Основные достижения ИБХФ РАН

Институт занимает ведущие позиции в  следующих научных направлениях:

- в создании фундаментальных основ новых процессов получения биотоплив из  возобновляемого сырья и комплексной переработки биомассы в газообразное и жидкое топливо;

- в изучении новых каталитических систем (в том числе, биомиметических) и создании новых экологически чистых технологий на их основе;

- в производстве специальных биополимерных материалов из возобновляемого сырья; в создании новых экологически чистых биодеградируемых полимеров и полимерных материалов;

- в разработке научных основ и создании технологии инновационного производства высокоэффективных фотовольтаических нанопребразователей солнечной энергии нового поколения на основе металлооксидных солнечных элементов;

- в исследовании электронных свойств органических и металлоорганических веществ и создании новых композиционных материалов (в том числе, нанокомпозитов) для решения медицинских и экологических задач;

- в исследовании микроструктуры и физико-химических свойств современных материалов (полимеров, композитов, биокомпозитов, наноматериалов) методами акустической и зондовой микроскопии и создании нового поколения акустических микроскопов сверхвысокого разрешения.

- в фундаментальных и прикладных исследованиях структуры, свойств, функционирования и молекулярного полиморфизма биомакромолекул современными физическими методами и методами математического и квантово-механического моделирования биопроцессов с помощью современных суперкомпьютеров;

- в изучении химической кинетики и механизмов ферментативных и каталитических реакций, создании ферментных и сенсорных аналитических и биокаталитических технологий.

- в изучении физико-химических основ фотобиологических процессов и создании нового поколения лечебных средств для офтальмологии;

- в комплексном изучении биоантиоксидантов и создании антиоксидантной фармакотерапии;

- в изучении механизмов и эффектов действия низкоинтенсивных физических и химических факторов на живые организмы и окружающую среду (ионизирующая радиация, биологически активные вещества, экотоксиканты и др.);

- в исследовании физико-химических и биотехнологических основ создания функциональных продуктов питания нового поколения;

 

Важнейшие результаты фундаментальных исследований Федерального государственного бюджетного учреждения науки Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН за 2015 год

 

Практические разработки ИБХФ РАН, реализуемые или реализованные в 2015 году, а также результаты основных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, законченных в 2015 году и готовых к практическому использованию.

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Наиболее важные результаты предыдущих лет

1. Разработаны технологические основы получения высокооктановых биодобавок к автомобильному топливу на основе использования высокоэффективных специфических магнитоуправляемых нанокатализаторов. Создана экономичная и удовлетворяющая современным экологическим требованиям каталитическая система конденсации полиолов растительного происхождения, главным образом, глицерина с карбонильными соединениями с образованием циклических кеталей - компонентов высокооктановых биодобавок к моторным топливам.

2. Созданы научные основы конверсии биомассы в энергоносители с помощью высокоэффективных биокатализаторов. Разработана технология получения топливного этанола из целлюлозосодержащего сырья и созданы иммобилизованные биокатализаторы для биосинтеза ферментов целлюлозного сырья и непрерывного процесса получения биоэтанола.

3. В ИБХФ РАН впервые разработан  новый высокоселективный метод импульсного флэш-пиролиза техногенного лигносодержащего сырья с целью создания биотоплив и полезного сырья для химической промышленности. Метод высокоскоростного пиролиза биомассы на сегодняшний день является наиболее перспективным способом получения биотоплив из техногенного лигнина, содержащего малые добавки теплоносящих углеродных соединений (многостенных углеродных нанотруб). Данный способ импульсного флэш-пиролиза природной биомассы, а также техногенных продуктов промышленной деятельности человека может быть использован не только для получения биотоплив, но и для селективного синтеза ценных органических соединений.

4. Разработана технология биодеградации реакционных масс, образующихся при уничтожении фосфороорганических отравляющих веществ (Зарина, Зомана, Ви-икс, Иприта и Ипритно-Люизитных смесей). Созданы экспериментальные установки по биодеградации реакционных масс, оптимизированы технологические параметры процесса переработки реакционных масс.

5. Следует особо отметить значительное развитие исследований  Института в области создания новых наноматериалов и нанобиоматериалов, развития теоретических и экспериментальных основ создания нанобиотехнологий, разработки новых высокоэффективных и высокочувствительных методов и приборов для исследования микроструктуры нанокомпозитов. Институт являетсямировым лидером в области развития фундаментальных основ методов и средств импульсной акустической микроскопии. Разработанные в Институте импульсные акустические микроскопы разных поколений неоднократно представлялись на международных и всероссийских выставках, имеют 6 золотых медалей и дипломов различного уровня.

6. Впервые в мире в Институте расшифрована структура сверхтвердых материалов из трехмернополимеризованных фуллеренов С60 и предложен механизм появления в них магнетизма за счет образования дефектов; рассмотрены структура, свойства и механизмы образования углеродных Y- и T-нанотруб. На стыке квантовой химии, материаловедения и медицины в Институте развивается новое перспективное направление: создание лекарственных препаратов нового поколения на основе комплексов с фуллеренами.

