авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |

«Министерство образования и науки Российской Федерации Московский физико-технический институт (государственный университет) ...»

-- [ Страница 5 ] --

Таким образом, высокое содержание как кальция, так и гормонов коры надпо чечников в крови матери с гипервитаминозом D в период беременности, значительно тормозит пренатальное развитие гормональной активности коры надпочечных же лез и способствует последующему снижению ее у потомков вплоть до 6-месячного возраста. Выявленные изменения, несомненно, приводят к нарушению адаптивных возможностей потомков, внутриутробное развитие которых протекало в условиях гипервитаминоза D матери во время беременности.

УДК 612. Оценка параметров восстановления клеток после комбинированного действия ионизирующего излучения и тяжелых металлов А.О. Омельченко, Е.С. Евстратова Медицинский радиологический научный центр Минздравсоцразвития России Обнинский институт атомной энергетики – филиал НИЯУ МИФИ Математическая модель пострадиационного восстановления, рассматривающая процесс восстановления как процесс уменьшения эффективной дозы, использована для количественной оценки основных параметров восстановления необратимого компонента, характеризующего долю невосстанавливаемых повреждений, и констан ты восстановления, численно равной вероятности восстановления радиационных по вреждений в единицу времени. Последний параметр аналогичен константе радиоак тивного распада и указывает долю восстанавливающихся в единицу времени клеток, 128 Н.П. Сачивкина способных к репарации. Анализ литературных данных показал, что в большинстве случаев радиочувствительность клеток при комбинированных воздействиях повы шается за счет увеличения доли необратимо пораженных клеток, в то время как константа восстановления меняется в незначительной степени. Единственным исклю чением являются соли тяжелых металлов, которые уменьшают вероятность восста новления клеток. Делается вывод о перспективности одновременного использования модификаторов радиочувствительности, дифференциально влияющих на необрати мый компонент радиационного поражения и константу восстановления.

УДК 546. Участие свечения Вавилова—Черенкова в биологическом действии ионизирующих излучений Пшегоцкая Е.С., Кривова А.А.

Обнинский институт атомной энергетики – филиал НИЯУ МИФИ В соответствии с традиционной точкой зрения, радиобиологические эффекты, ин дуцируемые ионизирующим излучением, обусловлены главным образом ионизаций молекул, а роль возбуждений молекул в проявлении биологических эффектов явля ется пренебрежимо малой. При этом биологическое действие ионизаций не может быть ослаблено в пострадиационный период под влиянием видимого света, кото рое оказывает значительный защитный эффект при облучении биологических объ ектов ультрафиолетовым (УФ) излучением. Известно, что УФ-излучение возникает параллельно с облучением ионизирующим излучением за счет свечения Вавилова Черенкова заряженных частиц, движущихся со скоростью, превышающей скорость света в данной среде. В нашей работе простая математическая модель применена для оценки дозы УФ-излучения, сопровождающего действие ионизирующего излучения.

Показано, что при облучении клеток, гиперчувствительных к УФ-излучению, вклад возбуждений молекул в летальное действие ионизирующих излучений может быть сопоставимым с вкладом ионизаций.

УДК 616+579. Разработка технологии получения препарата микробного происхождения для использования при санации родовых путей женщин с кандидозным вагинитом Н.П. Сачивкина Российский университет дружбы народов Кандидозный вагинит является одной из наиболее частых патологий, встречаю щихся в гинекологической практике. Достаточно отметить, что около 75% женщин за всю жизнь имеет хотя бы один эпизод кандидозного вагинита. В ряде случаев он протекает как рецидивирующая инфекция и трудно поддается лечению. Применение антимикотических препаратов не всегда оказывается успешным, поскольку хрониза ция инфекции может сопровождаться формированием лекарственной устойчивости возбудителя. Это обстоятельство определяет актуальность поиска альтернативных средств терапии данной болезни.

Для изучения антимикотического действия выбран фермент микробного проис хождения литиказа, продуцирующийся Micrococcus luteus. Литиказа способна раз рушать один из основных структурных элементов клеточной стенки дрожжеподоб ных грибов углеводную часть маннопротеинового комплекса. Доказан фунгицид ный и фунгистатический эффект литиказы. Установлено, что возбудитель вагиналь Разработка технологии получения препарата микробного происхождения для использования при санации родовых путей женщин с кандидозным вагинитом ного кандидоза, подвергшийся действию литиказы, теряет способность адгезировать ся на вагинальном эпителии, но остаётся способным коадгезироваться с лактобакте риями. Кандиды, обработанные литиказой, активнее фагоцитируются и становятся доступными действию лизосомных ферментов макрофагов. Под действием литиказы происходит нарушение структуры клеточной стенки, что способствует образованию проростковых трубок без индукции протеиназ. Предложена оригинальная модель ре цидивирующего вагинаньного кандидоза, адекватная вагинальному кандидозу жен щин. В опытах in vivo доказан терапевтический и противорецидивный эффект лити казы.

Литература 1. Сачивкина Н.П., Кравцов Э.Г., Васильева Е.А., Анохина И.В., Далин М.В. Неко торые особенности патоморфогенеза Candida albicans // Бюллетень московского общества испытателей природы Физиология и генетика микроорганизмов в при родных и экспериментальных системах. 2009. Т. 114, № 2. С. 189–190.

2. Сачивкина Н.П., Кравцов Э.Г., Васильева Е.А., Далин М.В. Изучение антими котической активности литиказы // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2009. Т. 148, № 8. С. 180–183.

130 Д.А. Овсянников, М.Ю. Попов, С.Г. Буга, Р.Л. Ломакин, В.В. Аксененков, Е.В. Татьянин, А.Н. Кириченко, В.Д. Бланк Секция химической физики УДК 538. Транспортные свойства Ge, нанофрагментрированного и модифицированного фуллереном C60.

Д.А. Овсянников1,2, М.Ю. Попов, С.Г. Буга2, Р.Л. Ломакин2, В.В. Аксененков2, Е.В. Татьянин2, А.Н. Кириченко2, В.Д. Бланк 1 Московский физико-технический институт (государственный университет) 2 Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов Получены образцы наноструктурированного германия и германия, нанофрагмен трированного и модифицированного фуллереном C60, и исследованы их транспорт ные свойства (электропроводность, концентрация носителей зарядов и электропро водность).

Для получения наноразмерных структур исходные вещества (нелегированный германий и фуллерен C60 ) измельчались в планетарной мельнице. После чего поро шок спрессовывался в таблетку. Все операции проводились в аргоновой атмосфере.

Затем полученный порошок спекался в камере горячего прессования при давле нии 4 кбар и температуре 500 °C. Средний размер нанокристаллов Ge спеченных образцов, определенный по рентгеноструктурным данным и на основании исследо ваний, проведенных в просвечивающем электронном микроскопе (ПЭМ), составлял 20–30 нм в зависимости от концентрации фуллерена (которая варьировалась от до 9 объемных %). В полученных нанокомпозитах фуллерен сохраняется, что под тверждается исследованием спектров комбинационного рассеяния света. При этом, как показывают данные ПЭМ, молекулы C60 распределены между нанокристалла ми Ge, образуя монослои фуллерена, как наблюдалось ранее для нанокомпозитов с фуллереном на основе Bi2 Te3, Al и Cu [1] [3].

Исследования эффекта Холла показали, что исходный нелегированный высокоом ный германий имел электронный тип проводимости. Концентрация носителей заряда в исходном образце составляла 1014 см3. В результате наноструктурирования образ цы меняли тип проводимости с электронной на дырочную. При этом наблюдалось существенное увеличение концентрации носителей заряда до 1018 см3. Изменение концентрации носителей заряда приводит к существенному изменению проводимо сти. Так, сопротивление исходного германия 11 Ом·см, а в наноструктурированных образцах 0,1-1 Ом·см в зависимости от концентрации C60.

Литература 1. Popov M., Buga S., Vysikaylo Ph., Stepanov P., Tatyanin E., Medvedev V., Denisov V., Kirichenko A., Aksenenkov V., Skok V., Blank V. C6 0-doping of nanostructured Bi-Sb-Te thermoelectrics // Phys. Status Solidi. A. 2011. P. 1–7.

2. Medvedev V.V., Popov M.Y., Mavrin B.N., Denisov V.N., Kirichenko A., Tat’yanin E.V., Ivanov L.A., Aksenenkov V.V., Perlov S.A., Lomakin R. and Blank V.D. Cu– C6 0 nanocomposite with suppressed recrystallization // Applied Physics. A: DOI:

10.1007/s00339–011–6544–4 (2011).

Электропроводность нанофрагментированного и модифицированного фуллереном алюминия 3. Popov M., Medvedev V., Blank V., Denisov V., Kirichenko A., Tat’yanin E., Aksenenkov V., Perlov S., Lomakin R., D’yakov E. and Zaitsev V. Fulleride of aluminum nanoclusters // Journal Applied Physics. 2010. 108. P. 094317.

УДК 538. Электропроводность нанофрагментированного и модифицированного фуллереном алюминия А.А. Замешин1,2, М.Ю. Попов1, В.В. Медведев1, С.А. Перфилов1, Р.Л. Ломакин1, С.Г. Буга1, В.Н. Денисов1, А.Н. Кириченко1, Е.А. Скрылева3, Е.В. Татьянин1, В.В. Аксененков1, В.Д. Бланк 1 Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов 2 Московский физико-технический институт (государственный университет) 3 НИТУ Московский институт стали и сплавов В данной работе исследована электропроводность нанофрагментированного алю миния, модифицированного фуллереном C60, показана возможность оптимизации электрических и механических свойств такого материала. Ранее [1] было показано, что в таком материале молекулыC60 располагаются по границам кристаллитов Al. С использованием дополнительных предположений о распределении C60 на поверхно сти была предложена модель электропроводности такого материала, учитывающая отдельно наличие множества границ в образце (по модели Маядаса Шатцкеса) [2] и модификацию этих границ фуллереном. Получены и исследованы образцы с различ ными массовыми долями C60 и размерами алюминиевых кристаллитов, определены средний размер кристаллитов, электропроводность и твердость этих образцов. Про ведено сравнение теоретической модели с экспериментальными данными. Модель хо рошо согласуется с экспериментом. Показано, что твердость алюминия может быть повышена в 5 раз при сохранении электропроводности на уровне 0,85 от значения исходного (поликристаллического) сверхчистого алюминия. Исследования структу ры материала методами рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и спектро скопии комбинационного рассеяния показывают наличие ковалентных связей между алюминием в кластерах и молекулами C60 и согласуются с предложенной оболочеч ной моделью.

