УНИВЕРСИТЕТ ИТМО
Долгоживущие квантовые возбуждения в одномерных и двухмерных системах
В задачах нанофотоники можно реализовать управление одиночными квантами света – фотонами. Чтобы получить стабильный источник одиночных фотонов, нужно, чтобы оптическая структура излучала очень медленно, но стабильно.
В данном проекте мы будем искать различные геометрические конфигурации квантовых излучателях, в которых одиночный фотон может находиться продолжительное время внутри системы.
Для реализации проекта вы изучите сложную физику и математику, будете оперировать понятиями производной, матрицы, функции Грина, решать системы сложных линейных уравнений, а также изучите основы квантовой нанооптики.
Конечной задачей проекта является подбор оптимальных геометрических параметров в различных системах квантовых излучателей, обеспечивающих долгое время жизни одиночного фотона, как с помощью физических подходов, так и с помощью перебора параметров и использования вычислительных оптимизационных методов.
В данном проекте мы будем искать различные геометрические конфигурации квантовых излучателях, в которых одиночный фотон может находиться продолжительное время внутри системы.
Для реализации проекта вы изучите сложную физику и математику, будете оперировать понятиями производной, матрицы, функции Грина, решать системы сложных линейных уравнений, а также изучите основы квантовой нанооптики.
Конечной задачей проекта является подбор оптимальных геометрических параметров в различных системах квантовых излучателей, обеспечивающих долгое время жизни одиночного фотона, как с помощью физических подходов, так и с помощью перебора параметров и использования вычислительных оптимизационных методов.
Изучение наноструктурированных поверхностей полимеров методом атомно-силовой микроскопии
Сначала посмотрим, что делали ученые до нас. Попробуем повторить их эксперименты. Затем попробуем изменять условия создания поверхностей, чтобы посмотреть на изменения свойств. Также попробуем сделать из других материалов.
Разработка супрамолекулярных систем для инкапсуляции активных агентов
В рамках проекта будут разработаны системы на основе супрамолекулярных материалов, собранных за счет сети разветвленных водородных связей.
Супрамолекулярные материалы будут рассмотрены в рамках создания как капсул, так и матриц.
Будут инкапсулированы активные агенты для биоанализа, такие как молекулы ДНК. Супрамолекулярные материалы будут также рассмотрены как матрицы для активных радикалов, которые способны замедлить оксилительные процессы.
Супрамолекулярные материалы будут рассмотрены в рамках создания как капсул, так и матриц.
Будут инкапсулированы активные агенты для биоанализа, такие как молекулы ДНК. Супрамолекулярные материалы будут также рассмотрены как матрицы для активных радикалов, которые способны замедлить оксилительные процессы.
Разработка супрамолекулярных микросвиммеров на основе платинового катализа
Команда школьников поставит линейку экспериментов - от получения растворов до синтеза частиц.
Мы будем исследовать возможность помещения молекул внутрь кристаллов и доставку частиц за счет процесса катализа. Ребятам будет доступен весь парк лабораторного оборудования, на котором мы будем апробировать различные методы исследования - контроль синтеза, исследование движения, исследование изменения концентраций веществ. С использованием программного обеспечения MATLAB мы научимся строить алгоритмы вычисления и характеристики частиц.
Мы будем исследовать возможность помещения молекул внутрь кристаллов и доставку частиц за счет процесса катализа. Ребятам будет доступен весь парк лабораторного оборудования, на котором мы будем апробировать различные методы исследования - контроль синтеза, исследование движения, исследование изменения концентраций веществ. С использованием программного обеспечения MATLAB мы научимся строить алгоритмы вычисления и характеристики частиц.
"Умные" сорбенты на основе нанокристаллического хитина для очистки сточных вод
В течении данного проекта будет синтезирован и исследован сорбент на основе нанокристаллического хитина. В ходе выполнения проекта будут выполнены следующие задачи:
1.Синтез нанокристаллического хитина из хитина панциря креветок, с помощью процесса кислотного гидролиза.
2. Синтез углеродных точек на поверхности хитина (C-dot/ChNC).
3. Оценка стабильности фотолюминесценции (излучение света веществом после поглощения света) C-dot/ChNC.
4. Изучение адсорбционной (поглощающей) способности C-dot/ChNC по отношению к тяжелым металлам.
5. Исследование кинетики адсорбции тяжелых металлов C-dot/ChNC.
6. Характеристика материалов с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), ИК-Фурье спектроскопии, флуоресцентной и ультрафиолетовой-видимой спектроскопии.
1.Синтез нанокристаллического хитина из хитина панциря креветок, с помощью процесса кислотного гидролиза.
2. Синтез углеродных точек на поверхности хитина (C-dot/ChNC).
3. Оценка стабильности фотолюминесценции (излучение света веществом после поглощения света) C-dot/ChNC.
4. Изучение адсорбционной (поглощающей) способности C-dot/ChNC по отношению к тяжелым металлам.
5. Исследование кинетики адсорбции тяжелых металлов C-dot/ChNC.
6. Характеристика материалов с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), ИК-Фурье спектроскопии, флуоресцентной и ультрафиолетовой-видимой спектроскопии.
Создание технологии мультиплексной диагностики патогенов с помощью РНК-расщепляющих ДНК-наносенсоров при одновременном протекании различных методов изотермической амплификации для накопления фрагмента
Классический метод диагностики инфекционных заболеваний в настоящее время – полимеразная цепная реакция (ПЦР). Данный метод позволяет добиться значительного увеличения малых концентраций определённых фрагментов нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) в биологическом материале. Этот процесс включает этап денатурации (разделение двухцепочечной ДНК при высокой температуре на одноцепочечные), который обычно достигается при 95–97ºC, этап отжига и копирование одноцепочечных ДНК-цепей для создания новой двухцепочечной ДНК (этап удлинения, который требует ДНК-полимеразы).
Однако основная часть процесса происходит при повторяющемся цикличном изменении температуры, требующего специальной техники. В изотермических методах реакция идёт при участии нескольких ферментов и от 2 до 6 праймеров (в зависимости от метода), подобранных специальным образом, чтобы можно было проводить процесс при постоянной температуре. Для визуализации создаются дизайны ДНК-наносенсоров, чувствительных лишь к молекулам индивидуального патогена.
В ходе проекта предлагается разработка дизайнов дезоксирибозимных ДНК-сенсоров для высокочувствительного обнаружения нуклеиновых кислот одновременно нескольких возбудителей инфекционных заболеваний на примере микроорганизмов, поражающих центральную нервную систему (ЦНС). В данном проекте будут исследованы по меньшей мере три патогена из списка: Streptococcus pneumonia, Neisseria meningitidis, Escherichia coli, Haemophilus influenza, Streptococcus agalactiae, Staphylococcus aureus, Mycobacterium tuberculosis, Candida albicans. В качестве метода изотермической амплификации будет использован по меньшей мере один из следующих: NASBA, LAMP, SPA, SDA. Полученные дизайны ДНК-наносенсоров будут протестированы в лабораторных условиях на синтетических олигонуклеотидах целевых последовательностей ДНК или РНК патогенов. Будет измерен предел детекции, чувствительности, селективности разработанной технологии.
Однако основная часть процесса происходит при повторяющемся цикличном изменении температуры, требующего специальной техники. В изотермических методах реакция идёт при участии нескольких ферментов и от 2 до 6 праймеров (в зависимости от метода), подобранных специальным образом, чтобы можно было проводить процесс при постоянной температуре. Для визуализации создаются дизайны ДНК-наносенсоров, чувствительных лишь к молекулам индивидуального патогена.
