19, 3649-3652.
7. Xu Zhong, G. Popova, V. Kireev. Polyaminoacids containing crown-ether groups. Polymer Sci., 2003, A, 5, 430-435.
8. G. Popova, Stimuli-responsive polyaminoacids for sensor Systems, Proceeding, Intelligent Materials Forum, Japan, Makkahari, Nov., 1998, O-103. Non-traditional Technologies Society, ed. 1998.
В печати:
1.С. Чжон, И.А. Крупей, Н.В. Плешкова, Г.В. Попова, В.В. Захарычев, В.П. Перевалов. Модификация L-a-полиглутаминовой кислоты ксантеновыми красителями по g-карбоксильной группе аминокислотных остатков, ЖОХ, 2004.
2.G. Popova, A. Spitsin, M. Vantsian, N. Matveeva, S. Yudin, S. Palto, Thermal and Electrothermal Sensitivity of Polyglutamic Acid with Incorporated Carbocyanine Dyes in LB-Films, Thin Solid Films, 2004 (is subbmited).
Оборудование:
УФ-спектрометр Specord UV-Vis M40, ЯМР-спектрометр Bruker AC-400, ИК-спектрометр Infrared Perkin-Elmer, люминисцентный спектрограф, реагенты, растворители. AFM, STM, LB-ванны у соисполнителей.
Высокопроизводительный роторный испаритель для наработки исходных (30000), микроячейка для измерения электропроводности в растворе для тестирования электрохромных свойств соединений (30000), пластины Silufol UV-254 для хроматографии (30000).
Данные о руководителе и основных исполнителях
Попова Галина Викторовна (анкету см. выше)
Марцынкевич Андрей Михайлович
Образование: высшее, Российский Химико-Технологический Университет им. Д.И. Менделеева, специальность-химическая технология синтетических биологически-активных веществ.
Интересы в науке: Тонкий органический синтез, супрамолекулярная химия, конструирование молекулярных материалов, оптические наносенсеры;
Увлечения: История европейских стран, электротехника, различные виды спорта;
Отличительные качества: Упорство, трудолюбие и аккуратность в работе, способность быстро обучаться при переходе на новое направление деятельности и в короткие сроки входить в курс дел новой проблемы;
Цели в жизни: первостепенная цель – получить степень кандидата наук; глобальная цель – осуществить практическое создание наносенсора;
Дополнительно: являюсь лауреатом конкурса им. Н.Н. Суворова “Супрамолекулярная химия и молекулярные материалы” в номинации “Комбинаторный синтез”, проводимой в рамках совместной программы Минобразования и Науки РФ (программа 4.1) и ФЦП “Интеграция”. Заявлен на проведение стажировки в Германии по программе “Михаил Ломоносов” (DAAD совместно с Минобразования и Науки РФ) в рамках кооперации РХТУ им. Д.И. Менделеева, МКЛ “Молекулярные материалы” и Braunshweig Tech. Univ., Inst. Polymer Mat. (prof. H. Menzel) “Electroconductive biopolymers with variable optical density”.
Захарычев Владимир Владимирович
Образование: высшее, Российский Химико- Технологический Университет им. Д.И. Менделеева, специальность-химическая технология синтетических биологически-активных веществ, Всероссийский институт промышленной собственности и инноватики, патентовед;
Научная степень: Кандидат химических наук, доцент;
Интересы в науке: Комбинаторный синтез, конструирование молекулярных материалов;
Увлечения: Тропическое плодоводство;
Отличительные качества: упорство, терпение;
Цели в жизни: осуществить практическое создание наносенсора, внедрить его в производство, защитить диссертацию на ученую степень доктора химических наук.
Дополнительно: в 2000 году находился на стажировке в Германии, Potsdam Univ., Inst. Microsystems, Lab. Photochemistry (prof. J. Stampe) по гранту DAAD для выполнения работы а рамках проекта №236 “Создание региональной сети международного сотрудничества Российских Университетов по теме – Молекулярные материалы и нанотехнологии” программы 4 Минобразования и Науки РФ. В настоящее время участвую в проекте Минобразования и Науки РФ, “Университетское объединение Intel-OMM, международное и техническое сотрудничество” совместные работы с Германией (Braunshweig Tech. Univ.) и КНР (Shanghai ECUTE).
Источник: Nanotechnology News Network
Дата: 9 июля 2004