7. В области разработки накопителей электрической энергии гибридного характера -суперконденсаторов нового поколения создана технология производства графена для электродов суперконденсатора и получен уникальный материал, сочетающий ионную и электронную проводимость на основе наночастиц с поверхностью, модифицированной функциональным полимером.

8. В области фундаментальных исследований солнечных фотопреобразователей ИБХФ РАН является одним из мировых лидеров по созданию новых типов металлоксидных солнечных элементов (МО СЭ). Созданы МО СЭ на основе допированных ниобием мезоскопических слоев диоксида титана, в которых зафиксированы рекордные для данного типа СЭ эффективности преобразования солнечной энергии в электрическую (около 12%). Разработан и изготовлен демонстрационный прототип солнечной панели тандемного типа размером 60х80 см. Стенд солнечных панелей различного типа мощностью 2100 Вт установлен на открытом воздухе на крыше здания ИБХФ РАН. Изготовлена и подключена автоматизированная метрологическая система, которая позволяет в реальном времени проводить запись выходных параметров установленных солнечных панелей. Демонстрационный стенд солнечных панелей на основе тонкопленочных халькопиритных элементов (CIGS) мощностью 300 Вт установлен на АЗЦ ОАО «НК «РОСНЕФТЬ» в г. Сочи. Проведенные технико-экономические расчеты показали, что к 2016 году себестоимость производства солнечных панелей на основе МО СЭ будет в несколько раз ниже себестоимости для конкурирующих технологий производства СЭ на основе кристаллического кремния и тонкопленочных технологий.

9. В Институте создан Центр масс-спектрометрии Российской академии наук -  уникальный химико-физический комплекс, оснащенный самой современной масс-спектрометрической техникой и способный решать задачи геномики, протеомики, создания принципиально новых лекарственных средств, развития систем диагностики и детекции для обеспечения химической и биологической безопасности. Для изучения биомакромолекул человека разработаны новые аналитические платформы на основе сверхточных методов масс-спектрометрии, сформирована оригинальная база данных белков и пептидов конденсатов выдыхаемого воздуха, а также тканей и биологических жидкостей дыхательных путей с указанием их возможных мутаций, посттрансляционных модификаций и диагностической значимости.

10. Разработан новый метод ферромагнитного резонанса металлсодержащих наночастиц, позволяющий по спектрам ЭПР определять размерные параметры линейных агрегатов наночастиц, исследовать адсорбцию макромолекул на поверхности магнитных наночастиц. Результаты исследований представляют большой интерес для создания магнитных наноматериалов, а также для практической медицины, использующей магнитные наночастицы в качестве носителей лекарственных препаратов.

 

11. В области развития математического и квантово-механического моделирования биопроцессов с помощью современных суперкомпьютеров разработаны комбинированные методы квантовой и молекулярной механики (КМ/ММ) для моделирования химических реакций в белках и растворах и использованием современных суперкомпьютеров. Создан новый вариант метода молекулярной динамики для расчетов конформационных превращений в белковых макромолекулах с использованием жестких фрагментов в пептидных цепях. На основе результатов компьютерных расчетов предложены механизмы реакций различных ферментов (серин-карбоксильных пептидаз, ацетилхолинэстеразы, гидролаз, нуклеаз, оксидоредуктаз), создана общедоступная электронная база данных по структурам практически значимых ферментов. Методом молекулярной динамики разработаны алгоритмы параллельных расчетов конформационных превращений в белковых макромолекулах с учетом протекания химических реакций.

12. Институту принадлежит приоритет в фундаментальных исследованиях физико-химических свойств, взаимосвязи структуры и функции антиоксидантов. Важнейшим практическим результатом этих исследований является  разработка лекарственных препаратов-антиоксидантов и создание нового научного направления – антиоксидантной фармакотерапии. В Институте разработано  и внедрено в медицинскую практику 6 лекарственных препаратов широкого спектра действия (5%-ный  и 10%-ный дибунол, эмоксипин, мексидол, мексикор, нитрозометилмочевина) для лечения заболеваний различной этиологии. В частности, мексидол показал свою высокую эффективность при лечении различных цереброваскулярных заболеваний и  внесен в Перечень лекарственных средств и изделий медицинского назначения, отпускаемых по рецептам врачей бесплатно или со скидкой в г. Москве. Цикл работ «Создание и внедрение в медицинскую практику антиоксидантных препаратов для лечения  и профилактики цереброваскулярных заболеваний» удостоен Премии Правительства Российской Федерации в области науки и техники за 2002 год.

Впервые показана антиоксидантная активность индивидуальных одорантов, эфирных масел и их компонентов (эвгенол, тимол, карвакрол, ванилин, анисовый альдегид, дамаскон, линалоол, эфирные масла душицы, чабера, гвоздики и тимьяна,  лимона, имбиря, розмарина, фенхеля, лимонен, цитраль, бензальдегид, мальтол). Найдено, что некоторые из разработанных композиций эфирных масел при их систематическом применении в малых дозах обладали выраженными геропротекторными, иммуномодулирующими и противоопухолевыми свойствами.