Литература 1. McSkimin H.J., Andreatch P. Jr., and Glynn P. The elastic stiness moduli of diamond // J. Appl. Phys. – 1971. – V. 43, N 3. – P. 985–987.

2. Lang J.M., Jr. and Gupta Y.M. Experimental determination of third-order elastic constants of diamond // Phys. Rev. Letters. – 2011. – V. 106. – P. 125502.

132 Д.Р. Стрельцов, Н.А. Ерина, А.В. Гусев, К.А. Маилян, А.В. Пебалк, С.Н. Чвалун УДК УДК 539.232:539.25:541. Морфология поверхности, структура и электропроводность тонкопленочных нанокомпозитов поли-п-ксилилен — серебро, синтезированных методом криохимического синтеза Д.Р. Стрельцов1, Н.А. Ерина2, А.В. Гусев3, К.А. Маилян3, А.В. Пебалк4, С.Н. Чвалун 1 Институт синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова РАН 2 Brucker Nano Inc, Santa Barbara, USA 3 Институт теоретической и прикладной электродинамики РАН 4 Научно-исследовательский физико-химический нститут им. Л.Я. Карпова Метод криохимического синтеза является перспективным методом формирования тонкопленочных нанокомпозитов с включением в полимерную матрицу наночастиц металла или полупроводника. Для этого на подложку, охлажденную до температур кипения жидкого азота, совместно осаждают пары мономера и металла (полупровод ника), после чего в процессе медленного нагревания конденсата происходит полиме ризация мономера, при этом полимерная матрица препятствует агрегации наноча стиц в более крупные кластеры. Данный метод позволяет получать нанокомпозиты с контролируемым размером наночастиц размером до 2 нм с узким распределени ем по размерам, равномерно распределенных в полимерной матрице. Полимерная матрица не только стабилизирует наночастичы, характер взаимодействия полимера с наночастичами во многом определяют структуру нанокомпозита, пространствен ное распределение в нем наночастиц. С другой стороны, даже относительно малое содержание наночастиц (порядка единиц объемных процентов) может существенно изменить фазовое поведение, структуру, диэлектрические и механические свойства полимерной матрицы.

В данной работе методами рентгеновского рассеяния и сканирующей зондовой микроскопии исследованы структура, морфология и локальные механические свой ства нанокомпозитов поли-п-ксилилен серебро с содержанием серебра до 12 об.

%. Образцы обладали гранулярной морфологией, причем содержание металла суще ственно влияет на морфологию полимерной матрицы, размер и концентрацию поли мерных гранул. Отжиг образцов приводит к заметному увеличению размеров нано частиц серебра, причем в образцах с содержанием металла до 6 об. % наночастицы локализуются в изолированных областях вокруг полимерных гранул;

при концентра ции металла выше 8 об. % данные области начинают перекрываться и образовывают непрерывный кластер. Эти данные позволяют объяснить различные температурные зависимости электрического сопротивления нанокомпозитов с низким (до 6 об. %) и высоким (свыше 8 об. %) содержанием серебра.

На основании полученных данных предложена модель формирования наноком позитов, синтезированных методом криохимического синтеза Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Президента РФ для под держки молодых ученых кандидатов наук МК-4445.2011.3.

Исследование механизмов десорбции и ионизации в источнике атмосферной десорбционной ионизации электрораспылением методом лазерно-индуцированной флюоресценции УДК 541.1+537.521. Исследование механизмов десорбции и ионизации в источнике атмосферной десорбционной ионизации электрораспылением методом лазерно-индуцированной флюоресценции Л.И. Левицкий1,2, R.J. Nieckarz3, В.Е. Франкевич3, Т.Ю. Перлова1, П.Н. Сагуленко3, А.Ю. Агапов1, И.А. Тарасова1, R. Zenobi3, М.В. Горшков 1 Институт энергетических проблем химической физики РАН 2 Московский физико-технический институт (государственный университет) 3 Eidgenossische Technische Hochschule Zurich, Sweiz Десорбционная ионизация нелетучих соединений, нанесенных на твердую поверх ность, при взаимодействии с поверхностью потока электрораспыления является од ним из новых методов получения ионов при атмосферном давлении. В англоязычной литературе метод получил название Desorption Electrospray Ionization (DESI) и рас сматривается как один из наиболее перспективных способов определения содержа ния веществ на поверхности, не требующий пробоподготовки. Согласно устоявшимся представлениям, ионизация высокомолекулярного образца в источнике DESI проис ходит по механизму, схожему с ионизацией методом электрораспыления (ESI), когда образец, нанесенный на подложку, растворяется в потоке распыляемого раствори теля, падающем на подложку и десорбируется с поверхности вместе с заряженны ми отраженными каплями растворителя. В этом случае ионизация исследуемого вещества (как правило, протонирование при использовании водно-метанольных рас творителей) является результатом многостадийного процесса испарения заряженных капель в газовой фазе. Однако считается, что для низкомолекулярных соединений образцов может доминировать механизм химической ионизации при атмосферном давлении, когда происходит либо перенос заряда от капель растворителя к образцу, сорбированному на поверхности, либо в результате газофазной ионизации при ис парении образца с поверхности [1]. Метод лазерно-индуцированной флюоресценции (ЛИФ) позволяет дифференцировать агрегатные состояния красителей определен ного типа, и соответственно определять фазовое состояние таких веществ в процессе их десорбциии с поверхности. В случае прямого испарения с поверхности они будут находиться в газообразном состоянии, в то время как при механизме десорбции, ос нованном на захвате каплями растворителя, они будут находиться в жидкой фазе.

Целью данной работы была реализация метода ЛИФ для определения механизма де сорбцииионизации в атмосферном источнике DESI. В качестве флюоресцентных ве ществ в работе использовались родамин 6G и pH-чувствительный краситель SNARF 4F.

Для разработанного источника DESI была реализована пневматическая поддерж ка потока с поддержкой струи электрораспыления газом-носителем. Флюоресцент ные красители наносились на подложки, изготовленные из разных материалов, вклю чая диэлектрики. В качестве растворителя был использован метанол. Настройка чув ствительности системы возбуждения и детектирования проводилась путём профи лирования распыляемого потока метанольного раствора родамина 6G, создаваемого источником ESI. В контрольных экспериментах с источником ESI регистрировались сигналы флюоресценции родамина 6G как в жидкой, так и в газовой фазе.

В работе была исследована зависимость эффективности ионизации родамина 6G в источнике DESI при разных температурах нагрева подложки с образцом и давле ния подаваемого газа. Было обнаружено, что в отсутствие нагрева поверхности не 134 Л.И. Левицкий, А.Ю. Агапов, И.А. Тарасова, М.В. Горшков регистрируется флюоресценция ни газофазной, ни сольватированной формы родами на 6G, а при нагреве поверхности появляется и нарастает сигнал, соответствующий сольватированной форме. Этот факт мог бы свидетельствовать в пользу электро спрейного механизма десорбции с захватом образца каплями растворителя, од нако, флюоресценция жидкофазного родамина 6G наблюдалась и в отсутствие элек трораспыляемого потока растворителя в условиях нагрева поверхности и одновре менномго воздействиия на поверхность потоком газа (азот). Очевидно, что в данном случае наличие газового потока требуется только для транспортировки испаряюще гося образца к точке детектирования. Полученные результаты позволяют сделать вывод, что десорбция родамина 6G в источнике DESI происходит в результате ис парения образца с поверхности и не является следствием взаимодействия образца с потоком электрораспыляемого растворителя. Следует отметить, что при использова нии диэлектрической подложки (тефлон) включение электрораспыления вызывало усиление флюоресценции жидкофазного родамина 6G, в то время как для металличе ской подложки такого усиления сигнала зафиксировано не было. Предположитель но, в зависимости от материала подложки, десорбция образца может происходить не только в результате испарения образца с поверхности, но также через захват молекул образца каплями электрораспыляемогоспрейного растворителя.

Работа выполнена при поддержке РФФИ №09-08-00633, 11-04-00515 и Российско Швейцарской программы научно-технического сотрудничества.

1. Takats Z., Wiseman J.M., Cooks R.G. Ambient mass spectrometry using desorption electrospray ionization (DESI): instrumentation, mechanisms and applications in forensics, chemistry, and biology // Journal of Mass Spectrometry. Oct. 2005.

V. 40, № 10. P. 1261–1275.

УДК 541.1+537.521. Исследование механизмов образования ионов низкомолекулярных веществ методом десорбционной ионизации электрораспылением Л.И. Левицкий2, А.Ю. Агапов1, И.А. Тарасова1, М.В. Горшков 1 Институт энергетических проблем химической физики РАН 2 Московский физико-технический институт (государственный университет) Представлены результаты разработки источника атмосферной ионизации на ос нове технологий десорбционной ионизации под действием электрораспыления (ДИ ЭР, DESI) для малогабаритного гибридного масс-спектрометра ионного циклотрон ного резонанса с преобразованием Фурье. Для установления механизмов ионизации был проделан ряд экспериментов по зависимости эффективности ионизации образ цов в созданном источнике от различных экспериментальных параметров (состав растворителя, температура подложки, напряжение на капилляре источника элек трораспыления и др.). В качестве образцов использовались низкомолекулярные со единения и фармацевтические препараты c массами от 150 до 400 Да. В отличие от традиционных источников ДИЭР, созданный источник работал без системы подачи газа-носителя. Предположительно, это конструктивное отличие приводит к реализа ции принципиально различных механизмов десорбционной ионизации в созданном источнике. Полученные результаты позволяют сделать вывод о преобладании меха низма ионизации электрораспылением с образованием монопротонированных ионов низкомолекулярных веществ в источнике ДИЭР без системы поддержки струи соль вента, когда заряженные капли распыляемого растворителя захватывают молекулы Влияние стереорегулярности пропиленовых звеньев и микроструктуры цепи этиленпропилендие новых эластомеров на совмещение с цис-1,4-полиизопреном и свойства сшитых смесей образца, испаряющиеся с поверхности подложки, а также о сопутствующем процессе атмосферной химической ионизации низкомолекулярных соединений в газовой фазе 1. Также авторами была реализована конструкция источника ДИЭР с системой по дачи газа-носителя, чтобы проверить возможность реализации атмосферной десорб ционной ионизации по механизму газофазной ионизации, происходящей в результа те испарения молекул образца с поверхности, наряду с десорбционной ионизацией посредством сталкивающихся с поверхностью быстро-летящих заряженных капель сольвента и образованием полипротонированных ионов.

