Отчет о научно-исследовательской работе
| Вид материала | Отчет |
- Реферат отчет о научно-исследовательской работе состоит, 61.67kb.
- Отчёт о научно-исследовательской работе за 2011 год, 1208.93kb.
- Отчёт о научно-исследовательской работе за 2009 год, 851.3kb.
- Отчёт онаучно-исследовательской работе гу нии но ур за 2010 год, 997.69kb.
- Отчет о научно-исследовательской работе профессорско-преподавательского состава, 617.56kb.
- Отчет о научно-исследовательской работе; пояснительная записка к опытно-конструкторской, 14.47kb.
- Отчет о научно-исследовательской работе (итоговый), 2484.06kb.
- Отчет о научно-исследовательской работе, 2473.27kb.
- Отчет о научно-исследовательской работе, 392.92kb.
- Задачи секции: широкое привлечение учеников к участию в научно исследовательской работе;, 67.94kb.
Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Московская государственная академия
ветеринарной медицины и биотехнологии имени К. И. Скрябина»
| УДК 544.7 № госрегистрации 01200961265 Инв. № 59-11-04 | | «УТВЕРЖДАЮ» Ректор ФГОУ ВПО МГАВМиБ, академик РАСХН, профессор ______________Ф.И. Василевич «___» апреля 2010 г. |
ОТЧЕТ о научно-исследовательской работе
Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров в области коллоидной химии и поверхностных явлений.
по теме:
РАЗРАБОТКА МЕТОДИК И СОЗДАНИЕ БИОХИМИЧЕСКИХ КОЛЛОИДНЫХ СИСТЕМ ДЛЯ ВЕТЕРИНАРНО-БИОЛОГИЧЕСКИХ И ЗООТЕХНИЧЕСКИХ
НАПРАВЛЕНИЙ
(промежуточный этап №3)
«Теоретические и экспериментальные исследования
коллоидно-химических свойств БКС»
Государственный контракт от «07» июля 2009 г. № 02.740.11.0270 в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы
Мероприятие 1.1 Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров.
Руководитель проекта,
академик РАСХН, д.с/х.н., проф. ___________ Н.А. Балакирев
«__» апреля 2010 г.
Москва 2010
Список основных исполнителей
| Проректор по НР,академик РАСХН, д.с/х н., проф. | ____________ подпись, дата | Н.А. Балакирев |
| Зав. кафедрой, д.х.н., д.б.н., проф | ____________ подпись, дата | С. Ю. Зайцев |
| Проф., д.х.н | ____________ подпись, дата | М. С. Царькова |
| Доцент, к.х.н. | ____________ подпись, дата | Л.А. Фролова |
| Доцент, к.х.н. | ____________ подпись, дата | О.С. Белоновская |
| Доцент, к.б.н. | ____________ подпись, дата | А.А. Лисицына |
| Зав. уч. лабораторией, к.б.н. | ____________ подпись, дата | И.В. Милаёва |
| Аспирантка | ____________ подпись, дата | Е. Н. Зарудная |
| Аспирант | ____________ подпись, дата | В. В. Бондаренко |
| Аспирант | ____________ подпись, дата | А. Н. Тимонин |
| Аспирант | ____________ подпись, дата | М.Н. Шапошников |
| Студентка | ____________ подпись, дата | Н.А. Довженко |
| Студентка | ____________ подпись, дата | Д.О. Соловьева |
| Инженер | ____________ подпись, дата | Е.В. Баннова |
| Нормоконтролер | ____________ подпись, дата | Е.Ю. Любинская |
| Старший лаборант | ____________ подпись, дата | Н.С. Епихина |
Реферат
Отчет 120 с., 7 ч., 64 рис., 78 табл., 34 источника.
Ключевые слова: биохимические коллоидные системы, мембраны, мембранные коллоидные системы, тонкие пленки, полимеры, иммобилизованные ОМС, иммобилизованные ферменты, супрамолекулярные ферментные комплексы, коллоидно-химические свойства, белки, полиэлектролиты, физико-механические свойства, динамическое поверхностное натяжение, модельные системы, сыворотка крови.
