Разработка слабо ориентированных систем, пригодных для определения трехмерной структуры биомолекул методом ЯМР спектроскопии

Целью проекта являлась разработка новых эффективных сред и методов слабого ориентирования исследуемых молекул в растворах, в которых не проявляются так называемые эффекты растворителя, снижающие точность и достоверность определяемых структурных данных.
При поиске таких растворителей были найдены растворители, в которых наблюдались гигантские аномалии значений определяемых структурных данных, не наблюдавшиеся ранее.
Систематическое исследование этих аномалий позволило выявить причину, которая заключалась в пренебрежении зависимостью константы косвенного спин-спинового взаимодействия от среды в используемой модели интерпретации экспериментальных данных. Сотрудникам Центра изучения структуры молекул Национальной Академии наук республики Армения удалось и экспериментально, и теоретически показать зависимость этой константы от свойств среды и ее скачкообразное изменение при фазовом переходе от изотропного состояния в анизотропное.
Использование в расчетах реального значения этой константы в каждом конкретном эксперименте позволило освободиться от аномалий, а также выявить, что основной причиной изменения являются электростатические взаимодействия.
Поскольку в настоящее время нет другого экспериментального метода, позволяющего определять электрические поля во многих точках внутри молекулы, то обнаруженная зависимость обещает стать основным инструментом для исследования электростатических свойств молекулы. Это очень важно, особенно при исследованиях биомолекул, в которых электростатические взаимодействия играют основную роль во многих процессах с их участием.

Компактный лабораторный микроскоп для получений изображений с нанометровым разрешением в вакуумном ультрафиолетовом диапазоне

Этот проект был направлен на создание и испытание отражающей оптики, работающей в спектральном диапазоне вакуумного ультрафиолетового (ВУФ) излучения. Учёные из Физического института им. Лебедева в сотрудничестве с учёными НТУ «Харьковский государственный политехнический университет» разработали эффективную многозеркальную оптическую систему, которая позволила создать компактный микроскоп на основе капиллярного ВУФ-лазера Университета штата Колорадо (Colorado State University). Новая конденсорная оптика с многослойным отражающим покрытием «скандий-кремний» обеспечила возможность получения изображений на длине волны 46,9 нм с высоким пространственным разрешением до 54 нм за время экспозиции несколько наносекунд. Были получены изображения различных микро и наноструктур, таких как нанопровод из нитрида галлия, диатомовая водоросль, углеродная нанотрубка и т.п., при этом микроскоп обеспечивал режим работы как в отраженном, так и прошедшем ВУФ-излучении. Высокие оптические характеристики созданного микроскопа были отмечены включением его в число ста лучших научно-исследовательских проектов США за 2008 г. US 100 R&D Awards. Результаты проекта дают также основание ожидать, что с появлением следующего поколения рентгеновских лазеров удастся создать новый лабораторный микроскоп с более высоким пространственным разрешением, до 15 нм и пикосекундным временным разрешением.

Прецизионное измерение скорости ядерного захвата мюонов в газообразном водороде

Исследование структуры нуклонов является одним из основных направлений физики элементарных частиц. В рамках современной теории частиц (т.н. Стандартная Модель)
электро-слабое взаимодействие нуклонов описывается четырьмя формфакторами. Три из них измерены с хорошей точностью. До сих пор не определен лишь четвертый — псевдоскалярный формфактор gP. В принципе, этот формфактор можно определить, измеряя скорость ядерного захвата мюонов в водороде. Попытки таких измерений
предпринимались в течение последних 40 лет. Однако полученные в этих экспериментах результаты были недостаточно точны, к тому же эксперименты были выполнены в условиях, не обеспечивающих однозначную интерпретацию полученных данных.
Совместными усилиями физиков России, Швейцарии и США на мюонном канале Института Пауля Шеррера (Швейцария) был поставлен эксперимент «МЮОН», позволивший измерить скорость захвата мюона в водороде с точностью ~ 1% и впервые определить величину формфактора gP.
В эксперименте «МЮОН» был реализован метод определения скорости µp- захвата из измеренной разности времени жизни µ- и µ+ — мюонов, остановившихся в газообразном водороде. При этом время жизни мюонов измерялось с точностью 10•10-6. Для этого использовался развитый в Петербургском Институте Ядерной Физики метод активной мишени на основе время-проекционной камеры (TPC), работающей в водороде при давлении 10 атм. и регистрирующей три координаты остановок мюонов. Траектории и время появления электронов, образующихся при распаде мюонов, измерялись двумя внешними цилиндрическими пропорциональными камерами (ePC1 и ePC2) и годоскопом сцинтилляционных детекторов (eSC).
Решающим требованием для выполнения этого эксперимента была сверхвысокая чистота водорода от химических примесей (таких как кислород, азот, пары воды), а также от примеси тяжелого изотопа водорода — дейтерия. Благодаря созданной в ПИЯФ в 2004 году (при поддержке первого гранта CRDF) криогенной системы циркуляционной очистки и с помощью криогенной колонны изотопного разделения, созданной в ПИЯФ уже в рамках данного гранта CRDF, удалось понизить примеси азота и дейтерия в водороде до значений ~ 6•10-9. В результате, влияние указанных примесей на измеряемую скорость захвата было практически исключено. Водород такой изотопной чистоты получен впервые в мировой практике.
В результате анализа десяти процентов статистики было получено значение скорости захвата 725.0 ± 17.4 сек-1 и определена величина псевдоскалярного формфактора gP= (7.3 ± 1.1). Ожидается, что после завершения анализа всех полученных данных, точность в определении величины gP будет улучшена втрое.