В ходе проекта предлагается разработка дизайнов дезоксирибозимных ДНК-сенсоров для высокочувствительного обнаружения нуклеиновых кислот одновременно нескольких возбудителей инфекционных заболеваний на примере микроорганизмов, поражающих центральную нервную систему (ЦНС). В данном проекте будут исследованы по меньшей мере три патогена из списка: Streptococcus pneumonia, Neisseria meningitidis, Escherichia coli, Haemophilus influenza, Streptococcus agalactiae, Staphylococcus aureus, Mycobacterium tuberculosis, Candida albicans. В качестве метода изотермической амплификации будет использован по меньшей мере один из следующих: NASBA, LAMP, SPA, SDA. Полученные дизайны ДНК-наносенсоров будут протестированы в лабораторных условиях на синтетических олигонуклеотидах целевых последовательностей ДНК или РНК патогенов. Будет измерен предел детекции, чувствительности, селективности разработанной технологии.
Получение композитных материалов на основе полиоксометаллатов
Необходимо подобрать совместимые по физико-химическим свойствам органические полимеры и полиоксометаллаты, чтобы найти наиболее энергетически и экономически выгодные и воспроизводимые пары.
Изучение влияния полиэлектролитных пленок с добавлением олигопептидов и гликопротеинов на пролиферацию клеток.
В ходе исследования препаратов и нахождения методов для ускорения заживления ран, и регенерации верхних слоев эпидермиса были выявлены проблемы, которые будут решены и рассмотрены в данной научной работе.
Одна из основных проблем в регенеративной медицине и биотехнологии – скорость заживления внутренних повреждений (например, при операциях на сосудах). Для её решения используются различные подходы от хирургического вмешательства, до использования сложных нано структурированных материалов на основе синтетических и природных материалов. В связи с этим, целью проекта является разработка перевязочного материала на основе натурального муцина улитки.
Также в этой работе исследуется влияние муцина улитки и рогов, крови, пант полярного оленя на пролиферацию клеток, т.е. на разрастание ткани организма путём размножения клеток. Ожидается, что полиэлектролиты на основе муцина будут применяться в ранозаживляющих средствах или спреях для стимуляции роста эпителиальной ткани.
Таким образом, способ является перспективным для разработки ранозаживляющих покрытий. Тестирование производилось на пленках с добавлением муцина, крови, пант и рогов полярного оленя. Таким образом производилось изучение влияние этих добавок на клеточные культуры. Полимерные пленки были получены нанесением капель вышеперечисленных веществ на обезжиренном покровном стекле. Наносили капли вещества на стекло и выдерживали на 15 мин, после этого убирали лишние капли раствора пипетдозатором со стекла, далее подложку промывали в дистиллированной воде в течении 30 с.
Таким образом производились пленки путем послойного осаждения веществ, благодаря которым формировался единый слой покрытия. Полученные покрытия тестировались следующими видами клеток: ПФЧ (постнатальные фибробласты человека) и С2С12 (мышечная ткань мыши). По истечении культивации (3-4 д.) производились снимки и подсчеты клеточной плотности и количества клеток. Для покраски клеток были использованы растворы следующих органических красителей: Акридиновый оранжевый 1мг/мл (для ядер) и иодид пропидия р-р 1мг/мл ( для цитоскелета).
Одна из основных проблем в регенеративной медицине и биотехнологии – скорость заживления внутренних повреждений (например, при операциях на сосудах). Для её решения используются различные подходы от хирургического вмешательства, до использования сложных нано структурированных материалов на основе синтетических и природных материалов. В связи с этим, целью проекта является разработка перевязочного материала на основе натурального муцина улитки.
Также в этой работе исследуется влияние муцина улитки и рогов, крови, пант полярного оленя на пролиферацию клеток, т.е. на разрастание ткани организма путём размножения клеток. Ожидается, что полиэлектролиты на основе муцина будут применяться в ранозаживляющих средствах или спреях для стимуляции роста эпителиальной ткани.
Таким образом, способ является перспективным для разработки ранозаживляющих покрытий. Тестирование производилось на пленках с добавлением муцина, крови, пант и рогов полярного оленя. Таким образом производилось изучение влияние этих добавок на клеточные культуры. Полимерные пленки были получены нанесением капель вышеперечисленных веществ на обезжиренном покровном стекле. Наносили капли вещества на стекло и выдерживали на 15 мин, после этого убирали лишние капли раствора пипетдозатором со стекла, далее подложку промывали в дистиллированной воде в течении 30 с.
Таким образом производились пленки путем послойного осаждения веществ, благодаря которым формировался единый слой покрытия. Полученные покрытия тестировались следующими видами клеток: ПФЧ (постнатальные фибробласты человека) и С2С12 (мышечная ткань мыши). По истечении культивации (3-4 д.) производились снимки и подсчеты клеточной плотности и количества клеток. Для покраски клеток были использованы растворы следующих органических красителей: Акридиновый оранжевый 1мг/мл (для ядер) и иодид пропидия р-р 1мг/мл ( для цитоскелета).
Изготовление сенсорно-графитовой системы для исследования концентраций реальных растворов
Необходимо будет на основании научной литературы выбрать правильный материал для изготовления графитового электрода. Провесит измерения с помощью циклической вольт-амперометрии.
Обработать полученные результаты с помощью методов статической обработки данных.
Обработать полученные результаты с помощью методов статической обработки данных.
Цифровой отпечаток сложных смесей: создание баз данных при помощи электрохимической сенсорной платформы и их анализ методами машинного обучения
В рамках проекта планируется ознакомление с литературой о методах электрохимического определения компонентов смесей.
Также в ходе работы участники будут определять молекулярный состав ингредиентов смеси, подбирать оптимальный метод для их анализа. Подбор материалов и конструирование электродной системы, которая будет использоваться для дальнейшего сбора данных, будет являться одним из ключевых этапов работы. Завершающим этапом будет являться непосредственно составление базы данных и ее обработка.
Также в ходе работы участники будут определять молекулярный состав ингредиентов смеси, подбирать оптимальный метод для их анализа. Подбор материалов и конструирование электродной системы, которая будет использоваться для дальнейшего сбора данных, будет являться одним из ключевых этапов работы. Завершающим этапом будет являться непосредственно составление базы данных и ее обработка.
Самосборка наночастиц на границе двух жидкостей как основа для сенсоров нового поколения
Порядок трудно достичь, легко потерять и невозможно не заметить.
В начале 20ого века Рамсден и Пикеринг открыли свойство отдельных твёрдых частиц стабилизировать эмульсии (или, другими словами, границу раздела фаз) по аналогии с поверхностно-активными веществами. Впоследствии такие эмульсии стали называть ""эмульсии Пикеринга"". Наночастицы, ""зажатые"" на границы раздела фаз, вынуждены самоорганизоваться в кластеры и плёнки, что и стабилизирует эмульсии.
Проект ориентирован на учащихся старших классов, интересующихся исследованиями в области нанотехнологий и коллоидной химии. Цель проекта: создать основу сенсорных платформ для персонализированной медицины нового поколения на основе тонких плёнок наночастиц, собранных на границе раздела фаз (вода-масло, вода-воздух).
От учащихся требуется:
• Изучить и провести синтез наночастиц (несколько на выбор).
• Провести самосборку наночастиц на границе раздела фаз и изучить её особенности.
• Провести анализ наночастиц и полученных тонких плёнок.
• Перенести полученные тонкие плёнки на твёрдую подложку и изучить их свойства.
• Продемонстрировать работоспособность сенсорного элемента."
В начале 20ого века Рамсден и Пикеринг открыли свойство отдельных твёрдых частиц стабилизировать эмульсии (или, другими словами, границу раздела фаз) по аналогии с поверхностно-активными веществами. Впоследствии такие эмульсии стали называть ""эмульсии Пикеринга"". Наночастицы, ""зажатые"" на границы раздела фаз, вынуждены самоорганизоваться в кластеры и плёнки, что и стабилизирует эмульсии.