Объекты исследования и разработки. Анализ научно-технической литературы и других материалов, относящихся к методам исследования биологических жидкостей, изучение оборудования для определения динамического поверхностного натяжения (ДПН) биологических жидкостей, программного обеспечения для анализа тензиограмм (графиков зависимости поверхностного натяжения от времени). Изучение методик измерения ДПН биологических жидкостей, модификация их для работы с сывороткой крови животных. Изучение ДПН сыворотки крови свиней в зависимости от возраста и физиологического состояния. Определение корреляционных связей между значениями ДПН и биохимическим составом сыворотки крови свиней. Изучение каталитической активности комплексов липазы из разных источников с синтетическими полимерами. Разработка методов получения и получение тонких полимерных пленок. Создание хемосенсорных материалов на их основе и определение с их помощью катионов тяжёлых металлов (Hg2+ и Ag+) спектральными методами. Сравнительный анализ полученных спектров поглощения и флуоресценции.
Цели работы по третьему этапу
- Выбор методов исследований биологических жидкостей; техническое обеспечение и разработка экспериментального оборудования;
- Разработка методики измерения динамического поверхностного натяжения (ДПН) биологических жидкостей животных и освоение специального программного обеспечения для определения параметров ДПН;
- Изучение состава и свойств биологических жидкостей свиней под воздействием внешних факторов;
- Изучение каталитических свойств липаз в комплексах с синтетическими полимерами;
- Разработка методов и получение МКС для определения тяжёлых металлов (Hg2+ и Ag+) спектральными методами. Сравнительный анализ спектров поглощения и флуоресценции хемосенсорных материалов на основе таких МКС;
- Разработка программы внедрения результатов НИР в образовательный процесс;
- Анализ и обобщение полученных на 3 этапе результатов НИР.
Метод и методология проведения работы включали: анализ научно-технической литературы и других материалов путём изучения печатных и электронных, отечественных и зарубежных изданий, относящихся к методам исследования биологических жидкостей животных, разработка и описание методики и технической реализации проведения исследований ДПН, проведение работ по измерению ДПН, биохимическому анализу сыворотки крови свиней разного возраста и физиологического состояния, анализ полученных данных ДПН с помощью программы ADSA, расчёт коэффициентов корреляции между данными ДПН и биохимическими показателями; получение комплексов липазы из разных источников с синтетическими полимерами, определение каталитической активности; получение тонких полимерных пленок с катионами тяжёлых металлов ( Hg+2 и Ag+), изучение их физико-химических свойств (оптической плотности, влагопоглощения, твердости и др.); сравнительный анализ спектров.
В работе использованы следующие физико-химические методы исследования:
измерение ДПН методом максимального давления в пузырьке; биохимический анализ; корреляционный анализ; потенциометрическое титрование; определение твердости полимерной пленки; измерение спектров поглощения; измерение спектров флуоресценции.
Результаты работы
1. Проведен детальный анализ научно-технической литературы и других материалов, относящихся к методам исследования биологических жидкостей животных и разработаны основы технического обеспечения исследований ДПН.
2. Разработана методика измерения ДПН биологических жидкостей животных. Освоено программное обеспечение (программа ADSA) для анализа полученных тензиограмм.
3. Изучены ДПН и биохимический состав сыворотки крови свиней разного возраста и физиологического состояния.
4. Изучены каталитические свойства липазы из поджелудочной железы свиньи и гриба Mucor javanicus в комплексе с синтетическими полимерами (ПАМА, ПСС) и влияние температуры на активность липазы в них.
5. Разработаны методы получения и получены МКС для определения тяжёлых металлов (Hg2+ и Ag+) спектральными методами. Получены спектры поглощения и флуоресценции хемосенсорных материалов на основе таких МКС. Проведён сравнительный анализ спектров. Изготовлен и испытан экспериментальный образец, что подтверждено протоколом испытаний.
6. Разработана программа внедрения результатов НИР в образовательный процесс.
7. Проанализированы и обобщены полученные на третьем этапе результаты НИР.
Рекомендации по внедрению результатов НИР
Разработка методик и создание биохимических коллоидных систем с использованием современных методических и инструментальных достижений позволит решить ряд актуальных фундаментальных проблем в области коллоидной химии и поверхностных явлений, а также прикладных задач биомедицины и экологии, нано- и биотехнологии, ветеринарии и зоотехнии. Биохимические коллоидные системы на основе мембран и тонких пленок позволят создать нанокомпозитные материалы для хемосенсорных устройств биологического контроля катионов биогенных металлов и малых органических молекул в воде и биологических жидкостях.