13. Хорошо известны достижения Института в изучении механизмов и эффектов действия низкоинтенсивных физических и химических факторов в сверхмалых дозах на живые организмы и окружающую среду (ионизирующая радиация, биологически активные вещества, экотоксиканты и др.).

Закончен цикл исследований эффективности сверхмалых доз антиоксиданта фенозана. Подготовлена научно-техническая документация  для получения разрешения на проведение доклинических исследований лекарственных средств и включения Института в Перечень организаций, сертифицированных в указанной области. Получено положительное решение по данному вопросу от Федеральной службы по надзору в сфере здравоохранения и социального развития. В настоящее время разработанный в ИБХФ РАН и переданный по договору отечественной фармацевтической фирме для выведения на рынок новый отечественный противосудорожный лекарственный препарат препарат ДибуфелонÒ (Фенозан) находится на завершающем этапе III фазы клинических испытаний по оценке эффективности, безопасности и переносимости препарата Дибуфелон в качестве вспомогательной терапии у пациентов с парциальными эпилептическими приступами.

14. Значительно расширены исследования в области создания и мониторинга новых эффективных противоопухолевых препаратов и методов лечения онкологических заболеваний. В предклинических исследованиях показана высокая противоопухолевая активность препаратов новых классов соединений в противоопухолевой химиотерапии: ряда препаратов класса ферроценилимидазола, металлоорганических производных полиакриловой кислоты, препаратов цисплатин и барназа, фотосенсибилизатора бактериохлорина. Показана принципиальная возможность создания на основе производных ферроцена нового класса противоопухолевых препаратов, которые в отличие от используемых в клинической практике высокотоксичных химиотерапевтических средств сочетают в себе высокую эффективность с низкой токсичностью.

15. В области фундаментальных исследований физико-химических основ рецепции получены важные сведения о фемтосекундной динамике образования первичных продуктов фотолиза зрительного пигмента и показана возможность фотообратимой реакции родопсина и бактериородопсина в фемто- и пикосекунднй шкалах времен. Разработаны принципы создания нового поколения оптических средств и диагностикумов для офтальмологии. Разработаны и внедряются в медицинскую практику принципиально новые, не имеющие аналогов в мировой офтальмологии фотопротекторные искусственные хрусталики с естественной спектральной характеристикой и набор «Ретинант-ИФА», предназначенный для ранней иммунодиагностики тяжелых глазных болезней. Разработаны защитные светофильтрующие очки-насадки для офтальмологических больных и слабовидящих людей.

16. Значительные успехи за отчетный период достигнуты в области исследования процессов фото- и хемилюминесценции и создания сенсорных аналитических систем. Обнаружено новое явление: хемилюминесценция, создаваемая светом (ХЛСС). Впервые предложен и опробован метод фотогенерации и консервации молекулярных «хранилищ света» - лабильных энергоемких хемилюминофоров. Этот подход упрощает управление ХЛСС-системами и, соответственно, их использование при последующей разработке на их основе хемилюминесцентных аналитических методик.

Научно-практические разработки Института были представлены на всероссийских и международных выставках различного уровня(на ВВЦ, в Экспоцентре на Красной Пресне, в здании Правительства Москвы) и награждены 12-ю медалями (из них — 5 золотые) и 12 дипломами. Это - международные выставки «Здравоохранение», «Химия», Международная специализированная выставка «Мир био-технологии», «Московский международный салон инноваций и инвестиций», «Высокие технологии XXI века – ВТ XXI», Европейская научно-промышленная палата и др. Около 40 ученых Института (из них - 12 молодых ученых) удостоены грантов Президента РФ и получили Государственные стипендии в области химии, физико-химической биологии, клеточной биологии, микробиологии и физиологии растений, физиологии и фундаментальных проблем медицины. В Институте сложились научные школы академика Н.М. Эмануэля, академика А.Е. Шилова, академика М.А. Островского, чл.-корр. РАН А.А. Овчинникова, чл.-корр. РАН С.Д. Варфоломеева, д.б.н., профессора Е.Б. Бурлаковой, д.ф.-м.н., профессора Л.А. Чернозатонского. Ученые Института имеют государственные награды: медали ордена «Заслуги перед Отечеством» 1-й и 2-й степени, орден Дружбы, орден Почета; научные медали и премии Президиума РАН и Европейской академии наук, Правительства Москвы: золотая медаль им. Н.Н. Семёнова, золотая медаль им. И.М. Сеченова, медаль «Биосфера и человечество» памяти Н.В. Тимофеева-Ресовского, Ломоносовская премия, Международная премия им. В.В. Воеводского, премия Ленинского комсомола. Почетное звание «Заслуженный деятель науки Российской Федерации» присуждено 10 ученым Института. Среди сотрудников Института - 7 лауреатов Государственных премий Российской Федерации и премий Правительства Российской Федерации в области науки и техники.

В 2014 году Институт получил Диплом WRIW-2014 международного рейтинга научно-исследовательских институтов в квалификации ВВ+«good quality research perfomance».

Яндекс.Метрика