Проект ориентирован на учащихся старших классов, интересующихся исследованиями в области нанотехнологий и коллоидной химии. Цель проекта: создать основу сенсорных платформ для персонализированной медицины нового поколения на основе тонких плёнок наночастиц, собранных на границе раздела фаз (вода-масло, вода-воздух).
От учащихся требуется:
• Изучить и провести синтез наночастиц (несколько на выбор).
• Провести самосборку наночастиц на границе раздела фаз и изучить её особенности.
• Провести анализ наночастиц и полученных тонких плёнок.
• Перенести полученные тонкие плёнки на твёрдую подложку и изучить их свойства.
• Продемонстрировать работоспособность сенсорного элемента."
Оптически активные материалы на основе полисахаридов для контроля качества продуктов питания
В свое время великий медик Гиппократ сказал: «Мы есть то, что мы едим».
Безусловно, это так. Общество должно быть полностью обеспечено физиологически сбалансированным питанием, ведь свежая пища, поступающая в наш организм вместе с питательными веществами, влияет как на здоровье человека, так и на продолжительность его жизни. Следовательно, контроль качества пищевых продуктов в рационе является одной из приоритетных научных и практических задач в пищевой промышленности.
Для решения данной проблемы необходимо использовать биоразлагаемые и биосовместимые материалы, к которым можно отнести биополимеры, в частности – полисахариды. Целлюлоза является наиболее распространенным природным полисахаридом, источником которого является древесина, хлопок и пр. Нанокристаллическая целлюлоза является продуктом химической деградации целлюлозы и представляет собой экологически чистый и биоразлагаемый материал, обладающий высокой прочностью.
Таким образом, использование нанокристаллической целлюлозы наряду с ее уникальными свойствами в качестве сенсорной системы позволит решить проблему контроля качества продуктов питания в пищевой промышленности.
Задачи, решаемые в ходе работы над проектом:
1. Модификация поверхности нанокристаллической целлюлозы для дальнейшего синтеза на ней флуоресцирующих углеродных точек;
2. Изучение зависимости гашения флуоресценции углеродных точек от различных факторов (pH среды, температуры, присутствие определенных веществ);
3. Формирование гидрогеля на основе полученного материала и его применение для детекции порчи пищевых продуктов.
Безусловно, это так. Общество должно быть полностью обеспечено физиологически сбалансированным питанием, ведь свежая пища, поступающая в наш организм вместе с питательными веществами, влияет как на здоровье человека, так и на продолжительность его жизни. Следовательно, контроль качества пищевых продуктов в рационе является одной из приоритетных научных и практических задач в пищевой промышленности.
Для решения данной проблемы необходимо использовать биоразлагаемые и биосовместимые материалы, к которым можно отнести биополимеры, в частности – полисахариды. Целлюлоза является наиболее распространенным природным полисахаридом, источником которого является древесина, хлопок и пр. Нанокристаллическая целлюлоза является продуктом химической деградации целлюлозы и представляет собой экологически чистый и биоразлагаемый материал, обладающий высокой прочностью.
Таким образом, использование нанокристаллической целлюлозы наряду с ее уникальными свойствами в качестве сенсорной системы позволит решить проблему контроля качества продуктов питания в пищевой промышленности.
Задачи, решаемые в ходе работы над проектом:
1. Модификация поверхности нанокристаллической целлюлозы для дальнейшего синтеза на ней флуоресцирующих углеродных точек;
2. Изучение зависимости гашения флуоресценции углеродных точек от различных факторов (pH среды, температуры, присутствие определенных веществ);
3. Формирование гидрогеля на основе полученного материала и его применение для детекции порчи пищевых продуктов.
Методы машинного обучения для анализа химических и химико-биологических систем
В рамках проекта планируется применить нейронные сети и методы классического машинного обучения для решения задач классификации сложных систем.
В рамках проекта будет произведена работа по применению методов машинного обучения к базам данных, состоящих из снимков, полученных методом оптической микроскопии, для выявления влияния состава среды формирования новых материалов на их морфологию.
Для выявления эффективности применения методов машинного обучения к другим базам данных, они будут апробированы на базах данных, состоящих из числовых массивов результатов электрохимического анализа.
Таким образом, в рамках проекта будут созданы прототипы моделей машинного обучения, применимых для анализа химических модельных систем и электрохимических данных по анализу сложных систем в молочной индустрии.
В рамках проекта будет произведена работа по применению методов машинного обучения к базам данных, состоящих из снимков, полученных методом оптической микроскопии, для выявления влияния состава среды формирования новых материалов на их морфологию.
Для выявления эффективности применения методов машинного обучения к другим базам данных, они будут апробированы на базах данных, состоящих из числовых массивов результатов электрохимического анализа.
Таким образом, в рамках проекта будут созданы прототипы моделей машинного обучения, применимых для анализа химических модельных систем и электрохимических данных по анализу сложных систем в молочной индустрии.
Получение фотоактивного порошка g-C3N4 из барбитурат меламина для фотокаталитической деградации органических красителей под действием света.
Целью работы является разработка фоточувствительного материала, исследование свойств и установление физико-химических закономерностей процессов, инициированных посредством фотоэлектрохимии.
Для достижения указанной цели требуется решить следующие задачи:
1) Поиск и изучение существующих подходов и методов получения фотоактивных материалов;
2) Синтез фотоактивного порошка методом термического разложения в инертной среде барбитурат меламина;
3) Исследование фотометрических, спектральных, кинетических параметров полученного материала на примере реакции фотодеградации красителя.
4) Исследование сорбционных свойств в зависимости морфологии поверхности материала и условий синтеза;
5) Изучение поверхности фоточувствительного материала с помощью сканирующего электронного микроскопа;
6) Построение калибровочных кривых на основе различных концентраций красителей;
В данной работе будет получен фотоактивный материал методом термического разложения частиц барбитурат меламина в трубчатой печи при продувке предварительно очищенным аргоном и атмосферном давлении. Фотометрические, спектральные, кинетические параметры системы, в частности оптическая плотность, сканирование по длине волны, регистрация изменения поглощения, пропускания или энергии во времени будут исследованы на спектрофотометре.
Фотоактивность и сорбционные свойства материала будут исследованы на реакциях фотодеградации различных по природе красителей: Родамин 6Ж, метиленовый голубой. Определение степени кристалличности, качественного и количественного фазового анализа, параметров элементарной ячейки полученных материалов будет определяться при помощи рентгеновского дифрактометра. С помощью сканирующей электронной микроскопии будет изучена морфология поверхности полученных частиц после пиролитического разложения вещества.
Для достижения указанной цели требуется решить следующие задачи:
1) Поиск и изучение существующих подходов и методов получения фотоактивных материалов;
2) Синтез фотоактивного порошка методом термического разложения в инертной среде барбитурат меламина;
3) Исследование фотометрических, спектральных, кинетических параметров полученного материала на примере реакции фотодеградации красителя.
4) Исследование сорбционных свойств в зависимости морфологии поверхности материала и условий синтеза;
5) Изучение поверхности фоточувствительного материала с помощью сканирующего электронного микроскопа;
6) Построение калибровочных кривых на основе различных концентраций красителей;
В данной работе будет получен фотоактивный материал методом термического разложения частиц барбитурат меламина в трубчатой печи при продувке предварительно очищенным аргоном и атмосферном давлении. Фотометрические, спектральные, кинетические параметры системы, в частности оптическая плотность, сканирование по длине волны, регистрация изменения поглощения, пропускания или энергии во времени будут исследованы на спектрофотометре.
Фотоактивность и сорбционные свойства материала будут исследованы на реакциях фотодеградации различных по природе красителей: Родамин 6Ж, метиленовый голубой. Определение степени кристалличности, качественного и количественного фазового анализа, параметров элементарной ячейки полученных материалов будет определяться при помощи рентгеновского дифрактометра. С помощью сканирующей электронной микроскопии будет изучена морфология поверхности полученных частиц после пиролитического разложения вещества.