Работа выполнена при поддержке РФФИ, грант №09-08-00633-а.

Литература 1. Агапов А.Ю., Левицкий Л.И., Даштиев Н.З., Горшков М.В., Тарасова И.А. Ат мосферный источник десорбционной ионизации под действием электрораспыле ния для малогабаритного масс-спектрометра ионного циклотронного резонанса // Масс-спектрометрия. 2011. Т. 8, № 2. С. 82.

УДК 541.64.539. Влияние стереорегулярности пропиленовых звеньев и микроструктуры цепи этиленпропилендиеновых эластомеров на совмещение с цис-1,4-полиизопреном и свойства сшитых смесей Михайлов И.А., Ливанова Н.М., Михайлов И.А., Андриасян Ю.О., Попов А.А.

Институт биохимической физики им. Н.М. Эммануэля РАН Исследованы особенности формирования структуры сшитых смесей цис-1,4 полиизопрена (СКИ-3) с этиленпропилендиеновыми эластомерами (СКЭПТ) марок Keltan (фирма DSM, Голландия) и Royalen (фирма Uniroyal, США) и озоно стойкость совулканизатов. Озоностойкость исследовали методом релаксации напря жений в озоно-воздушной среде на релаксометре ИХФ-2 при концентрации озона 105 моль/л и различных деформациях при 30.

СКЭПТ указанных фирм различаются сомономерным составом, степенью изо тактичности пропиленовых звеньев [1], [2] и микроструктурой цепи. СКЭПТ марки Keltan имеют низкую стереорегулярность пропиленовых звеньев, а СКЭПТ марки Royalen высокую. В работах[3], [4] установлено различие в озоностойкости совул канизатов [5], [6] в зависимости от сомономерного состава СКЭПТ. Лучшую защиту обеспечивают СКЭПТ с высоким содержанием этиленовых звеньев.

Ранее установлен структурный механизм торможения озонной деструкции дие нового эластомера [5], [6]. Скорость деструкции зависит от фазовой структуры сме си, интенсивности межфазного взаимодействия, количества сшивок между компо нентами, степени сшивания озоностойкой фазы. Механизм торможения деструкции растянутого полидиена заключается в передаче напряжений в вершине растущей микротрещины на озоностойкий компонент через межфазные слои [5], [6]. Чем бо лее развит межфазный слой и больше сшивок между каучуками, тем он прочнее и меньше вероятность микрорасслоения фаз при деформировании. При образовании взаимопроникающих полимерных сеток скорость деструкции минимальна.

В настоящей работе установлено, что скорость озонной деструкции совулкани затов СКИ-3 со СКЭПТ также зависит от стереорегулярности пропиленовых мик роблоков. При высоком содержании пропиленовых звеньев с повышенной стерео 136 А.В. Писарева, Р.В. Писарев, Ю.А. Добровольский регулярностью (фирма Uniroyal ) значительно ухудшается совмещение каучуков, что приводит к снижению озоностойкости даже в случае низкой вязкости по Муни.

Исследовано влияние на совмещение компонентов, микроструктуры цепи СКЭПТ.

Методом ИК-спектроскопии исследована микроструктура цепей СКЭПТ (содержа ние инверсных присоединений = 2, чередующихся звеньев = 3, этиленовых и изотактических пропиленовых микроблоков длиной более 5 звеньев 5, 5 и менее 10 10).

Лучшее совмещение наблюдается при высоком содержании этиленовых звеньев и микроблоков смешанного состава достаточно большой длины (по данным ЭПР спектроскопии [1], [2]). Однако образующийся в последнем случае межфазный слой отличается низкой прочностью, что сопровождается снижением озоностойкости с ро стом деформации растяжения.

При чередовании этиленовых и пропиленовых звеньев образуется последователь ность из трех метиленовых групп и одной группы -СН(СН3 ), которые соответствуют структуре двух полиизопреновых звеньев. Геометрическое подобие способствует об легчению совмещения [7]. Однако наличие и в том, и в другом эластомере боковых метильных групп затрудняет взаиморастворимость сегментов цепей и снижает проч ность межфазного слоя.

Литература 1. Ливанова Н.М., Карпова С.Г., Попов А.А. // Высокомолек. соед. А. 2003.

Т. 45, № 3. С. 417.

2. Ливанова Н.М., Попов А.А., Шершнев В.А., Юловская В.Д. // Высокомолек.

соед. А. 2003. Т. 45, № 5. С. 742.

3. Ливанова Н.М., Попов А.А., Шершнев В.А., Юловская В.Д. // Высокомолек.

соед. А. 2004. Т. 46, № 6. С. 1030.

4. Ливанова Н.М., Лякин Ю.И., Попов А.А., Шершнев В.А. // Каучук и резина.

2006. № 4. С. 2.

5. Фрактальная модификация континуального приближения квантовой теории ре шёточной теплоёмкости // ПЖТФ. 2010 T. 36. вып. 11. С. 98–103.

6. Ливанова Н.М., Лякин Ю.И., Попов А.А., Шершнев В.А. // Высокомолек. соед.

А. 2007. Т. 49, № 1. С. 79.

7. Кулезнев В.Н. // Высокомолек. соед. А. 1993. Т. 35, № 8. С. 1391.

УДК 544.6.018.462. Влияние влажности воздуха на протонную проводимость кристаллогидратов бензолмоносульфокислот А.В. Писарева, Р.В. Писарев, Ю.А. Добровольский Институт проблем химической физики РАН Материалы с высокой протонной проводимостью при низких температурах в по следнее время вызывают большой интерес как с точки зрения исследования фун даментальных закономерностей ионного переноса в конденсированных средах, так и в связи с перспективами их использования в твердотельных электрохимических устройствах (топливные элементы, суперконденсаторы, сенсоры) [1].

Ароматические сульфокислоты представляют собой прекурсоры для получения высокопроводящих полимерных электролитов, находящих применение в качестве Влияние влажности воздуха на протонную проводимость кристаллогидратов бензолмоносульфо кислот протонообменных мембран топливных элементов. Работ по изучению протонной про водимости индивидуальных ароматических сульфокислот мало, в отличие от поли мерных протонпроводящих электролитов. Протонная проводимость как органиче ских, так и неорганических твердых электролитов в форме кристаллогидратов, как правило, зависит от влажности окружающей среды. Знание особенностей структуры и механизма протонной проводимости в индивидуальном соединении необходимо для прогнозирования свойств получаемого протонпроводящего полимерного электроли та. Ранее нами было показано, что органические сульфокислоты [2], а также поли мерные электролиты на их основе с поливиниловым спиртом, в частности, фенол 2,4-дисульфокислоты [3], обладают высокими транспортными характеристиками.

Работы по исследованию структуры и проводимости ароматических сульфокис лот в индивидуальном состоянии продолжают активно развиваться в нашей лабора тории [4], [5]. Изучена зависимость параметров протонного переноса от влажности и температуры окружающей среды для некоторых кристаллогидратов замещенных ароматических сульфоновых кислот. Показано, что при содержании воды в них, близ кому к стехиометрии, протонная проводимость соединений составляет 1010 См·см1 при 298 К, а энергия активации проводимости 0.51.0 эВ. Впервые обнару жена экспоненциальная зависимость протонной проводимости бензолсульфокислот от влажности окружающей среды и количества сверхстехиометрической воды. По казано, что резкое увеличение проводимости до 106 104 См·см1 с возрастанием влажности сопровождается уменьшением энергии активации проводимости до 0.15– 0.3 эВ. На рисунке приведены зависимости протонной проводимости от влажности воздуха изученных сульфокислот при 298 К.

Подобный характер зависимости проводимости от влажности связан как с кон центрацией носителей заряда, т.е. с кислотностью образцов, так и количеством воды, приходящейся на сульфогруппу в определенных условиях.

Рис. 1. Зависимость протонной проводимости от влажности воздуха некоторых за мещенных бензолсульфокислот при 298 К (сокращение БСК на рис. — бензолсуль фокислота) 138 Н.М. Ливанова, И.А. Михайлов, Ю.О. Андриасян, А.А. Попов Литература 1. Писарева А.В., Писарев Р.В. Сульфосодержащие органические и органо-неорганические соединения и материалы с высокой протонной проводимостью // Альтернативная энергетика и экология. – 2008. – № 2(58). С.107–115.

2. Писарев Р.В. Строение и физико-химические свойства протонпроводящих твер дых электролитов на основе ароматических сульфокислот:

Автореферат....

канд. хим. наук. – Черноголовка, 2009. 26 с.

3. Добровольский Ю. А., Писарева А. В., Леонова Л. С., Карелин А. И. Новые про тонпроводящие мембраны для топливных элементов и газовых сенсоров // Аль тернативная энергетика и экология. 2004. № 12. С. 36–41.

4. Писарева А.В., Шилов Г.В., Карелин А.И., Добровольский Ю.А., Писарев Р.В.

Дигидрат 2-гидрокси-4-метилбензолсульфокислоты: кристаллическая структура, колебательные спектры, протонная проводимость и термическая устойчивость // Журн. физ. химии. 2010. Т. 84, № 3. С. 514–530.

