Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка фотобиокаталитических технологий на основе пигмент–белковых комплексов, полупроводниковых наноразмерных частиц и ферментов.

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Выполнение этапа проекта
Проект
02.435.11.2018
Организация
ФИЦ ХФ РАН
Продолжительность работ
2005 - 2006, 13 мес.
Бюджетные средства
8 млн
Внебюджетные средства
0 млн

Разработка технологии получения фотобиокатализаторов, механизм функционирования которых основан на сопряженном действии макромолекулярных биологических систем (пигмент-белковые комплексы, ферменты) и полупроводниковых наночастиц. Разработка основ технологий, использующих созданные наноразмерные фотобиокатализаторы для фотодезинфекции и получения физиологически активных соединений.

Соисполнители

Организация
НИИ ФХБ МГУ

Этапы проекта

1
23.09.2005 - 08.12.2005
Проведены патентные исследования по ГОСТ Р 15.011-96 по теме «Разработка фотобиокаталитических технологий на основе пигмент–белковых комплексов, полупроводниковых наноразмерных частиц и ферментов».
Создан уникальный экспериментальный комплекс оптических и магнитно-резонансных методов для исследования нано – биообъектов с фемтосекундным временным и нанометровым пространственным разрешением.
Разработаны методы синтеза наноразмерных полупроводниковых частиц TiO2 и методы нанесения мезоструктурированных пористых пленок из этих частиц. Наработаны и охарактеризованы мезоструктурированные пористые пленки (50 образцов).
Выделены и очищены комплексы фотосистемы 1 из клеток цианобактерии Synechocystis sp. 6803 и/или хлоропластов высших растений. Наработано 20мг выделенных комплексов.
Получены и охарактеризованы комплексы наночастиц неорганических полупроводников с ферментами: алкогольдегидрогеназой, глюкозо-6-фосфат дегидрогеназой и гексокиназой; пигмент-белковым комплексом R-фикоэритрином, белком - бычьим сывороточным альбумином.
Проведены исследования по выяснению механизмов физико-химических процессов и структурно–динамических особенностей в комплексах неорганических наноразмерных полупроводников с белками и в пигмент-белковых комплексах.
Развернуть
2
01.01.2006 - 31.05.2006
Выполнены исследования по выяснению механизмов физико-химических процессов, протекающих при формировании мезопористых пленок из нанокристаллов TiO2 на субстратах (проводящее стекло), в комплексах наночастиц с ферментами, а также в комплексах, содержащих фотосистему 1. Показано, что средний размер наночастиц TiO2 долженн составлять 10-20нм. Средний размер пор не меньше 10 нм и зависит от размера белка.
Выяснено влияние условий приготовления мезопористых TiO2 пленок и комлексов ферментов с наночастицами на эффективность функционирования созданных наноразмерных фотобиокатализаторов. Показано, что при определенных условиях приготовления наноразмерных фотобиокатализаторов ферменты эффективно сорбируются на мезопористой наноструктурированной пленке TiO2 ; осуществляется межфазный перенос электрона между наночастицей TiO2 и активным центром фермента; протекает ферментативная реакция.
Разработана технология получения наноразмерных фотобиокатализаторов, представляющих собой комплекс наноразмерных частиц TiO2 и фермента (гидрогеназа), зафиксированная в Технологическом регламенте.
Развернуть
3
01.07.2006 - 31.10.2006
1. Разработана (на основе полученных наноразмерных фотонанобиокатализаторов) новая фотокаталитическая технология получения молекулярного водорода;
2. Разработана (на основе полученных наноразмерных фотонанобиокатализаторов) новая фотокаталитическая технология получения физиологически соединений, включая восстановленные формы никотинамидных и флавиновых коферментов;
3. Разработаны на основе полученных наноразмерных фотокатализаторов новые фотокаталитические технологии дезинфекции при действии видимого и ближнего УФ света;
4. Создано несколько типов фотобиокаталитических наноструктурированных мембран, содержащих наноразмерный фотобиокатализатор, включающий мезопористые пленки окислов титана с иммобилизированными на них ферментами (гидрогеназы, ферредоксин-NADP-редуктазы, NADP-редуктазы, формиат-дегидрогеназы) и пигмент белковым комплексом первой фотосистемы ФС1.
5. Дан технологический регламент «Разработка фотобиокаталитических технологий получения физиологически активных соединений (восстановленных форм никотинамидных и флавиновых коферментов NADH, NADPH, FADH и L- глутамата), получения молекулярного водорода и фотодезинфекции на основе пигмент–белковых комплексов, полупроводниковых наноразмерных частиц и ферментов»;
6. Разработан комплект проектной конструкторской документации (эскизные проекты) на макеты реакторов;
7. Изготовлены макеты 2-х фотокаталитических мембранных реакторов;
8. Разработана программа и методика испытаний макетов;
9. Проведены испытания макетов реакторов для получения молекулярного водорода, фотогенерации восстановленных форм никотинамидных и флавиновых коферментов NADH, NADPH и FADH и фотодезинфекции воды;



10. Осуществлена реакция синтеза органических соединений (аминокислот) на примере восстановительного аминирование альфа-кетоглутарата до L- глутамата в присутствии L-глутаматдегидрогеназы при использовании цикла восстановления коферментов в мембранном реакторе.
11. Сделан выбор оптимального варианта конструкции реактора для изготовления опытного образца.
12. Поданы две заявки на выдачу патентов Российской Федерации на изобретения, на которых основаны созданные технологии.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники" на 2002-2006 годы

Программное мероприятие

1.3 Прикладные разработки в рамках системы приоритетных направлений
Продолжительность работ
2005 - 2006, 15 мес.
Бюджетные средства
6 млн
Организация
НИИ ФХБ МГУ
профинансировано
Продолжительность работ
2005 - 2006, 18 мес.
Бюджетные средства
10 млн
Организация
НИИ ФХБ МГУ
профинансировано
Тема
Разработка фотобиокаталитических технологий на основе пигмент–белковых комплексов, полупроводниковых наноразмерных частиц и ферментов
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
8 млн
Количество заявок
2
Тема
Разработка фотобиокатализаторов и биосенсоров на основе ферментов и хлорофилл-белковых комплексов, иммобилизованных в мезопористых полупроводниковых носителях.
Продолжительность работ
2008 - 2009, 17 мес.
Бюджетные средства
7,8 млн
Количество заявок
1
Тема
Биосенсоры для экологического мониторинга на основе фотосинтетических пигмент-белковых комплексов.
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
6 млн
Количество заявок
2
Тема
Ферменты в реакциях тонкого органического синтеза
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
10 млн
Количество заявок
3
Тема
Изучение новых морских природных соединений, выделение, структура, биосинтез и биологическая активность. Изучение ферментов из морских макро- и микроорганизмов. Изучение молекулярных основ иммунных процессов, в том числе антибактериального и антиопухолевого иммунитета.Изучение биологической активности и механизма действия природных и синтетических соединений. на установке: "Научно - исследовательское судно "Академик Опарин". (рег. № 2-1.7)"
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
2,5 млн
Количество заявок
1