Разработка состава криопротекторов для пищевой индустрии и сельского хозяйства
Использование при заморозке биологических объектов (бактерии, клетки растений и животных) криопротектора позволяет снизить количество криоповреждений и обеспечить сохранение максимально большого количества живых, структурно и функционально неповрежденных клеток. В качестве криозащитных добавок могут применяться как простые, так и сложные химические соединения с различной степенью диффузии через клеточную стенку бактерий - быстро проникающие соединения (амиды, сульфоксилы), медленно проникающие соединения (глицерин) и непроникающие соединения (моно-, олиго, полисахариды, полиэтиленгликоль).
Действие криопротектора обусловлено предотвращением физико-химических и фазовых превращений вследствие осмотического обезвоживания клеток – предупреждением образования внутриклеточных кристаллов льда, органических и минеральных солей, которые вызывают разрыв клеточной стенки. Наличие криопротектора также определяет процесс оттаивания, который может сопровождаться перекристаллизацией. При медленном подводе тепла меньшие по размеру кристаллы льда могут перекристаллизовываться в более крупные, неоднородные по форме, что может вызвать разрыв клеточных структур и повреждение клеточной стенки.
Таким образом, целью проекта является оценка биохимических свойств биологических объектов (заквасочных культур, клеток животных и растений, в том числе семян), используемых в пищевой и сельскохозяйственной отрасли при производстве продуктов питания, при применении различных криопротекторов во время замораживания
Действие криопротектора обусловлено предотвращением физико-химических и фазовых превращений вследствие осмотического обезвоживания клеток – предупреждением образования внутриклеточных кристаллов льда, органических и минеральных солей, которые вызывают разрыв клеточной стенки. Наличие криопротектора также определяет процесс оттаивания, который может сопровождаться перекристаллизацией. При медленном подводе тепла меньшие по размеру кристаллы льда могут перекристаллизовываться в более крупные, неоднородные по форме, что может вызвать разрыв клеточных структур и повреждение клеточной стенки.
Таким образом, целью проекта является оценка биохимических свойств биологических объектов (заквасочных культур, клеток животных и растений, в том числе семян), используемых в пищевой и сельскохозяйственной отрасли при производстве продуктов питания, при применении различных криопротекторов во время замораживания
Создание минеральных жидких кристаллов для функциональных материалов
Будут поставлены синтезы неорганических наночастиц оксидов, гидроксидов металлов, гидроксиапатитов.
Будут приготовлены коллоидные растворы в различных растворителях при разных концентрациях.
Будет изучено формирование жидких кристаллов (ЖК) в зависимости от концентрации, температуры и других физико-химических параметров.
Полученные минеральные ЖК будут протестированы в качестве новых функциональных материалов.
Будут приготовлены коллоидные растворы в различных растворителях при разных концентрациях.
Будет изучено формирование жидких кристаллов (ЖК) в зависимости от концентрации, температуры и других физико-химических параметров.
Полученные минеральные ЖК будут протестированы в качестве новых функциональных материалов.
Паттерны на основе гидроксиапатита для изучения клеточной коммуникации
Основной подход к изучению клеточной коммуникации через ионные каналы основан на добавлении к клеточной культуре компонентов, активирующих кальциевые каналы, и измерении токовых всплесков с помощью электродных систем.
Электроды для измерения выбраны ионоселективные, которые обладают такими преимуществами как высокая эффективность, точность и избирательность. Гибкие ионоселективные электроды для сенсоринга будут изготовлены в лаборатории.
Электроды должны располагаться точно над клетками. Для этого будут созданы паттерны из гидроксиапатита, иными словами кольца Лизеганга. Доказательство роста клеток на кольцах будет проведено с помощью окрашивания и последующего установления расположения клеток с использованием флуоресцентного микроскопа. Далее, после калибровки изготовленных ионоселективных электродов и культивации клеток на паттернах на основе гидрокисапатита, будут проведены эксперименты по изучению клеточной коммуникации. И уже на финальном этапе исследования будут проведены тесты по оценке жизнедеятельности клеток.
Электроды для измерения выбраны ионоселективные, которые обладают такими преимуществами как высокая эффективность, точность и избирательность. Гибкие ионоселективные электроды для сенсоринга будут изготовлены в лаборатории.
Электроды должны располагаться точно над клетками. Для этого будут созданы паттерны из гидроксиапатита, иными словами кольца Лизеганга. Доказательство роста клеток на кольцах будет проведено с помощью окрашивания и последующего установления расположения клеток с использованием флуоресцентного микроскопа. Далее, после калибровки изготовленных ионоселективных электродов и культивации клеток на паттернах на основе гидрокисапатита, будут проведены эксперименты по изучению клеточной коммуникации. И уже на финальном этапе исследования будут проведены тесты по оценке жизнедеятельности клеток.
Создание функциональных материалов на основе органического синтеза и супрамолекулярной сборки
Данный проект будет представлять собой научно-исследовательскую работу с уклоном в органическую химию. Создание функциональных материалов на основе органического синтеза и супрамолекулярной ассоциации в последнее время представляет собой перспективную тенденцию за счёт своего многогранного применения.
Основная идея органической химии - это синтетические подходы на основе нетоксичных и легкодоступных веществ в условиях концепции "зеленой" химии. А супрамолекулярная химия (область науки, рассматривающая химические системы, связанные вместе межмолекулярными силами), которая является следующей ступенью после органической химии - является основой изучения сложных систем.
В нашей работе мы будем использовать барбитуровую кислоту (и её аналоги) и включать её в реакцию с различными альдегидами, полученные вещества могут затем использоваться как различные функциональные материалы. Нашей задачей будет проведение синтезов и физико-химическое описание полученных веществ. Данные вещества интересны тем, что они способны к супрамолекулярной ассоциации, то есть самопроизвольному образованию. Что позволяет перейти к надмолекулярной химии.
В рамках данного проекта будут изучаться реакции органической химии, а также подбираться условия для модификации данных реакций и нахождение оптимальных параметров (например, создание плёнок, использование различных добавок к реакциям, и супрамолекулярная сборка), а также с помощью квантово-химических расчётов будут предсказываться результаты синтеза. Полученные вещества будут исследоваться путём микроскопии, спектрофотометрии и других методов.
Основная идея органической химии - это синтетические подходы на основе нетоксичных и легкодоступных веществ в условиях концепции "зеленой" химии. А супрамолекулярная химия (область науки, рассматривающая химические системы, связанные вместе межмолекулярными силами), которая является следующей ступенью после органической химии - является основой изучения сложных систем.
В нашей работе мы будем использовать барбитуровую кислоту (и её аналоги) и включать её в реакцию с различными альдегидами, полученные вещества могут затем использоваться как различные функциональные материалы. Нашей задачей будет проведение синтезов и физико-химическое описание полученных веществ. Данные вещества интересны тем, что они способны к супрамолекулярной ассоциации, то есть самопроизвольному образованию. Что позволяет перейти к надмолекулярной химии.
В рамках данного проекта будут изучаться реакции органической химии, а также подбираться условия для модификации данных реакций и нахождение оптимальных параметров (например, создание плёнок, использование различных добавок к реакциям, и супрамолекулярная сборка), а также с помощью квантово-химических расчётов будут предсказываться результаты синтеза. Полученные вещества будут исследоваться путём микроскопии, спектрофотометрии и других методов.
Умная одежда с интегрированной гибкой электроникой на основе наномодифицированного углеродного волокна
В рамках проекта будет производится работа по созданию селективных электродов на основе наномодифицированного углеродного волокна.