5. Писарева А.В., Писарев Р.В., Добровольский Ю.А. Влияние влажности воздуха на протонную проводимость некоторых аминобензолсульфокислот // Электрохи мия. – 2009. – Т. 45, № 6. С. 740–743.

УДК 541.64.539. Влияние микроблочности структуры бутадиен-нитрильных эластомеров на совмещение их с этиленпропилендиеновыми каучуками Н.М. Ливанова, И.А. Михайлов, Ю.О. Андриасян, А.А. Попов Институт биохимической физики им. Н.М. Эммануэля РАН В работе показано, что в бинарных гетерогенных сшитых смесях бутадиен нитрильных (БНК) и этиленпропилендиеновых (СКЭПТ) эластомеров на межфаз ное взаимодействие влияет микроблочность структуры БНК, что определяет такие их свойства, как озоностойкость и ее изменение с увеличением деформации растяже ния. Марки СКН к БНКС различаются микроструктурой цепи и надмолекулярной организацией. Последовательности чередующихся транс-1.4-бутадиеновых и акри лонитрильных (АН) звеньев и микроблоки транс-1.4- изомеров бутадиена селектив но сегрегируют, формируя два типа упорядоченных образований. В макромолекулах БНКС последовательности чередующихся звеньев более длинные и упорядоченные структуры, образованные ими, крупнее, чем в СКН [1], [2].

Методом ЭПР-спектроскопии обнаружены переходы, относящиеся к группе релаксационных, связанных с образованием флуктуационных структур, образован ных транс-1,4-изомерами бутадиена [3]. Показано, что формирование сетки надмо лекулярных образований звеньев АН с сильным диполь-дипольным взаимодействием между группами CN затрудняет возможность взаимной упаковки молекул и форми рование упорядоченных структур транс-1,4-звеньев. Озоностойкость совулканизатов зависит от фазовой структуры смеси, интенсивности межфазного взаимодействия (объема, плотности межфазного слоя), количества сшивок между компонентами, сте пени сшивания озоностойкой фазы и прочности ее сетки [4], [5].

Выявлено влияние на формирование межфазного слоя содержания полярных зве ньев БНК и изомерии бутадиеновых звеньев, сомономерного состава СКЭПТ, содер жания диена, стереорегулярности пропиленовых последовательностей [6]. При высо ком содержании пропиленовых звеньев совмещение улучшается с ростом содержания Влияние микроблочности структуры бутадиен-нитрильных эластомеров на совмещение их с этиленпропилендиеновыми каучуками в полярном сополимере нарушений регулярности транс-1.4-конформеров бутадиена (1,2- и цис-1,4-звеньев).

При совмещении со СКЭПТ с низким содержанием пропиленовых звеньев и вы сокой степенью их изотактичности межфазный слой наиболее объемный и плотный.

Межфазное взаимодействие в этом случае усиливается с уменьшением полярности БНК [6]. Влияние изомерного состава бутадиеновой части сополимера не проявляет ся.

Объектами исследования являлись совулканизаты СКН-26 и БНКС-28 (содержа ние АН 26 и 28 мас. %) со СКЭПТ марки EPT-3045 фирмы Mitsui (Япония) с содержанием пропиленовых звеньев 30 мас. % с высокой степенью изотактичности, этилиденнорборнена (ЭНБ) 4 мас. %, вязкостью по Муни 45 у.е. Этот СКЭПТ выбран для минимизации влияния различий в изомерном составе бутадиеновых зве ньев в СКН-26 и БНКС-28 Использована серно-сульфенамидная вулканизующая си стема. СКЭПТ вулканизовали пероксимоном F-40 (5,5 мас. ч.). Температура вулка низации 160.

Озоностойкость исследовали методом релаксации напряжений в озоно-воздушной среде на релаксометре ИХФ-2 при концентрации озона 105 моль/л, 30 и различ ных деформациях.

Озоностойкость сшитых смесей на основе СКН-26 выше, чем с БНКС-28, особенно при возникновении непрерывной фазы СКЭПТ (содержание СКЭПТ более 30 мас.

ч.) и высоких деформациях растяжения, несмотря на то, что в СКН-26 цис-1,4- и 1,2-звеньев в 1,8 раза меньше, чем в БНКС-28.

Это объясняется различием в распределении звеньев АН по цепи. Наличие в БНКС упорядоченных структур АН звеньев с температурой распада выше 80 [3], затрудняет при температуре смешения эластомеров на вальцах (40-60 ) совмещение компонентов. При деформировании образцов затруднена ориентационная перестрой ка структуры, что ведет к возникновению локальных перенапряжений в матричном эластомере с передачей их в межфазный слой и микрорасслоением фаз. Это сопро вождается снижением эффективности защиты в смеси с БНКС-28 даже состава 55: при увеличении деформации растяжения выше 30%. В то время как в смеси с СКН 26 она на значительно более высоком уровне и снижается при большей деформации растяжения.

Литература 1. Соколова Л.В., Матухина Е.В. // Сб. статей Структура и динамика молеку лярных систем. М.: ИФХ РАН, 2008. Вып. ХV. Т. 1. С. 105.

2. Соколова Л.В., Матухина Е.В. // Высокомолек. соед. А. 2010. Т. 51, № 4.

С. 583.

3. Бартенев Г. М. // Структура и релаксационные свойства эластомеров. М.:

Химия, 1979.

4. Ливанова Н.М., Лякин Ю.И., Попов А.А., Шершнев В.А. // Высокомолек. соед.

А. 2007. Т. 49, № 1. С. 79.

5. Ливанова Н.М., Лякин Ю.И., Попов А.А., Шершнев В.А. // // Высокомолек.

соед. А. 2007. Т. 49, № 3. С. 465.

6. Ливанова Н.М. // Высокомолек. соед. А. 2006. Т. 48, № 8. С. 1424.

140 А.С. Попенко Секция молекулярной медицины УДК 577. Программный комплекс для биоинформатического анализа метагеномных данных А.С. Попенко НИИ физико-химической медицины ФМБА России Метагеномика раздел биологии, изучающий совокупность генетического мате риала, взятого из конкретной экологической ниши, т.е. геном микробиоты. Особый интерес представляет микробиота кишечника человека, т.к. она непосредственно вли яет на его метаболизм и по степени важности является практически отдельным орга ном. Нами разрабатывается программный комплекс для исследования метагеномных данных, который в дальнейшем будет доступен в виде веб-сервиса. Основной алго ритм уже создан и был опробован на данных по кишечным метагеномам, полученным в ходе работы над проектом Русский метагеном и из зарубежных исследований.

Автоматизированный программный комплекс состоит из набора модулей, соеди ненных в единый конвейер (анг. pipeline) для поточной обработки массивов данных (см. рис. 1 полученных при секвенировании ДНК-образцов из среды (метагеномных данных). Исходными данными для метагеномного анализ являются короткие нуклео тидные последовательности, риды результат секвенирования образцов ДНК. Риды отображаются на референсный набор программой bowtie. Используются два типа ре ференсных наборов: референсные геномы микробиоты человека, полученные в ходе международного проекта по исследованию микробиоты человека Human Microbiome Project для таксономического анализа, и набор доминирующих генов, взятый из дан ных европейского консорциума MetaHIT [2], для функционального анализа. По ре зультатам выравнивания подсчитываются два типа данных: суммарная длина ридов, легших на данную референсную последовательность (для подсчета уровня представ ленности референса), и процент покрытия референсного генома (используется как порог детекции).

Из этих данных создаются вектор признаков для каждого образца, которые ста тистически обрабатываются скриптами, написанными на языке R. Первым этапом образцы автоматически кластеризуются по степени покрытия с использованием ал горитма поиска k-средних и оценкой кластеризации индексом Калинского и Гараба ча. На выходе получаются группы образцов, однородных по своему генетическому составу.

Следующим этапом анализируется соответствие автоматической кластеризации характеристикам этих образцов с использованием метода главных компонент и меж классового анализа. Метод главных компонент позволяет эффективно понижать раз мерность исходных многомерных данных, выделяя направления наибольшего раз броса в них. Межклассовый анализ является логическим продолжением метода глав ных компонент, т.к. он максимизирует расстояния между образцами по тем направ лениям, по которым различия максимальны, позволяя сделать визуализацию данных более наглядной.

Программный комплекс для биоинформатического анализа метагеномных данных Наш программный комплекс был отработан на 27 образцах, секвенированных в ходе Русского метагеномного проекта. Кроме того, были использованы риды 173 об разцов из проекта MetaHIT [2] для сравнения. В дальнейшем планируется получить еще более 200 образцов из Русского метагеномного проекта для анализа.

Для этих образцов был произведен ряд статистических тестов, как то оценка би оразнообразия, корреляция микроорганизмов, различия по метаболическим путям.

В частности, для таксономических данных был сделан межклассовый анализ (BCA, between-class analysis) (см. рис. 2). Сначала этот анализ был воспроизведен по ра боте, описанной в статье [2], на приведенных в ней данных. Как и предполагалось, были получены три энтеротипа три отчетливо обособляющихся вида кишечной микробиоты, различающихся по соотношению и родовому составу микроорганизмов (ET1-3 на рис. 3А). К полученному базису путем матричных преобразований бы ли приведены образцы из русского метагеномного проекта и отображены на общей диаграмме.

В настоящий момент ведется работа по расширению репертуара методов стати стического анализа и полной автоматизации процесса для создания веб-сервиса.

Рис. 1. Общая схема аналитического конвейера по анализу метагеномных данных.

Пунктиром обозначены образцы, кластеризирующиеся по диагнозу Рис. 2.

142 И.А. Алтухов Литература 1. Blaser M.J. Harnessing the power of the human microbiome // Proc. Natl. Acad. Sci.

U S A. 2010. Apr. 6. 107(14). P. 6125–6126.

2. Arumugam M., Raes J., Pelletie E.r [ et al.] Enterotypes of the human gut microbiome // Nature. 2011. May 12. 473. P. 174–180.