CRDF помогает Российско-Американской группе в разработке портативного устройства для обнаружения взрывчатых веществ

В связи с глобальными вопросами безопасности и спросом на антитеррористическое оборудование, Андрей Кузнецов и группа российских ученых из НПО "Радиевый Институт им. В.Г.Хлопина" и Всероссийского НИИ автоматики им. Духова (Санкт-Петербург) присоединились к Science Applications International Corporation (Сан-Диего, США) с целью создания портативного детектора. Устройство использует анализатор нейтронов и выдает результат в течении 10 секунд. Благодаря гранту CRDF Next Steps to Market (NSTM), группе удалось создать прототип устройства, которое способно обнаруживать небольшие количества опасных материалов в багаже, транспорте и транспортных контейнерах даже через стены. Устройство может не просто обнаружить наличие взрывчатки, но и определить ее местонахождение и вес. В настоящее время группа разработчиков работает над подготовкой прототипа к серийному производству.

Сохранение экологии острова Сахалин

Научно-образовательный центр "Морская биота" (НОЦ) при Дальневосточном Государственном Университете (ДВГУ) во Владивостоке — один из 20 центров, образованных BRHE в российских образовательных институтах.
Центр поддерживает новаторские программы, совмещающие научные исследования и образование. "Морская биота" (НОЦ) проводила оценку состояния окружающей среды для Сахалинской энергетической компании перед постройкой нефтегазопровода, который соединит северную и южную часть острова Сахалин и прибрежных территорий. Это исследование направлено на определение флоры и фауны, которые могут оказаться в опасности в связи со строительством трубопровода, и рекомендации, которые позволят уменьшить влияние трубопровода на окружающую среду.
В результате сотрудничества, НОЦ организовал новую дисциплину в ДВГУ — "Oil and Coal Chemistry" и опубликовал результаты исследований в 71 журнале, включая 22 работы молодых исследователей.

О сотрудничестве кафедры физики земли Санкт-Петербургского Государственного Университета и НИИ РАН с компанией Shell

Начиная с 2002 года, успешно функционирует модель сотрудничества кафедры Физики Земли Санкт-Петербургского государственного университета, Санкт-Петербургского отделения математического института им. Стеклова РАН, Института машиноведения РАН и компанией Shell. Это сотрудничество является хорошим примером реализации инновационной цепочки.
На базе фундаментальных исследований в области распространения упругих волн в сложных средах, а именно в этой области Ленинградская — Петербургская научная школа является мировым лидером, совместно с коллегами из исследовательского отдела компании Shell формулируется тематика совместных проектов, представляющих производственный интерес для компании и научный интерес для российских ученых. В каждом проекте два соруководителя с российской стороны и со стороны компании и, по крайней мере, один аспирант, один магистрант и молодой исследователь. Соруководители проекта являются одновременно соруководителями кандидатской диссертации аспиранта. Тема проекта тесно связана с темой кандидатской диссертации и магистерской диссертации соответственно аспиранта и магистранта.
При этом наряду с фундаментальными исследованиями аспирант и магистрант решают конкретную прикладную задачу, востребованную производством современного уровня. Для иллюстрации эффективности разработанных методов и программных модулей используются реальные сейсмические данные, представляющие производственный интерес. Финансирование проектов осуществляется через Американский фонд гражданских исследований (CRDF) по программе поддержки сотрудничества российских научных и образовательных учреждений с зарубежными компаниями (GAP).
Аспиранты и студенты, участвующие в проекте, получают зарплату. Им нет необходимости отрываться от научных исследований в поисках дополнительного заработка — это тоже важное преимущество такого сотрудничества. По сути дела, — это реализация технологии «Обучение через научные проекты».
За счет проекта студенты, аспиранты и молодые исследователи принимают участие в Международных и российских конференциях, где докладывают результаты исследований. В проектах предусмотрены средства на приобретение оборудования, компьютерной техники, которые становятся собственностью университета. В 2007 году выполняется 8 научных проектов.
Два раза в год соруководители проектов с российской стороны и со стороны компании устраивают двухдневную конференцию, на которой с докладами о проделанной работе выступают аспиранты и магистранты, затем проходит обсуждение. Компания Shell оказывает спонсорскую поддержку Международной молодежной геофизической конференции, которая проходит на базе Санкт-Петербургского государственного университета раз в два года уже на протяжении 10 лет.