Будут изучены основы электрохимических процессов протекающих при анализе модельных систем и биологических жидкостей.
Будет предложено изучить современные подходы к созданию селективных мембран с включением краунэфиров, каликсаренов и их производных.
В конечном итоге участники создадут свой прототип футболки с интегрированными сенсорными системами на разные типы аналитов.
Будут изучены основы электрохимических процессов протекающих при анализе модельных систем и биологических жидкостей.
Будет предложено изучить современные подходы к созданию селективных мембран с включением краунэфиров, каликсаренов и их производных.
В конечном итоге участники создадут свой прототип футболки с интегрированными сенсорными системами на разные типы аналитов.
Разработка диагностической тест-системы для экспресс диагностики вирусов, вызывающих острые респираторные инфекции
Острые респираторные вирусные инфекции определяются как инфекции дыхательной системы, вызванные вирусами, которые проявляются такими симптомами, как кашель, заложенность и обструкция носа, боль в горле, дисфония или дыхательная недостаточность, сопровождающаяся или не сопровождающаяся лихорадкой. Наиболее частыми картинами являются ринит, фарингит и острый средний отит, чаще всего вирусного происхождения. В части случаев заболевание может переходить в тяжелую фазу и вызывать воспаление легких или более тяжелые поражения
Распространенные респираторные вирусные патогены включают аденовирус, энтеровирус, коронавирус человека, метапневмовирус человека, риновирус, грипп, парагрипп и респираторно-синцитиальный вирус.
В рамках проекта предлагается разработка дизайнов дезоксирибозимных ДНК-сенсоров для высокочувствительного обнаружения нуклеиновых кислот вирусов. В текущем проекте будут исследованы риновирус, аденовирусы, вирусы гриппа и парагриппа, респираторно-синцитиальный вирус. Полученные ДНК-наносенсоры будут протестированы в лабораторных условиях на синтетически синтезированных олигонуклеотидах целевых последовательностей вирусной ДНК или РНК. Будет разработана конструкция и протокол point-of-care теста. Будет осуществлена пришивка ДНК-наносенсоров к твердому носителю с помощью ковалентных связей или стрептавидин-биотинового взаимодействия. Будет осуществлена пришивка ДНК-сенсоров к различным типам наночастиц или другим репортерным группам, требующим минимальной приборной базы. Будет измерен предел детекции, чувствительности, селективности разработанного теста с помощью синтетического фрагмента и с помощью коллекционных образцов нуклеиновых кислот вирусов.
Распространенные респираторные вирусные патогены включают аденовирус, энтеровирус, коронавирус человека, метапневмовирус человека, риновирус, грипп, парагрипп и респираторно-синцитиальный вирус.
В рамках проекта предлагается разработка дизайнов дезоксирибозимных ДНК-сенсоров для высокочувствительного обнаружения нуклеиновых кислот вирусов. В текущем проекте будут исследованы риновирус, аденовирусы, вирусы гриппа и парагриппа, респираторно-синцитиальный вирус. Полученные ДНК-наносенсоры будут протестированы в лабораторных условиях на синтетически синтезированных олигонуклеотидах целевых последовательностей вирусной ДНК или РНК. Будет разработана конструкция и протокол point-of-care теста. Будет осуществлена пришивка ДНК-наносенсоров к твердому носителю с помощью ковалентных связей или стрептавидин-биотинового взаимодействия. Будет осуществлена пришивка ДНК-сенсоров к различным типам наночастиц или другим репортерным группам, требующим минимальной приборной базы. Будет измерен предел детекции, чувствительности, селективности разработанного теста с помощью синтетического фрагмента и с помощью коллекционных образцов нуклеиновых кислот вирусов.
Разработка высокочувствительной диагностической тест-системы для обнаружения и генотипирования патогена Mycobacterium tuberculosis для детекции в магнитном поле без амплификации
Диагностика инфекционных заболеваний крайне важна для своевременного начала и выбора тактики лечения. Существует множество способов диагностики бактериальных патогенов, такие как культуральный метод или ПЦР (полимеразная цепная реакция) в реальном времени, однако в большинстве случаев вышеперечисленные методы либо слишком продолжительные (культуральный метод занимает от двух недель), либо требуют дорогостоящего оборудования, такого как амплификатор для ПЦР. Анализ нуклеиновых кислот с помощью высокоточных гибридизационных проб – один из современных методов безамплификационной диагностики бактериальных и вирусных инфекций.
В данном подходе небольшая нуклеотидная последовательность присоединяется к интересующему нас фрагменту бактериальной ДНК или РНК (аналиту), образуя Уотсон-Криковские пары, после чего возможна детекция конструкции зонд-аналит c помощью наночастиц в магнитном поле или измерения флуоресценции в спектрофотометре.
Задачами работы будет 1) выбор участка патогена, 2) дизайн ДНК-наносенсоров, 3) тестирование полученных дизайнов методами флуоресценции, 4) выбор метода и проведение пришивки олигонуклеотидов к поверхности и к наночастицам, 5) создание протокола пробоподготовки, 6) оценка эффективности получившихся дизайнов на синтетических фрагментах и коллекционных образцах.
Творческая роль школьника в описанном проекте будет выражаться следующим образом: так как данный проект является исследовательским и включает в себя несколько этапов, практически на каждом из них от участников требуется креативное мышление и творческий вклад.
Например, пришивка олигонуклеотидов к наночастицам является весьма нетривиальной задачей, для решения которой иногда недостаточно следовать протоколу. Для получения высокого выхода пришивки и доказательства этой пришивки часто приходится отходить от стандартных методик, в чем участники проекта смогут проявить себя. Также этап создания протокола пробоподготовки является полностью творческим заданием, при выполнении которого школьник сможет от начала до конца пройти процесс разработки.
В данном подходе небольшая нуклеотидная последовательность присоединяется к интересующему нас фрагменту бактериальной ДНК или РНК (аналиту), образуя Уотсон-Криковские пары, после чего возможна детекция конструкции зонд-аналит c помощью наночастиц в магнитном поле или измерения флуоресценции в спектрофотометре.
Задачами работы будет 1) выбор участка патогена, 2) дизайн ДНК-наносенсоров, 3) тестирование полученных дизайнов методами флуоресценции, 4) выбор метода и проведение пришивки олигонуклеотидов к поверхности и к наночастицам, 5) создание протокола пробоподготовки, 6) оценка эффективности получившихся дизайнов на синтетических фрагментах и коллекционных образцах.
Творческая роль школьника в описанном проекте будет выражаться следующим образом: так как данный проект является исследовательским и включает в себя несколько этапов, практически на каждом из них от участников требуется креативное мышление и творческий вклад.
Например, пришивка олигонуклеотидов к наночастицам является весьма нетривиальной задачей, для решения которой иногда недостаточно следовать протоколу. Для получения высокого выхода пришивки и доказательства этой пришивки часто приходится отходить от стандартных методик, в чем участники проекта смогут проявить себя. Также этап создания протокола пробоподготовки является полностью творческим заданием, при выполнении которого школьник сможет от начала до конца пройти процесс разработки.
Создание автоматизированного программно-аппаратного комплекса для исследования электромагнитных характеристик случайных сетей из микрокристаллитов оксидов переходных металлов и их динамического поведения
Деятельность команды глобально разделиться на три пункта: сборка тестировочных установок - создание и программирование стенда для последующего изучение наноструктур на наличие мемристивных свойств; анализ и обработка данных, “обучение” аналоговых единиц - подробное изучение самых ярких мемристивных эффектов, программирование и применение их в качестве простой вычислительной единицы; создание установки целой цепи связанных мем-каналов для решения крупных задач (как, например, распознавания и создания образа).