УДК 577. Веб-приложение для сравнительного геномного анализа прокариот И.А. Алтухов Московский физико-технический институт НИИ физико-химической медицины ФМБА России В свете широкого использования высокопроизводительных технологий твердо фазного секвенирования (NGS) одной из задач биоинформатики является оптимиза ция алгоритмических подходов для анализа накапливаемой геномной информации.

В отделе биоинформатики НИИ ФХМ ФМБА России разрабатывается пользователь ский веб-ресурс, предоставляющий заинтересованным научно-исследовательским ор ганизациям наиболее эффективные программные решения для сравнительной струк турной и функциональной аннотации данных полногеномного секвенирования прока риот. Особенностью созданного веб-сервиса является множественное выравнивание пакета генетических последовательностей на один конкретный геном. В результате такого выравнивания можно определять уникальные особенности штаммов, свой ственные лишь единственному или небольшому количеству геномов из группы. Для этих целей вычисляются координаты совпадающих участков в каждом из геномов, позиции единичных, двойных, тройных и т.д. нуклеотидных замен определяются аминокислоты в мутировавших участках. Полезной для генетического анализа функ цией является оценка уникальности аминокислот в конкретных позициях в гене сре ди всех представителей данного рода, вида, порядка или царства. Это позволяет судить об оригинальности мутации, т.е. определять, встречалась ли такая мутация в любых других известных живых организмах, и при наличии мета-данных опре делять фенотипическое ее проявление. Также можно получить информацию как об общем количестве нуклеотидных замен в генах референтной последовательности, так и количество не синонимичных замен, что может помочь выявить гены, склонные к мутациям.

Для выравнивания геномных последовательностей и поиска нуклеотидных замен нами был выбран программный пакет MUMmer. Основным преимуществом данной программы является прогрессивное выравнивание, основанное на алгоритме суф фиксного дерева. Система выравнивания позволяет выравнивать два бактериаль ных генома меньше чем за минуту [1], [2].

Интернет, портал предоставляет пользователю возможность ведения собственно го геномного проекта, храня всю информацию в БД, что позволяет иметь доступ к результатам анализа с любого ПК.

Результативность применения предоставляемых алгоритмов продемонстрирова на в ходе анализа структурно-функциональных особенностей геномов клинических изолятов M. tuberculosis и N. gonorrhoeae, ресеквенированных в ходе выполняемых сотрудниками института научных проектов.

Литература Кинетическое моделирование динамики нейтрофилов в различных условиях 1. Arthur L. Delcher, Simon Kasif, Robert D. Fleischmann, Jeremy Peterson, Owen White, Steven L. Salzberg: Alignment of whole genomes // Nucleic Acids Res.

1999. 27 (11). P. 2369–2376.

2. Delcher AL, Phillippy A, Carlton J, Salzberg SL Fast algorithms for large-scale genome alignment and comparison // Nucleic Acids Res. 2002. 30. P. 2478–2483.

УДК 571. Кинетическое моделирование динамики нейтрофилов в различных условиях А.Н. Уваровский1,2, Е.А. Метелкин 1 Московский физико-технический институт (государственный университет) 2 Институт системной биологии Хронические воспалительные реакции, сопровождающиеся перманентной акти вацией адаптивной иммунной системы, приводят к образованию пула аутологичных Т-клеток, что может повлечь развитие аутоиммунных заболеваний, таких как рев матоидный артрит и системная красная волчанка. [1].

Индукция и регуляция адаптивного ответа осуществляется клетками врожденной иммунной системы как при непосредственном контакте, так и посредством медиато ров (цитокинов, хемокинов и др) [2]. Наиболее важную роль на начальном этапе воспаления играют нейтрофилы, способные за считанные часы мигрировать из кост ного мозга в кровоток и по градиенту хемокинов инфильтрировать очаг воспаления.

[3] – [5]. Время жизни нейтрофилов на периферии не превышает 2 суток, после че го апоптотические нейтрофилы поглощаются макрофагами за счет взаимодействия через витронектиновый рецептор, предотвращая выход наружу содержимого разру шенных клеток [6]. Таким образом, гибель нейтрофилов позволяет избежать значи тельного разрушения тканей организма, а также снизить вероятность нежелательной активации адаптивной иммунной системы.

Было показано, что нейтрофилы подвержены спонтанному апоптозу in vitro [7] (выживаемость 14,5% через 72 часа). При воздействии провоспалительных агентов выживаемость может увеличиваться до 90% для 72 часов [9]. Таким образом, за счет изменения профиля цитокинов в области воспаления, возможна регуляция не только активации, но и количества самих клеток. Спонтанный апоптоз нейтрофилов частично объясняется экспрессией проапоптотических генов семейства Bcl-2 (Bax, Bid, Bak, Bad)[8], а выживаемость регулируется внешними факторами (цитокины, ЛПС, стресс), которые приводят к экспрессии белков выживания A1 и Mcl-2 за счет активации через NF-kB и MAPK пути соответственно.

Целью данной работы являлось построение кинетической модели клеточной ди намики нейтрофилов в присутствии и отсутствии факторов выживания на основе экспериментальных данных о модуляции выживаемости и гибели при различных концентрациях цитокинов (ГМ-КСМ, Г-КСМ, ИФН, Ил-8), а также бактериальных продуктов (ЛПС, инактивированные стрептококки) [9].

Разработанная модель более точно описывает динамику выживаемости нейтро филов по сравнению с экспоненциальной моделью, как правило, используемой для описания клеточной динамики in vitro. Построенная модель позволила предсказать динамику популяции нейтрофилов в области воспаления при различных профилях воспалительных агентов в условиях притока нейтрофилов из крови.

Литература 144 А.И. Болдырев 1. Ярилин А.А., Основы иммунологии. M.: ГЭОТАР-Медиа, 2010.

2. Ruslan Medzhitov, Charles A Janeway Jr, Innate immunity: impact on the adaptive immune response // Current Opinion in Immunology, February 1997. V. 9, Issue 1.

P. 4–9, ISSN 0952-7915, 10.1016/S0952-7915(97)80152-5.

3. Gunzer M. 2011, Bonnett C.R. [et al.] Infect Immun. 2006 Dec. 74(12):6528-39.

4. Mircescu M.M. // J. Infect Dis. 2009;

200(4). P. 647–656. doi:10.1086/ 5. Phillipson M. J. // Exp Med. 2006 Nov. 27. 203(12). P. 2569–2575.

6. Savill J., Dranseld I., Hogg N., Haslett C. Vitronectin receptor-mediated phagocytosis of cells undergoing apoptosis // Nature. 343:170. 1990.

7. Glasser L., Fiederlein R.L., Huestis D.W. Liquid preservation of human neutrophils stored in synthetic media at 22 °C Controlled observations on storage variables // Blood. 1985. 66. P. 267.

8. Akgul C., Moulding D.A., Edwards S.W. Molecular control of neutrophil apoptosis // FEBS Lett. 2001 Jan 5. 487(3). P. 318–322. Review.

9. Colotta F., Re F., Polentarutti N., Sozzani S., Mantovani A. Modulation of granulocyte survival and programmed cell death by cytokines and bacterial products // Blood. 1992 Oct 15. 80(8). P. 2012–20.

УДК 543. Электрораспыление матрицы для анализа метаболитов одиночной клетки методом MALDI А.И. Болдырев 1 Московский физико-технический институт (государственный университет) Новый метод анализа одиночной клетки был разработан группой Зеноби [1].

Метод включает в себя флуоресцентную и рамановскую микроскопию, масс спектрометрический анализ с ионизацией лазерной десорбцией. Проблема дан ного метода состоит в том, что не все вещества, обнаруженные на спектрах флуоресценции и рамановского рассеяния, присутствуют на масс-спектре (напри мер, хлорофилл). Этот эффект обусловлен недостаточной чувствительностью масс спектрометрического метода при ионизации лазерной десорбцией.

Чувствительность метода можно повысить за счет нанесения на образец специ ального вещества матрицы, увеличивающей эффективность ионизации лазерной десорбцией. При этом способ нанесения матрицы должен удовлетворять специфиче ским условиям, при которых анализируется одиночная клетка [2]. Этим условиям удовлетворяет метод нанесения матрицы с помощью электрораспыления [3].

В данной работе различные вещества (DHB, HCCA, смесь DHB и HCCA, альфа терфинил) были опробованы в качестве матрицы: все вещества были исследованы на способность ионизовать хлорофилл и относящиеся к нему метаболиты как в ана лизе одиночной клетки, так и в анализе множества клеток. За исключением HCCA,все вещества позволили получить сигнал, относящихся к хлорофиллу метаболитов, который оказался в 3 раза больше, чем сигнал тех же метаболитов, полученный без использования матрицы. Альфа-терфинил и смесь DHB и HCCA из-за низко го уровня шума и сильной интенсивности сигнала метаболитов были выбраны для экспериментов с электрораспылением.

В результате оптимизации электрораспыления смеси DHB и HCCA было достиг нуто однородное и максимальное покрытие поверхности образца относительно малы ми каплями матрицы (10 мкм). Однородного покрытия электрораспылением альфа терфенила получить не удалось.

Исследование ассоциации полиморфизма ряда генов-кандидатов с развитием туберкулеза легких в русской популяции Тем не менее напыление смеси DHB и HCCA не позволило получить сигнал ме таболитов, относящихся к хлорофиллу при анализе одиночной клетки. Но сигнал искомых метаболитов был получен при одновременной ионизации более десяти кле ток.

Литература 1. Pawel L. Urban, Thomas Schmid et al. Multidimensional Analysis of Single Algal Cells by Integrating Microspectroscopy with Mass Spectrometry // Anal. Chem.

2011 February 07. 83. P. 1843–1849.

2. Pawel L. Urban, Konstantins Jemovs et al. High-density micro-arrays for mass spectrometry // Lab Chip. 2010. 10. P. 3206–3209.

3. Zoltan Takats, Justin M. Wiseman et al. Electrosonic Spray Ionization. A Gentle Technique for Generating Folded Proteins and Protein Complexes in the Gas Phase and for Studying Ion-Molecule Reactions at Atmospheric Pressure // Anal. Chem.