Российские ученые при  поддержке CRDF создают пленки для отбеливания зубов

Профессор Фельдштейн и группа ученых из Института нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН, Института физической химии им Н.Н. Семенова, а также химического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова в течение нескольких лет занимались исследованием вопроса, какие полимерные структуры отвечают за липкость смесей полимеров. В результате ученые добились того, что смогли получать адгезивы любой гидрофильности, работающие как в сухих, так и во влажных средах, смешивая полимеры, которые сами по себе липкостью не обладают. Эта технология заинтересовала американцев, и уже в 2000 году она была запатентована, посредством заключения соглашение о совместных исследованиях с американской компанией Corium International.
Результатом работы явились более 20 международных патентов и создание ряда продуктов медицинского назначения — систем подачи лекарств через кожу и слизистые оболочки полости рта, липкие пленки для отбеливания зубов, липкие супинаторы. Созданные в сотрудничестве с Corium при поддержке программы GAP продукты уже поступили на международный рынок.

Проект "Профилактика перинатальной ВИЧ-инфекции в Санкт-Петербурге и Ленинградской области"

Программа «Призыв к действию» направлена на предотвращение передачи ВИЧ-инфекции от матери ребенку и выполняется Фондом им. Элизабет Глейзер с 2000 г. в 18 странах мира, включая Россию. Проект предоставляет беременным женщинам добровольное консультирование, тестирование на ВИЧ и профилактическое лечение.

Проект «Профилактика перинатальной ВИЧ-инфекции в Санкт-Петербурге и Ленинградской области » выполняется с апреля 2004 года Университетом Северной Каролины (США) в рамках всемирной программы «Призыв к действию» фонда помощи ВИЧ-инфицированным детям имени Элизабет Глейзер при финансовой поддержке Агентства по международному развитию США (USAID) и техническом содействии CDC, а также при содействии СРДФ. Финансовый менеджмент с российской стороны осуществляется региональной общественной организацией «Взгляд в будущее».

Партнеры и участники проекта:

- Центр по профилактике и борьбе со СПИД, Санкт-Петербург

 — Городской комитет здравоохранения, г. Санкт-Петербург

 — Ленинградский областной комитет здравоохранения

 — НПЦ МЗ РФ помощи беременным женщинам и детям с ВИЧ-инфекцией

 — Центр по профилактике и борьбе со СПИД, Ленинградская Область

 — Городской роддом № 15, г. Санкт-Петербург

 — Городской роддом № 16, г. Санкт-Петербург

 — Городская инфекционная больница им. С.П.Боткина, С-Петербург

 — Родильный дом Ломоносово, Ленинградская Область

 — Родильный дом Всеволожска, Ленинградская Область

 — Родильный дом Тосно, Ленинградская Область

Целевой группой проекта являются беременные женщины из групп высокого риска, поступающие на роды с не установленным ВИЧ-статусом.

Основными компонентами проекта в Санкт-Петербурге и Ленинградской области являются:

1. Установление высокоэффективной системы до- и после- тестового консультирования, быстрого тестирования на ВИЧ и экстренной химиопрофилактики перинатальной ВИЧ-инфекции в случае положительного результата быстрого тестирования

2. Проведение углубленного мониторинга перинатальной передачи ВИЧ, который включает наличие дородового наблюдения, обследование на ВИЧ, проведение химиопрофилактики матери и ребенку, до- и после-тестовое консультирование, практику кормления новорожденного, ВИЧ статус ребенка и отказ от ребенка и пр

3. Проведение обучающих семинаров для специалистов, работающих в области профилактики перинатальной ВИЧ-инфекции по вопросам ППВИ, до- и после-тестового консультирования, проведения быстрого теста и экстренной химиопрофилактики в родах, планирования семьи.

Перинатальный мониторинг осуществляется в четырех родильных домах: РД №15 и №16 и инфекционной больнице им. С.П. Боткина в Санкт-Петербурге и Гатчинском РД в Ленинградской области. С сентября 2005 г. проект начал работу в трех родильных домах Ленинградской области (Всеволожск, Тосно, Ломоносов). В 2005 г проведено два обучающих семинара по вопросам тестирования и консультирования в городе и области. За время проведения проекта показана эффективность проводимого мониторинга индикаторов перинатальной профилактики ВИЧ инфекции. С ноября 2005 г совместно со специалистами Центра СПИД организованы мобильные бригады для посещения ВИЧ инфицированных женщин и их новорожденных на дому через 1 месяц после выписки из родильного дома.