Получение тонкопленочных мемристоров на основе eGaIn и исследование их свойств
В настоящее время сформировался запрос на создание электроники на основе мягких материалов. Благодаря своим уникальным свойствам (таким как растяжимость и способность к деформации) этот тип электрических компонентов может найти потенциальное применение для создания портативной и носимой электроники, а также биосовместимых устройств (протезов, искусственных органов). Однако поиск материалов, обладающих подходящими электрическими и механическими свойствами одновременно, является сложной задачей.
На данный момент времени используются три типа таких материалов: проводящие полимеры, жидкие металлы и гидрогели. В рамках проекта планируется разработка гибкой электронной платформы, который формируется с помощью гидрогеля и жидкого металла. Полиэлектролитные гидрогели используются для образования тонкослойной границы раздела на поверхности жидкого сплава галлий-индий. При приложении различных напряжений происходит образование нерастворимой пленки оксида и соли галлия. Постепенное увеличение приложенного напряжения позволяет формировать в данном интерфейсе различные электронные компоненты - диод, конденсатор, резистор и мемристор.
Мемристоры — это новые пассивные элементы схемы с интересными нелинейными, аналоговыми свойствами и свойствами памяти, которые можно использовать для различных форм вычислений. По сравнению с другими элементами схемы, включая транзисторы, мемристоры имеют меньший форм-фактор и, таким образом, имеют потенциал для более высокой интеграции.
Представленная система может демонстрировать возможность растворения созданных тонкослойных соединений и их повторного формирования, что обеспечивает переключение между различными электронными поведениями. Такая комбинация жидкого металла с гелем будет использована для создания гибких и мягких программируемых электрических компонентов. Низкая токсичность всех компонентов системы позволит им применяться для создания протезов, искусственных органов и биосовместимых электронных приборов.
На данный момент времени используются три типа таких материалов: проводящие полимеры, жидкие металлы и гидрогели. В рамках проекта планируется разработка гибкой электронной платформы, который формируется с помощью гидрогеля и жидкого металла. Полиэлектролитные гидрогели используются для образования тонкослойной границы раздела на поверхности жидкого сплава галлий-индий. При приложении различных напряжений происходит образование нерастворимой пленки оксида и соли галлия. Постепенное увеличение приложенного напряжения позволяет формировать в данном интерфейсе различные электронные компоненты - диод, конденсатор, резистор и мемристор.
Мемристоры — это новые пассивные элементы схемы с интересными нелинейными, аналоговыми свойствами и свойствами памяти, которые можно использовать для различных форм вычислений. По сравнению с другими элементами схемы, включая транзисторы, мемристоры имеют меньший форм-фактор и, таким образом, имеют потенциал для более высокой интеграции.
Представленная система может демонстрировать возможность растворения созданных тонкослойных соединений и их повторного формирования, что обеспечивает переключение между различными электронными поведениями. Такая комбинация жидкого металла с гелем будет использована для создания гибких и мягких программируемых электрических компонентов. Низкая токсичность всех компонентов системы позволит им применяться для создания протезов, искусственных органов и биосовместимых электронных приборов.
Исследование самоорганизации дезоксирибонуклеиновых кислот в тонких гелевых слоях
В ходе проекта планируется:
1) Изучение влияния концентрации гелей (ПААГ, агар, агароза) на диффузию олигонуклеотидов - приготовление гелей с разными характеристиками и проведение в них реакции-диффузии;
2) Изучения влияние ионов металлов (магний, серебро) на связывание ДНК в каждой из систем - добавление в систему различных солей разных концентраций и проведение реакции диффузии в их присутствии;
3) Проведение цикла электрофорезов для качественного и количественного определения протекания реакции диффузии в присутствии ДНК-молекул;
4) Исследование образцов при помощи гель-документирующих систем и флуоресцентного микроскопа для изучения морфологии и характеристик получившихся структур;
5) Исследование настоящих систем на предмет внесения дополнительных функциональных групп (например, биотина, для дальнейшего присоединения стрептавидина);
6) Изучение программируемого роста клеток на полученных образцах - посев клеточных колоний на полученные ДНК-системы с целью выявления закономерностей роста этих клеток в зависимости от характеристик каждой из полученных ДНК-систем.
1) Изучение влияния концентрации гелей (ПААГ, агар, агароза) на диффузию олигонуклеотидов - приготовление гелей с разными характеристиками и проведение в них реакции-диффузии;
2) Изучения влияние ионов металлов (магний, серебро) на связывание ДНК в каждой из систем - добавление в систему различных солей разных концентраций и проведение реакции диффузии в их присутствии;
3) Проведение цикла электрофорезов для качественного и количественного определения протекания реакции диффузии в присутствии ДНК-молекул;
4) Исследование образцов при помощи гель-документирующих систем и флуоресцентного микроскопа для изучения морфологии и характеристик получившихся структур;
5) Исследование настоящих систем на предмет внесения дополнительных функциональных групп (например, биотина, для дальнейшего присоединения стрептавидина);
6) Изучение программируемого роста клеток на полученных образцах - посев клеточных колоний на полученные ДНК-системы с целью выявления закономерностей роста этих клеток в зависимости от характеристик каждой из полученных ДНК-систем.
Гибридные материалы с магнитными свойствами на основе натурального шелка паука
Проект направлен на разработку новых сверхпрочных гибридных материалов на основе натуральных нитей паутины и магнитных наночастиц, которые являются перспективными при создании управляемых внешним магнитным полем устройств гибкой электроники и мягкой робототехники (направление робототехники, специализирующееся на конструировании роботов из мягких материалов, подобных тканям живых организмов). Уникальные физико-химические свойства шелка паука, такие как чрезвычайно высокая прочность, растяжимость, эластичность, редко сочетаются в одном полимере. Благодаря биосовместимости и механическим свойствам, например, отношению прочности к плотности, которое в десять раз выше, чем у стали, шелк паука используется во многих областях от медицины до биоинженерии и мягкой робототехники.
В этой работе используется шелк пауков-птицеедов из подотряда Mygalomorphae, которые содержатся в инсектарии химико-биологического кластера университета ИТМО. Поэтому проект включает в себя не только химические эксперименты, но и возможность поработать с экзотическими животными и изучить особенности их поведения и жизнедеятельности. Пауки этих производят единообразный тип шелковых нитей, сплетенных в плотные маты, что делает его привлекательной моделью для исследований.
Шелк драглайна (главной ампульной железы) пауков-птицеедов представляет собой самособирающийся биополимер с иерархической структурой, состоящий из повторяющихся единиц белковых нанокристаллов, организованных вдоль длинной оси внутри неупорядоченных белковых доменов (спиралей).
Одним из наиболее эффективных способов модификации этого уникального белка является включение в его структуру различных наночастиц, что приводит к изменению тепловых, магнитных и механических свойств. Такие превращения осуществляются в процессе биоминерализации, пропитки паучьего шелка, синтеза наночастиц на поверхности волокон, а также путем воздействия на биосинтетические процессы внутри железы паука. Эта работа нацелена на модификацию нитей паучьего шелка путем их пропитки стабильными золями оксида железа Fe3O4 (магнетит) с целью последующего применения в мягкой робототехнике. Таким образом, в рамках данного проекта будет проведена комплексная работа по сбору и подготовке шелка паука к модификациям и исследованию, синтез неорганических магнитных наноматериалов, получение гибридных материалов и изучение их свойств и структуры.
В этой работе используется шелк пауков-птицеедов из подотряда Mygalomorphae, которые содержатся в инсектарии химико-биологического кластера университета ИТМО. Поэтому проект включает в себя не только химические эксперименты, но и возможность поработать с экзотическими животными и изучить особенности их поведения и жизнедеятельности. Пауки этих производят единообразный тип шелковых нитей, сплетенных в плотные маты, что делает его привлекательной моделью для исследований.