2004 July 15. V. 76, N 14.

УДК 575.22+616-022. Исследование ассоциации полиморфизма ряда генов-кандидатов с развитием туберкулеза легких в русской популяции Е.А Полякова1, Д.Д. Абрамов 1 Московский физико-технический институт (государственный университет) 2 ЗАО «НПФ ДНК-Технология»

Туберкулез легких (ТБЛ) социально-значимое инфекционное заболевание, в патогенезе которого значительную роль играет наследственная предрасположен ность. В литературе рассматривается ряд генов-кандидатов, главными из которых считают SLC11A1 (ранее известный как NRAMP1), VDR и IL12B, так как продукты данных генов играют важную роль в клеточном иммунном ответе. Для различных мировых популяций наблюдается ассоциация с различными заменами одиночных нуклеотидов (SNP) в этих генах. В России проводились исследования по выявлению генетической предрасположенности к ТБЛ только в Западно-Сибирском регионе [1].

Целью данной работы является выявление ассоциации замен одиночных нуклеотидов в вышеупомянутых генах-кандидатах с предрасположенностью к ТБЛ для популя ции Европейской части России.

По данным метаанализа для исследования были выбраны следующие SNP: для гена SLC11A1 rs17235409 (D543N), rs17235416 (3’UTR 1729+55del4), rs3731863 и rs3731865 (INT4 469+14G/C) для гена VDR rs10735810, rs1544410 для гена IL12B rs3212227 [2],[3]. Для оценки распределения данных замен одиночных нуклеотидов собраны и проанализированы панели образцов периферической крови больных ту беркулезом легких (51 образец, русские) и здоровых доноров первичной кроводачи (94 образца, русские). Для выявления замен одиночных нуклеотидов были разрабо таны тест-системы на основе метода, представляющего собой вариант классического метода примыкающих проб [4]. SNP-генотипирование проводили с использованием детектирующего амплификатора ДТ-96 (ООО НПО ДНК-Технология ). Стати стическую обработку проводили с использованием критерия Хи-квадрат.

Для больных ТБЛ (русские, = 51) были получены следующие частоты гено типов:

146 О.Е. Седельникова, Н.А. Дидковский, В.В. Комов, И.К. Малашенкова SLC11A1: rs17235409 (100% GG, 0% GA, 0% AA);

rs17235416 (100% InsIns, 0% InsDel, 0% DelDel);

rs3731863 (94% GG, 6% GA, 0% AA);

rs3731865 (53% CC, 37% CG, 10% GG);

VDR: rs10735810 (14% AA, 49% AG, 37% GG);

rs1544410 (12% AA, 47% AG, 41% GG);

IL12B1: rs3212227 (76% AA, 20% AC, 4% CC).

Для здоровых доноров первичной кроводачи (русские, = 94) были получены следующие частоты генотипов:

SLC11A1: rs17235409 (96% GG, 3% GA, 1% AA);

rs17235416 (96% InsIns, 3% InsDel, 1% DelDel);

rs3731863 (85% GG, 14% GA, 1% AA);

rs3731865 (75% CC, 22% CG, 3% GG);

VDR: rs10735810 (19% AA, 52% AG, 29% GG);

rs1544410 (11% AA, 48% AG, 41% GG);

IL12B1: rs3212227 (63% AA, 28% AC, 9% CC).

Полученные различия являются статистически достоверными ( 0, 05) только в случае замены одиночного нуклеотида rs3731865 (INT4 469+14G/C). По результа там наших исследований частота варианта G для здоровых доноров составила 14%, для больных ТБЛ 28%. Таким образом, установлено, что замена одиночного нук леотида в гене SLC11A1, имеющая обозначение rs3731865 ассоциирована с развитием туберкулеза легких в русской популяции. Для остальных полиморфизмов выявлено отсутствие статистически значимой ассоциации.

Литература 1. Фрейдин М. Б., Рудко А.А, Колоколова О.В., Ондар Э.А, Стрелис А. К., Пузырев В.П. Сравнительный анализ структуры наследственной компоненты подвержен ности туберкулезу у тувинцев и русских // Молекулярная биология – 2006.

Т. 40, № 2. С. 252–262.

2. Merza M. [et al.] The NRAMPI, VDR and TNF-alpha gene polymorphisms in Iranian tuberculosis patients: the study on host susceptibility // Braz. J. Infect. Dis. – Aug. 13(4). P. 252–256.

3. Morris G.A. [et al.] Interleukin 12B (IL12B) genetic variation and pulmonary tuberculosis: a study of cohorts from The Gambia, Guinea-Bissau, United States and Argentina. PLoS One. 2011 Feb 9. P. 6–16.

4. Сергеев И.В., Хаитов М.Р., Трофимов Д.Ю., Абрамов Д.Д., Грудакова Е.Г., Гон чарова Е.В., Алексеев Л.П. Разработка методов для проведения широкомасштаб ных исследований полиморфизма генов, регулирующих различные компоненты иммунного ответа. - Физиология и патология иммунной системы. 2009. Т 13.

№ 4. С. 21–25.

УДК 616.155.3.-008.13-073.537. Возможности использования хемилюминесценции для определения эффективности иммунотропной терапии О.Е. Седельникова1, Н.А. Дидковский2, В.В. Комов2, И.К. Малашенкова 1 Московский физико-технический институт (государственный университет) 2 НИИ физико-химической медицины ФМБА России Вопрос о подборе наиболее эффективной иммунотропной терапии с учетом инди видуальных особенностей организма больного остается дискутабельным. Целью дан ной работы было определить возможность использования хемилюминесценции (ХЛ) Автоматизированный анализ плотности астроцитов на иммуногистохимически окрашенных срезах мозга нейтрофилов периферической крови для изучения кислород опосредованной бакте рицидности и эффективности иммунотропной терапии. Для этого были исследованы показатели ХЛ в ходе операции гемосорбции (ГС), лазерного облучения крови (ЛОК) и инкубации с рядом иммунотропных препаратов у 6 больных с заболеваниями ал лергической и иммунологической направленности. Измерение хемилюминесценции позволяет судить о функциональном состоянии нейтрофилов (ХЛсп) и их бакте рицидности в ответ на стимуляцию стафилококком (ХЛакт). Полученные данные свидетельствуют об активации ХЛсп за время инкубации с сорбентом на 80–400% и снижении показателей ХЛакт на 10–80% в зависимости от пациента. Также были получены показатели ХЛ на 7 сутки после проведения операции ГС у 2 больных, ис следование которых показало увеличение показателей ХЛсп и ХЛакт по сравнению с ранним постсорбционным периодом. При сравнении динамики аналогичных пока зателей в ходе ЛОК был отмечен рост показателей ХЛсп на 10–200% и двойственный характер ХЛакт. У троих пациентов отмечен прирост показателей на 30–210% и у оставшихся троих пациентов спад на 40–80%. Кроме того, нами изучено изменение данных показателей под влиянием иммунотропных препаратов таких, как ронко лейкин, интерферон и глутоксим. В ходе исследования наблюдался значительный прирост показателей ХЛсп и ХЛакт в зависимости от индивидуальных особенностей больного, один из трех препаратов вызывал увеличение показателей ХЛсп в 300- раз (30000–40000%), ХЛакт в 30–40 раз (3000–4000%). В рамках данного исследова ния была проведена серия стендовых сравнительных исследований изменения пока зателей ХЛ под воздействием квантового облучения ( = 0, 63 мкм, = 1, 5 мВт, = 60) и инкубацией с гемосорбентом ВНИИТУ-1(соотношение сорбент/кровь рав но 1/9, время инкубации 60’) и лекарственными иммуностимуляторами. Кванто вое и сорбционное воздействие оказывало умеренно выраженное плавное повышение спонтанной ХЛ, а в показателях активированной ХЛ был отмечен двухфазный ха рактер, в то время как иммуностимуляторы вызывали резкую активацию ХЛсп и ХЛакт. Таким образом, полученные данные свидетельствуют о значительном, и в то же время мягком, воздействии гемосорбции и ЛОК на кислородопосредованные функции нейтрофилов. Индивидуальность и определенная закономерность хемилю минесцентного ответа на иммунотропную терапию свидетельствует о специфичности данной реакции и может быть рекомендована для изучения кислород опосредован ных реакций нейтрофилов периферической крови и эффективности иммунотерапии.

Это представляет большой научно-практический интерес и требует продолжения на чатых исследований в целях повышения эффективности лечения больных аллерги ческими и иммунологическими заболеваниями.

УДК 576. Автоматизированный анализ плотности астроцитов на иммуногистохимически окрашенных срезах мозга И.Ю. Кунцевич1, А.О. Тишкина 1 Московский физико-технический институт (государственный университет) 2 Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН Для проверки предположений об изменении количественного состава клеток моз га в условиях стресса, были сделаны микрофотографии иммуногистохимически окра шенных срезов мозга мышей. На каждый срез было сделано по 18 фотографий из различных областей.

148 Крындушкин А.С., Лузихина Н.Ю.

Подсчёт количества и тем более плотности числа окрашенных клеток (в нашем случае астроцитов) вручную является очень трудоёмкой задачей, к тому же пере утомление считающего может привести к неточным результатам. Таким образом, возникает необходимость автоматизации данного процесса.

Механизм подсчёта можно разделить на: a) нахождение клеток в интересующей нас области и б) подсчёт числа всех найденных клеток и, если надо, подсчёт суммар ной площади и плотности.

Наиболее простой автоматизацией является такая, где, собственно, автоматизи рован только пункт б), то есть подсчёт числа найденных клеток, а обнаружение и выделение клеток предоставляется человеку. Этот подход позволяет исключить ситу ации, когда клетка была посчитана дважды, а также освобождает от подсчёта суммы всех выделенных клеток. Такой подход очень популярен, однако достижения науки в области распознавания образов и обработки изображений позволяют добиться значи тельно большей производительности и уменьшения влияния человеческого фактора на измерения. Исходя из этих знаний нами была разработана схема максимальной автоматизации процесса с учётом особенностей наших данных и поставленной перед нами задачи.

