Осминкина Любовь Андреевна
«Введение в бионанотехнологии»
Описание курса:
Курс знакомит студентов-физиков с биологическими системами и терминологией, относящейся к нанотехнологиям, а также демонстрирует современные приложения и новые разработки в области бионанотехнологий. Это интенсивный семестровый курс, который будет преподаваться очно на Физическом факультете МГУ им. М.В. Ломоносова и даст представление об актуальной и динамично развивающейся области бионанотехнологий. Масштабные глобальные инвестиции в нанотехнологии и особенно в бионанотехнологии означают, что сегодняшние студенты - будущие ученые и специалисты, обученные эффективно работать в междисциплинарной среде, объединяющей химию, физику, материаловедение, биологию и инженерию, будут играть жизненно важную роль в формировании будущего. Сочетая междисциплинарное преподавание с обзором передовых исследований, целью представленного курса является подготовка следующего поколения специалистов теоретического и экспериментального профиля в области биомедицинских применений нанотехнологий, и обеспечение знаний, необходимых для успешной карьеры в промышленных или академических исследованиях. Задачи курса включают в себя изучение фундаментальных основ методов получения наноматериалов, бионанофотоники, биосенсорики, передовых высокоточных методов терапии и высокоэффективных методов диагностики с использованием наноматериалов для исследований фундаментальных процессов в живых системах и патологических процессов в организме человека. Курс является оригинальным и уникальным. Похожие курсы представлены в передовых университетах мира, однако на Физическом факультете МГУ такой курс ранее не читался. Необходимость введения представленного курса в магистерскую программу на Физическом факультете связана с необходимостью подготовки студентов-физиков широкого профиля, способных быть в курсе и достойно ориентироваться в передовых достижениях современных нанотехнологий для биомедицины. Следует отметить, что хотя курс и является междисциплинарным, основной упор в нем будет сделан на применение физических методов в исследованиях живых систем и изучение физических принципов и механизмов использования наноматериалов в сенсорике, диагностике и терапии заболеваний человека. Планируется обновление и расширение материалов курса, что позволит повысить качество подготовки студентов, интересующихся современным состоянием науки в области нанобиотехнологий. Обновление будет включать как дополнение имеющихся разделов, так и добавление новых в соответствии с актуальными тенденциями развития данного направления.
План курса:
Лекция 1
Введение. Наноматериалы в биомедицине. Типы наноматериалов и наночастиц. Перспективы использования наноматериалов в биомедицине.
Лекция 2
Классификация наноматериалов. Методы получения наноматериалов (часть 1). Методы сверху-вниз. Нанолитография. Химическое, электрохимическое и металл-индуцированное химическое травление. Ультразвуковое и механическое измельчение.
Лекция 3
Методы получения наноматериалов (часть 2). Методы снизу-вверх. Влажный коллоидный синтез, лазерная абляция, химическое осаждение из газовой фазы.
Лекция 4
Методы функционализации поверхности наночастиц. Полимерное покрытие. Физособрция, спонтанное эмульгирование, химическая модификация.
Лекция 5
Характеризация наноматериалов для биомедицины. Электронная микроскопия, рентгеновская дифракция, люминесценция, спектроскопия комбинационного рассеяния света, низкотемпературная адсорбция азота, инфракрасная спектроскопия, масс-спектроскопия.
Лекция 6
Нанотоксикология. Механизмы токсичности. Токсичность в крови, генотоксичность, цитотоксичность. Биораспределение в клетках, организме животного. Выведение и биодеградация наночастиц.
Лекция 7
Биосенсорика. Оптические, электрические, электрохимические, люминесцентные и плазмонные методы нано-биосенсорики.
Лекция 8
Диагностика. Линейные и нелинейные оптические методы биовизуализации наночастиц. Люминесцентная и рамановская (КРС) микро-спектроскопия. Двухфотонная люминесценция. Когерентная антистоксовая рамановская (КАРС) спектроскопия. Флуоресцентные красители, белки и наночастицы.
Лекция 9
Диагностика. Оптическая и оптоакустическая томографии. Визуализация опухолей. Оптоакустические изображения.
Лекция 10
Диагностика. Магнитно-резонансная томография. Контрастные агенты на основе наночастиц. Суперпарамагнитные наночастицы. Позитронно-электронная томография.
Лекция 11
Наномедицина: основные понятия и термины. Противораковая терапия. Наночастицы-наноконтейнеры для доставки лекарств. Активная и пассивная доставка. Активированное и замедленное высвобождение лекарств.
Лекция 12
Терапия. Многофункциональные наночастицы для комбинированной терапии. Фототермическая терапии. Фотодинамическая терапия. Сонодинамическая терапия. УВЧ-терапия.
Лекция 13
Наночастицы в лучевой терапии. Радиосенсибилизация. Наночастицы в качестве контрастных агентов в КТ.
Лекция 14
Терапия. Наночастицы в дерматологии и косметике. Защитные крема.
Лекция 15
Наноматериалы против опасных вирусов и бактерий. Противовирусный и вирулицидные эффекты. Механизмы уничтожения бактерий и вирусов.