Шелк драглайна (главной ампульной железы) пауков-птицеедов представляет собой самособирающийся биополимер с иерархической структурой, состоящий из повторяющихся единиц белковых нанокристаллов, организованных вдоль длинной оси внутри неупорядоченных белковых доменов (спиралей).
Одним из наиболее эффективных способов модификации этого уникального белка является включение в его структуру различных наночастиц, что приводит к изменению тепловых, магнитных и механических свойств. Такие превращения осуществляются в процессе биоминерализации, пропитки паучьего шелка, синтеза наночастиц на поверхности волокон, а также путем воздействия на биосинтетические процессы внутри железы паука. Эта работа нацелена на модификацию нитей паучьего шелка путем их пропитки стабильными золями оксида железа Fe3O4 (магнетит) с целью последующего применения в мягкой робототехнике. Таким образом, в рамках данного проекта будет проведена комплексная работа по сбору и подготовке шелка паука к модификациям и исследованию, синтез неорганических магнитных наноматериалов, получение гибридных материалов и изучение их свойств и структуры.
Мультифункциональные материалы для адресной доставки биологически активных веществ
В рамках проектной деятельности участникам предстоит создать реакционно-диффузионную систему, которая состоит из двух органических соединений, включенных в агаровый гидрогель. При соединении эти частицы образуют супрамолекулярный комплекс (капсулы) способные заключить в себя различные молекулы, такие как ДНК, флуоресцеирующие красители. Предполагается исследовать эту систему по отношению к различным pH среды и найти минимальную концентрацию ДНК, которая может быть загружена в эти капсулы.
Медиа-аудит ученых, занятых во фронтирных конкурсах
Участники проекта под руководством наставника изучат, что такое личный бренд ученого, посмотрят на устройство системы финансирования науки и научатся работать с наукометрическими базами данных.
Проект состоит из четырех этапов:
1. Знакомство с наукометрическими базами данных, системой финансирования российской науки, личным брендом ученого и форматами продвижения в науке, определение списка молодых исследователей для анализа.
2. Сбор данных об исследователях из открытых источников (образование, работа, научные исследования и проекты, популяризация науки, медийная активность).
3. Анализ медийной активности получившейся выборки (насколько часто руководители грантовых проектов встречаются в медиа и в какой роли), экспертные интервью с опытными научными коммуникаторами для определения портретов ученых и разработки рекомендаций.
4. Подготовка инфографики в онлайн-формате о личном бренде ученого с опорой на полученные данные с рекомендациями, с чего можно начать и как определить комфортную для ученого рамку активностей.
Проект состоит из четырех этапов:
1. Знакомство с наукометрическими базами данных, системой финансирования российской науки, личным брендом ученого и форматами продвижения в науке, определение списка молодых исследователей для анализа.
2. Сбор данных об исследователях из открытых источников (образование, работа, научные исследования и проекты, популяризация науки, медийная активность).
3. Анализ медийной активности получившейся выборки (насколько часто руководители грантовых проектов встречаются в медиа и в какой роли), экспертные интервью с опытными научными коммуникаторами для определения портретов ученых и разработки рекомендаций.
4. Подготовка инфографики в онлайн-формате о личном бренде ученого с опорой на полученные данные с рекомендациями, с чего можно начать и как определить комфортную для ученого рамку активностей.
Исследование качества сна и его влияния на процесс обучения у школьников
Данный проект нацелен на получение результатов, которые помогут расширить наши знания о взаимосвязи сна и общего благополучия у школьников, а также составить рекомендации по улучшению их качество сна.
Проект будет состоять из следующих этапов:
1. Подготовка к эксперименту. Этот этап включает в себя решение следующих задач - составить список критерий качества сна, подобрать актуальный опросник, которое участники исследования будут заполнять, собрать группу школьников, желающих поучаствовать в эксперименте (от 15 лет).
2. Эксперимент. Задачи этого этапа - провести опрос согласно критериям качества сна, создать две группы (первая будет спать столько же, сколько спит, сценарий для поведения второй группы будет разработан на основании результатов опроса), параллельно сбору данных о сне собирать информацию об академической успеваемости.
3. Анализ результатов. Задачи этого этапа - по выбранным на первом этапе критериям качества сна провести опрос об улучшении/ухудшении состояния обучающегося, сделать выводы и сформулировать рекомендации, оформить аналитическую записку по результатам исследования.
По собранным результатам участники подготовят сценарий научно-популярного ролика о физиологии сна и влиянии качества сна на повседневную жизнь подростка.
Проект будет состоять из следующих этапов:
1. Подготовка к эксперименту. Этот этап включает в себя решение следующих задач - составить список критерий качества сна, подобрать актуальный опросник, которое участники исследования будут заполнять, собрать группу школьников, желающих поучаствовать в эксперименте (от 15 лет).
2. Эксперимент. Задачи этого этапа - провести опрос согласно критериям качества сна, создать две группы (первая будет спать столько же, сколько спит, сценарий для поведения второй группы будет разработан на основании результатов опроса), параллельно сбору данных о сне собирать информацию об академической успеваемости.
3. Анализ результатов. Задачи этого этапа - по выбранным на первом этапе критериям качества сна провести опрос об улучшении/ухудшении состояния обучающегося, сделать выводы и сформулировать рекомендации, оформить аналитическую записку по результатам исследования.
По собранным результатам участники подготовят сценарий научно-популярного ролика о физиологии сна и влиянии качества сна на повседневную жизнь подростка.
Полезные привычки: подготовка научно-популярного зина
Участники проекта под руководством наставника подготовят мультимедийный лонгрид с разбором эффективности распространенных среди школьников полезных привычек. Работа будет состоять из следующих этапов:
1. Проведение исследования. Участники составят опросник на основании рекомендаций по проведению исследований здоровья. Затем наберут группу школьников для исследования представления о полезных привычках. В процессе будут выяснены интересные школьникам соцсети и блогеры, которым можно было бы предложить материал для распространения.
2. Подготовка мультимедийного материала. Данные, полученные на предыдущем этапе будут классифицированы и использованы как структура материала. Для всех собранных привычек будут собраны источники, опровергающие или подтверждающие их пользу (научные исследования), и написан текст. Собранная информация будет оформлена в виде зина (графический материал для распостранения в интернете) с трекером тех привычек, которые действительно принесут пользу школьникам.
Данный зин предназначен для распространения в интернете через интересные школьникам группы в социальных сетях и блогеров.
1. Проведение исследования. Участники составят опросник на основании рекомендаций по проведению исследований здоровья. Затем наберут группу школьников для исследования представления о полезных привычках. В процессе будут выяснены интересные школьникам соцсети и блогеры, которым можно было бы предложить материал для распространения.
2. Подготовка мультимедийного материала. Данные, полученные на предыдущем этапе будут классифицированы и использованы как структура материала. Для всех собранных привычек будут собраны источники, опровергающие или подтверждающие их пользу (научные исследования), и написан текст. Собранная информация будет оформлена в виде зина (графический материал для распостранения в интернете) с трекером тех привычек, которые действительно принесут пользу школьникам.
Данный зин предназначен для распространения в интернете через интересные школьникам группы в социальных сетях и блогеров.
Медицинская грамотность у школьников
Под руководством наставника-практикующего медика участники проекта проведут исследование по вопросу "Может ли обучение пациентов улучшить коммуникацию врач-пациент?". Затем, опираясь на уже существующие проекты медицинской коммуникации, участники подготовят рекомендации по улучшению коммуникации врач-пациент.
Проект будет проводиться в четыре этапа:
1. Подготовить дизайн качественного исследования (изучить виды дизайнов, существующие методы) и получить согласование на проведение исследования в этической комиссии (участники разберутся, что это такое, и подготовят заявку вместе с наставником)
2. Провести медиа-аудит (изучить разные форматы, проекты медицинской коммуникации, оценить их).