Наша разработка включает в себя возможности фильтрации с целью увеличения качества изображения, автоматическое определение и подсчёт окрашенных клеток, подсчёт площади клеток, а также сбор статистики при обработке целого набора фо тографий. Для решения этих задач использовалась открытая библиотека ImageJ, предоставляющая большое количество инструментов для обработки и анализа изоб ражений.

Литература 1. Benalia A., Leefkena I., Kastrupa D., Weilerb E. Computational counting for a quantitative analysis of cells in histologically prepared brain sections // Neurocomputing, 2003.

2. Тишкина А.О. Метод автоматического количественного анализа микрофотогра фий срезов мозга // Нейрохимия, 2009.

УДК 577. Получение рекомбинантного белка, кодируемого геном экзонуклеазы VII Acholeplasma laidlawii Крындушкин А.С.1,2, Лузихина Н.Ю. 1 Московский физико-технический институт (государственный университет) 2 НИИ физико-химической медицины ФМБА России Acholeplasma laidlawii принадлежит к классу Mollicutes. Молликут относят к условно-патогенным микроорганизмам, вызывающим главным образом латентные инфекции человека, домашних животных и культурных растений. В названии так сона (molli мягкий, cutes кожа) отражена характерная черта этих микроорганиз мов - отсутствие клеточной стенки.

В 2007 году был прочитан геном Acholeplasma laidlawii ( http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/genome/ ), проект NC_010163), что дает возмож ность эффективно проводить генно-инженерные манипуляции с генетическим мате риалом этого микроорганизма.

Объектом нашего исследования был выбран фермент exodeoxyribonuclease VII E. coli. Экзонуклеаза VII специфична в отношении одноцепочечных ДНК. Она об Получение рекомбинантного белка, кодируемого геном экзонуклеазы VII Acholeplasma laidlawii ладает необычной экзонуклеазной активностью: инициирует отщепление как с 5’-, так и с З’-концов цепи, тогда как наиболее известные экзонуклеазы специфичны к какому-то одному концу. Продуктами гидролиза отдельных цепей экзонуклеазой ехо VII являются олигонуклеотиды длиной примерно 25 мономерных единиц, которые содержат 5’-фосфомоноэфирные концевые группы.

Экзонуклеаза VII состоит из двух субъединиц большой (массой 54000 Да) и малой (10500 Да). У A. laidlawii размеры соответствующих им генов равны 1341 п.н.

(ген xseA) и 186 п.н. (xseB).

Подбирали специфичные праймеры для генов xseA и xseB, ставили ПЦР с геном ной ДНК A. laidlawii, выбранные фрагменты клонировали в плазмиды pGEM (ген xseA) и pTZ (xseB ). После идентификации рекомбинантных клонов нарабатывали биомассу химически трансформированных клеток E. coli и выделяли плазмидную ДНК методом щелочного лизиса, получив две новые плазмиды pGEM-xseA и pTZ xseB. Клонировали соответствующие фрагменты xseA и xseB из плазмид pGEM-xseA и pTZ-xseB в экспрессирующую плазмиду pET-15b. После идентификации рекомби нантных клонов нарабатывали биомассу химически трансформированных клеток E.

coli и выделяли плазмидную ДНК методом щелочного лизиса, получив две новые плазмиды pET-xseA и pET-xseB.

Для экспрессии белков, кодируемых генами xseA и xseB, был выбран штамм E.

coli BL21(DE3), предназначенный для работы с системами экспрессии, основанными на активности промотора бактериофага Т7. Это делает возможным индуцировать экспрессию рекомбинантных белков добавлением ИПТГ специфического актива тора Т7-промотора. Электрофоретический анализ в ПААГ клеточного белка пока зал, что в обоих случаях в клетках присутствует рекомбинантный белок ожидаемого размера. Анализ субклеточной локализации рекомбинантных белков показал, что оба белка присутствуют в клетках преимущественно в тельцах включения, и поэто му дальнейшие процедуры выделения и очистки белков включали стадии выделе ния телец включения, их солюбилизации в денатуранте (гуанидин-HCl) и аффинной хроматографии на Ni-NTA агарозе. Неспецифически связанные белки отмывали бу фером для разрушения клеток, содержащим 20 мМ имидазола.

В дальнейшем полученный белок планируется исследовать методом масс спектрометрии, проанализировать вторичную структуру и активность фермента.

150 Г.Ю. Бивол, Д.А. Ленкевич Секция физики высокотемпературных процессов УДК 662.215.12+621.793. Перспективы применения детонации в частотном режиме для нанесения покрытий из мелкодисперсных частиц Г.Ю. Бивол1,2, Д.А. Ленкевич1, 1 Московский физико-технический институт (государственный университет), 2 Объединённый институт высоких температур РАН Технологии напыления мелкодисперсных частиц получили применение, начиная с середины ХХ века. В настоящее время существует потребность обеспечивать напы ление микронных и субмикронных частиц, обладающих сложной структурой. Ожи дается принципиальное улучшение различных свойств материалов: увеличение проч ности и износостойкости, придания материалам магнитных свойств. Параметры ре жима напыления влияют на свойства получаемого покрытия. Наиболее эффективно закрепление частиц происходит при их нагреве до температур плавления, для того чтобы частицы в момент соударения с преградой находились в частично либо пол ностью расплавленном состоянии. С другой стороны, чрезмерное нагревание частиц может нарушить их внутреннюю структуру.

Методы напыления могут быть классифицированы в зависимости от характе ристик процесса и материала (скорость частиц, их размер и форма, рабочая тем пература). Качество покрытий оценивается по адгезионной прочности, когезионной прочности, а также по пористости, равномерности толщины напыления и уровню остаточных напряжений.

Проведен подробный анализ методов напыления. Произведена классификация методов напыления по характерным параметрам присущих процессу: допустимый размер частиц, их скорость и температура. Наиболее подробного рассмотрения за служивают методы газотермического напыления, в том числе газопламенного, плаз менного, отдельно выделен метод детонационного напыления, а также метод холод ного газодинамического напыления.

Детонационно-газовый метод напыления является одним из видов газотермиче ского нанесения покрытий, использующих энергию горючих газов в смеси с кисло родом, а также с воздухом. Детонационно-газовый метод, используя энергию взрыва газовых смесей, обладает высокой удельной мощностью и значительным упрощением преобразования энергии в полезную работу [1].

Детонационный способ универсален и рекомендуется для напыления ответствен ных изделий или в случаях неприменимости других методов, например, при необхо димости высокой адгезии, при напылении тугоплавких материалов, при недопусти мости пористости покрытий, перегрева или коробления деталей.

К недостаткам метода можно отнести малую производительность по сравнению с другими методами. Существуют модификации данного метода, направленные на увеличение производительности. Выделим возможность организации детонационно Ослабление ударной волны при прохождении разрушаемой преграды го режима на бесклапанной основе, позволяющей увеличить ресурс установки [2], использование коагуляции для расширения допустимого диапазона размера частиц.

Ряд работ направлен на численное моделирование процесса, что важно для расши рения области применения технологий [3].

Частотный режим детонации применяется в проектировании пульсирующего де тонационного двигателя. Детонация в частотном режиме обеспечивает частоту цик лов от 3 Гц, позволяя существенно увеличить производительность. В работе описаны сложности, возникающие при организации детонации в данном режиме.

Литература 1. Gavrilenko T.P., Nikolaev Ju.A., Ulianitsky V.Yu. D-Gun Ob detonation spraying // Proc. of the 14th Intern. Thermal Spray conf. 1995. V. 1. P. 425–429.

2. Бакланов Д.И., Жмакин Л.И., Миронов Э.А., Попов В.А. Технология и свой ства высокотемпературных электроизоляционных покрытий на основе порошка окиси алюминия // Тезисы докладов Всесоюзного семинара Теория и практика порошковой металлургии. 1984.

3. Николаев Ю.А., Васильев А.А., Ульяницкий В.Ю. Газовая детонация и ее при менение в технике и технологиях (обзор) // Физика горения и взрыва. 2003.

Т. 4. C. 22–54.

УДК 532.593. Ослабление ударной волны при прохождении разрушаемой преграды Д.А Ленкевич1,2, О.А. Мирова1, 1 Московский физико-технический институт (государственный университет), 2 Объединённый институт высоких температур РАН Ослабление взрывных волн является одной из приоритетных задач взрывобез опасности [1]. Сложность представляет тот факт, что при взаимодействии взрывной волны со стенкой образуется отраженная взрывная волна, которая в ряде случа ев усиливает поражающий эффект. Данная работа посвящена ослаблению взрывной волны.

Целью работы является экспериментальное исследование прохождения и отра жения взрывной волны через разрушаемую преграду. Предполагалось, что часть энергии и импульса взрывной волны израсходуются на разрушение преграды, а сама волна ослабится.

Для моделирования взрывной волны использовалось сочетание ударной волны и волны разряжения [2]. Эксперимент проводился в одномерной постановке. Удар ная волна требуемой интенсивности получалась при распаде произвольного разрыва в ударной трубе квадратного сечения со стороной 70 мм. Длина камеры высокого давления составляла 23 см, расстояние до разрушаемой преграды составляло 5 м. К моменту воздействия на преграду волна разряжения, после ее отражения от заднего торца ударной трубы, догоняла падающую ударную волну.

В качестве разрушаемой преграды использовались пластины из прессованного песка с толщиной до 50 мм. Скорость ударной волны измерялась базовым методом.

Профиль давления взрывной волны до и после отражения определялся по показани ям пьезоэлектрических датчиков давления. Производилась регистрация движения песка после разрушения преграды. Получена траектория движения песчаного фрон та.

152 Д.Е. Виткина, Е.И. Школьников Были получены величины импульса отраженной и прошедшей взрывных волн в зависимости от толщины разрушаемой преграды. Сделаны выводы о наличии опти мальной толщины разрушаемой преграды, с точки зрения ослабления прошедшей ударной волны.

Немонотонный характер зависимости ослабления проходящей ударной волны в зависимости от толщины слоя песка, указывает на то, что ослабление при малых и больших толщинах происходит в результате различных механизмов. Ослабление импульса прошедшей волны при взаимодействии с толстым слоем песка происхо дит за счет ослабления при распространении по гранулированной среде. Ослабление импульса отраженной ударной волны при взаимодействии с тонкой преградой из лег коразрушаемого материала происходит в результате затраты энергии на разрушение тонкого слоя песка.

Данный эффект может быть использован для ослабления действия отраженной ударной волны путем нанесения на стенку тонкого слоя песка.

Литература 1. Покровский Г.И. Взрыв. М.: Недра, 1980.

2. Golub V., Lu F. K., Medin S., Mirova O., Parshikov A., Petukhov V., Volodin V.

Blast wave attenuation by lightly destructible granular materials. On the Proceedings CD-ROM of 24th International Symposium on Shock Waves. 2004.

УДК 544.636.2+544.023.522+544.023. Влияние пористой структуры материалов электродов на удельные характеристики суперконденсаторов на их основе Д.Е. Виткина1,2, Е.И. Школьников 1 Объединенный институт высоких температур РАН 2 Московский физико-технический институт (государственный университет) Основным источником загрязнения окружающей среды мегаполисов являются транспортные средства (ТС), оснащенные двигателями внутреннего сгорания. Мно гими разработчиками транспортных средств предлагается внедрение чистого элек трического транспорта, при этом существенная роль в разработке такого ТС от водится созданию компактной и эффективной системы аккумулирования электро энергии. Дороговизна и относительно низкий ресурс литий-ионных аккумуляторов, широко используемых в электрических ТС, заставляют искать пути компенсации переходных процессов (разгон, торможение) с помощью других типов накопителей электрической энергии. Одним из наиболее перспективных решений по рекуперации энергии торможения и компенсации переходных процессов в энергоустановке транс портного средства является введение в систему двойнослойного электрохимического суперконденсатора (ДСК).

ДСК состоит из двух пористых электронпроводящих электродов, разделенных заполненным электролитом сепаратором. Процесс запасания энергии в ДСК осу ществляется за счет разделения заряда на двух электродах с достаточно большой разностью потенциалов между ними. В данной работе в качестве электролитов ис пользовались серная кислота и щелочь. В качестве электродного материала высо копористый активированный уголь и углеродные ткани.

Результаты испытаний показывают, что электроды с применением активирован ного угля обеспечивают более высокие удельные характеристики ДСК по сравнению с тканями. Удельная энергоемкость ДСК с угольными электродами составляет 7, Аномальные флуктуации давления в неидеальной невырожденной плазме Вт·ч/кг, с электродами на основе ткани 3,9 Вт·ч/кг при использовании серной кислоты в качестве электролита. Для щелочных суперконденсаторов удельные ха рактеристики составили 4,5 Вт·ч/кг активированного угля и 2,6 Вт·ч/кг углеродной ткани.

УДК 533.9. Аномальные флуктуации давления в неидеальной невырожденной плазме И.М. Саитов Московский физико-технический институт Объединенный институт высоких температур РАН Предположение о плазменном фазовом переходе выдвинуто в [1] по аналогии с уравнением Ван-дер-Ваальса, в котором фазовый переход первого рода возникает в результате конкуренции сил дальнодействующего притяжения и короткодействую щего отталкивания. В плазме дальнодействующим является кулоновское взаимодей ствие между зарядами. В силу поляризации расположения зарядов это взаимодей ствие имеет в целом характер притяжения. Однако притяжение приводит к тому, что в области Г 1 система оказывается термодинамически неустойчивой. Для стабили зации в [1] было учтено короткодействующее эффективное квантовое отталкивание.

Локализация сблизившихся зарядов приводит к увеличению неопределенности им пульса, что в свою очередь ведет к увеличению кинетической энергии и сводит к нулю вероятность таких состояний. Таким образом, эффективное отталкивание на малых расстояниях возникает даже между разноименно заряженными частицами.

Поправка к свободной энергии, учитывающая эффекты притяжения и отталкива- ния, бралась в [1] как /2 = (2/3)1/2 Г3/2 [1 0.075], = / длина волны де Бройля, 1 радиус Дебая.

Система взаимодействующих частиц в плазме, в отличие от газа Ван-дер-Ваальса, состоит из двух компонент: электронов и ионов. В целом система остается электро нейтральной. При этом присутствует и третья компонента атомы. Атомы счита лись идеальным газом в [1]. Такое приближение теряет свою справедливость, во вся ком случае, для верхних возбужденных состояний. Грязнов, Иосилевский и Фортов [3] (см. также [4]) указали в связи с этим на новый эффект, влияющий на уравнение состояния. Статистическая сумма атома имеет вид ( ) (1) =, = где – главное квантовое число основного состояния ( = 0), и – статистиче ский вес и энергия уровня. Ограничение дискретного спектра атома max = max ( ) зависит от концентрации зарядов. Эта зависимость приводит к появлению поправок к термодинамическим функциям, содержащим производные ( ( ))/. Для давления поправка принимает вид ( ) ( ) ( ) ln ln ( ) (2) ¬ = 0.

ln ln Флуктуации давления в неидеальной равновесной плазме исследуются в рамках под хода, позволяющего проводить совместное самосогласованное описание свободных и слабосвязанных состояний [4] Используется классический метод молекулярной ди намики. Электрон-ионное взаимодействие описывается кулоновским потенциалом, 154 В.В. Писарев обрезанным на глубине потенциальной ямы, не зависящим от температуры и плотно сти частиц. Указаны требования на выбор диапазона значений глубины. Какое-либо разделение свободных и связанных состояний не проводится, это позволяет последо вательно учесть влияние плотностных эффектов в плотности электронных состояний на термодинамические свойства. При анализе флуктуаций давления обнаружены об ласти параметров плазмы, в которых (а) функция распределения давления может быть описана суперпозиций двух нормальных распределений и (б) мгновенные значе ния давления заходят в область отрицательных значений. В еще более узкой области найдены указания на двухфазные состояния. Предполагается, что полученные ре зультаты являются неявным указанием на возможность существования плазменного фазового перехода.

Литература 1. Норман Г.Э., Старостин А.Н. Несостоятельность классического описания невы рожденной плотной плазмы // ТВТ. 1968. Т. 6, № 3. С. 410–415.

2. Грязнов В.К., Иосилевский И.Л., Фортов В.Е. Термодинамические свойства ударно сжатой плазмы // Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Серия Б.

Том III-1 / под ред. В.Е. Фортова М.: Физматлит, 2005. С. 124–139.

3. Каклюгин А.С., Норман Г.Э. Термодинамические функции невырожденной ча стично ионизованной плазмы для области параметров от газовой до сильно неидеальной. Псевдопотенциальный подход // Энциклопедия низкотемператур ной плазмы. Серия Б. Том III-1 / под ред. В.Е. Фортова – М.: Физматлит, 2005.

С. 247–276.

4. Ланкин А.В., Норман Г.Э. Парные флуктуации в неидеальной плазме и их огра ничение у порога ионизации // ТВТ. 2008. Т. 46, № 2. С. 170–184.

УДК 548. Исследование нуклеации кристалла в расплаве методом молекулярной динамики В.В. Писарев Московский физико-технический институт (государственный университет) Проведено молекулярно-динамическое моделирование гомогенной нуклеации кристалла в переохлажденном расплаве алюминия. Найдены зависимости частоты нуклеации от давления в диапазоне температур 670 K–900 K. Проанализирована ки нетика зарождения кристаллических кластеров. Показано, что среднее время пере сечения кластером размера атомов соответствует модели, предложенной в [1]:

(1 + erf ( · ( ))), (1) () = где () – среднее время пересечения кластером размера атомов, – среднее время жизни метастабильной фазы, – критический размер зародыша. На основе уравнения (1) оценены критические размеры кристаллического кластера при темпе ратуре = 900 K и давлениях 12–14 ГПа. Построено распределение кристаллических кластеров в метастабильном (переохлажденном) расплаве по размерам. Полученные результаты сопоставлены с классической теорией нуклеации [2].

Анализ двухфазных методов МД-моделирования в применении к задаче плавлении графита Литература 1. Wedekind J., Strey R., Reguera D. New method to analyze simulations of activated processes // J. Chem. Phys. 2007. V. 126. P. 134103.

2. Фольмер М. Кинетика образования новой фазы, пер. с нем. – М.: Наука, 1986.

208 с.

УДК 544. Анализ двухфазных методов МД-моделирования в применении к задаче плавлении графита Н.Д. Орехов Московский физико-технический институт (государственный университет) На настоящий момент выполнено немалое число экспериментальных работ по построению кривой плавления графита и изучению его свойств при высоких темпе ратурах (5000 К) и давлениях (10 GPa). Тем не менее наблюдается значитель ное расхождение полученных экспериментальных данных, особенно в случае сравне ния результатов экспериментов со стационарной и импульсной техникой измерений [1]. Так, например, температура плавления графита в них варьируется от 3700 до 5000 К при достаточно близких значениях давления. В связи с этим немалый интерес представляют попытки компьютерного моделирования углерода в жестких услови ях. Особое внимание в данном случае должно быть уделено технике вычислений и, в частности, построению модели плавления, используемой в МД-вычислениях.

В последнее десятилетие, благодаря увеличению вычислительных мощностей, особую популярность приобрели разработанные в конце семидесятых годов прошло го века [2], методы двухфазного плавления. В данных методах используется техника совместного существования фаз, которая предполагает присутствие в моделируемой системе как жидкой, так и твердой фазы. Вблизи предполагаемой температуры плав ления часть вещества переводится в жидкую фазу, а последующее смещение равно весия между фазами позволяет делать выводы о величине температуры плавления относительно первоначальной температуры вещества. Данная методика позволяет строить кривую плавления в обход трудоемких вычислений свободной энергии Гибб са для частиц в системе [3].



Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |
 



 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.