3. Провести качественные интервью группы школьников и группы врачей для исследования аргументов за/против медицинского образования школьников и определение запроса со стороны школьников (что хотят узнать, каким способом, что могло бы по их мнению помочь им в коммуникации с врачом сейчас или в будущем) и со стороны медиков (что хотят рассказать, что считают важным и почему).
4. Проанализировать интервью, подвести итоги, составить рекомендации и сделать подборку проектов, которыми можно вдохновляться в медицинской коммуникации.
Основываясь на полученных рекомендациях, участники предложат свой проект (видео, инфографику и пр.) на выбранную в команде медицинскую тему. Все результаты будут оформлены в ноушн/тильде. А результаты исследования пригодятся медицинским клиникам, которые хотят проводить просветительскую работу в школах.
Наставник сопровождает работу участников на всех этапах:
- проводит обучающие семинары по исследованиям в области Public Health, форматам коммуникации в медицине,
- руководит разработкой дизайна и медиа-аудитом, занимается поиском респондентов и экспертов для интервью,
- помогает в разработке сценария, руководит съемками.
Проект будет проводиться в четыре этапа:
1. Подготовить дизайн качественного исследования (изучить виды дизайнов, существующие методы) и получить согласование на проведение исследования в этической комиссии (участники разберутся, что это такое, и подготовят заявку вместе с наставником)
2. Провести медиа-аудит (изучить разные форматы, проекты медицинской коммуникации, оценить их).
3. Провести качественные интервью группы школьников и группы врачей для исследования аргументов за/против медицинского образования школьников и определение запроса со стороны школьников (что хотят узнать, каким способом, что могло бы по их мнению помочь им в коммуникации с врачом сейчас или в будущем) и со стороны медиков (что хотят рассказать, что считают важным и почему).
4. Проанализировать интервью, подвести итоги, составить рекомендации и сделать подборку проектов, которыми можно вдохновляться в медицинской коммуникации.
Основываясь на полученных рекомендациях, участники предложат свой проект (видео, инфографику и пр.) на выбранную в команде медицинскую тему. Все результаты будут оформлены в ноушн/тильде. А результаты исследования пригодятся медицинским клиникам, которые хотят проводить просветительскую работу в школах.
Наставник сопровождает работу участников на всех этапах:
- проводит обучающие семинары по исследованиям в области Public Health, форматам коммуникации в медицине,
- руководит разработкой дизайна и медиа-аудитом, занимается поиском респондентов и экспертов для интервью,
- помогает в разработке сценария, руководит съемками.
Создание игры по заповедным местам России (на примере Волжско-Камского заповедника)
Участники под руководством наставника проведут игру через полный жизненный цикл IT-проекта:
- определят цели, задачи, целевую аудиторию будущей игры,
- узнают, какие научно-просветительские проекты есть у современных заповедников, зачем они нужны, существуют ли интерактивные игры и какие цели они преследуют с помощью глубинных интервью с сотрудниками научно-провестительских отделов российских заповедников,
- проведут кастедвы со школьниками из целевой аудитории (какие игры интересны, во что сейчас играют, что знают о заповедниках, а что - нет),
- разработают концепцию игры, игровой сценарий, проработают пользовательский интерфейс и фирменный стиль,
- соберут бета-версию игры и покажут представителям заповедника.
- определят цели, задачи, целевую аудиторию будущей игры,
- узнают, какие научно-просветительские проекты есть у современных заповедников, зачем они нужны, существуют ли интерактивные игры и какие цели они преследуют с помощью глубинных интервью с сотрудниками научно-провестительских отделов российских заповедников,
- проведут кастедвы со школьниками из целевой аудитории (какие игры интересны, во что сейчас играют, что знают о заповедниках, а что - нет),
- разработают концепцию игры, игровой сценарий, проработают пользовательский интерфейс и фирменный стиль,
- соберут бета-версию игры и покажут представителям заповедника.
Словарь российской науки: исследование образа российской науки в медиа
Участники проекта познакомятся с инструментарием исследователя в области гуманитарных наук — научатся проводить контент-анализ, анализ медиа с использованием специальных метрик и платформ. Планируется исследование медиатекстов, изучение основ семиотики (в частности, теории Ч. Пирса и Г. Фреге) и анализ коммуникации с точки зрения семиотического подхода. Участники проекта сформулируют спектр проблем, которые выявляет наука в медиапространстве, проследят динамику изменений в научно-общественном поле, исследуют инструменты, формирующие образ науки и учёного. В результате участники при поддержке наставника смогут подготовить публикацию для СМИ или блога (ITMO.News и другие) с сохранением авторства.
Работа будет проводиться в три этапа:
- знакомство с методологией научного исследования и подбор источников,
- сбор, разметка и анализ данных, формулирование результатов, проработка их графического представления (облако слов),
- знакомство с журналистскими форматами, оформление результатов в виде материала, готового к публикации в медиа с авторством участников (ITMO.News и других).
Работа будет проводиться в три этапа:
- знакомство с методологией научного исследования и подбор источников,
- сбор, разметка и анализ данных, формулирование результатов, проработка их графического представления (облако слов),
- знакомство с журналистскими форматами, оформление результатов в виде материала, готового к публикации в медиа с авторством участников (ITMO.News и других).
Применение технологии 3D-печати в роботизации химических процессов
В рамках проекта планируется освоить работу в САПР ONSHAPE, получить опыт в создании эскизов и построении на его основе сложных деталей и механических конструкций. Все модели, представленные в курсе, адаптированы под 3D-печать.
Работа будет проводиться в три этапа:
- знакомство с методологией научного исследования и подбор источников,
- сбор, разметка и анализ данных, формулирование результатов, проработка их графического представления (облако слов),
- знакомство с журналистскими форматами, оформление результатов в виде материала, готового к публикации в медиа с авторством участников (ITMO.News и других).
Работа будет проводиться в три этапа:
- знакомство с методологией научного исследования и подбор источников,
- сбор, разметка и анализ данных, формулирование результатов, проработка их графического представления (облако слов),
- знакомство с журналистскими форматами, оформление результатов в виде материала, готового к публикации в медиа с авторством участников (ITMO.News и других).
Разработка высокоуровневого программного обеспечения для мобильного потенциостатата
В рамках проекта планируется освоить работу в среде программирования ArduinoIDE, научиться получать данные с потенциостата, а также задавать управляющие сигналы. В качестве языка программирования устройства используется C++ и Python
Разработка электронных схем для носимых устройств персонального мониторинга
В рамках проекта команде предлагается освоить работу в редакторе печатных плат EasyEDA. Планируется научиться работать с базовыми электронными smd компонентами, создавать электрические схемы и производить трассировку плат
Исследование электромагнитных свойств метаматериалов
В ходе проекта будут теоретически исследованы электромагнитные свойства двумерного метаматериала. Исследуемые метаматериалы состоят из однородных диэлектрических цилиндров в узлах периодической решётки.
Будет написана программа для генерации структуры. Также будет вноситься беспорядок по положению элементов, образующих структуру.
Будет построено распределение электромагнитного поля при падении гауссова пучка, исследовано усиление поля в режиме метаматериала и влияние беспорядка на резонансные эффекты структуры в режиме метаматериала.
Будет написана программа для генерации структуры. Также будет вноситься беспорядок по положению элементов, образующих структуру.
Будет построено распределение электромагнитного поля при падении гауссова пучка, исследовано усиление поля в режиме метаматериала и влияние беспорядка на резонансные эффекты структуры в режиме метаматериала.
Воротынцева Кристина Евгеньевна
vorotke@academtalant.ru
Лысанова Ольга Сергеевна
lysanovaos@academtalant.ru
vorotke@academtalant.ru
Лысанова Ольга Сергеевна
lysanovaos@academtalant.ru