Все вышеизложенное является неотъемлемой частью научно-технического прогресса в развитии животноводства на современном этапе и будет реализовано в данной НИР на базе достижений коллоидной химии.
Выполнение НИР обеспечит достижение научных результатов мирового уровня в решении многих актуальных фундаментальных и прикладных проблем химии и биологии, медицины и экологии, нано- и биотехнологии, ветеринарии и зоотехнии; позволит завершить создание комплексной системы подготовки высококвалифицированных специалистов (от бакалавров и магистров до кандидатов и докторов наук), обладающих особыми компетенциями по профилю данной НИР, что приведет к формированию эффективного и жизнеспособного научного коллектива.
Область применения полученных результатов.
Результаты проекта должны быть включены в образовательную программу ФГОУ ВПО МГАВМиБ и использоваться в образовательном процессе на базе научного кадрового потенциала, лабораторного и испытательного оборудования научно-образовательного центра ФГОУ ВПО МГАВМиБ, в том числе в процессе проведения настоящих научно-технических работ.
Новые МКС, разработанные на основе полимеров разного типа, могут найти применение в медицине человека и животных, экологии, нано- и биотехнологии и т.д. Полученные на данном этапе результаты являются ключевыми для успешного выполнения всего проекта.
Прогнозные предположения о развитии объекта исследования.
В процессе проведения НИР должны быть разработаны технологические параметры МКС и методические рекомендации по их использованию для различных областей применения, в том числе: экспериментальные образцы; методики испытаний экспериментальных образцов; технологии получения биохимических коллоидных систем.
В ходе выполнения НИР будут получены результаты интеллектуальной деятельности (статьи, патенты и т.д.); учебно-методические комплексы, включающие учебно-методические пособия, указания и рекомендации; примерные и рабочие учебные программы, практикумы по дисциплинам «Биохимия мембран», «Физическая и коллоидная химия», «Кинетика и термодинамика ферментативных реакций», «Энзимология», «Биоэнергетика», «Бионанотехнология» и другие.
СОДЕРЖАНИЕ
| Реферат ………………………………………………………………………………….…………. | 3 |
| 3.1 Выбор методов исследований биологических жидкостей; техническое обеспечение и разработка экспериментального оборудования …………………………………...………. | 10 |
| 3.1.1. Гематологические исследования крови животных | 11 |
| 3.1.2. Биохимические исследования сыворотки крови животных | 14 |
| 3.1.2.1. Факторы, влияющие на биохимические показатели сыворотки крови животных | 20 |
| 3.1.3. Метод сканирующей электронной микроскопии клеток крови. | 32 |
| 3.1.4. Метод люминесцентной микроскопии крови | 35 |
| 3.1.5.Реологические исследования сыворотки крови животных | 37 |
| 3.1.6. Методы измерения поверхностного натяжения сыворотки крови | 38 |
| 3.2 Разработка методики измерения динамического поверхностного натяжения (ДПН) биологических жидкостей животных и освоение специального программного обеспечения для определения параметров ДПН …………………………………………….. | 43 |
| 3.2.1. Методика измерения ДПН сыворотки крови животных | 38 |
| 3.2.2. Анализ тензиограмм с помощью программы ADSA | 47 |
| 3.3 Изучение состава и свойств биологических жидкостей свиней под воздействием внешних факторов ……………………………………………………………………………….. | 50 |
| 3.3.1. ДПН сыворотки крови свиней в зависимости от возраста и физиологического состояния……………………………………………………………………………………………. | 53 |
| 3.3.2. Некоторые биохимические показатели сыворотки крови свиней разного возраста и в разном физиологическом состоянии……………………………………………………………… | 57 |
| 3.3.3. Корреляционная зависимость данных ДПН и биохимического анализа сыворотки крови свиней………………………………………………………………………………………... | 58 |
| 3.4 Изучение каталитических свойств липаз в комплексах с синтетическими полимерами ……………………………………………………………………………………….. | 62 |
| 3.4.1. Влияние полиэлектролитного окружения на активность липаз из поджелудочной железы свиньи и гриба Mucor javanicus | 63 |
| 3.4.2. Влияние температуры на активность липаз в комплексе с синтетическими полиэлектролитами. | 67 |
| 3.4.2.1. Изменение активности липазы из поджелудочной железы свиньи в комплексе с полиэлектролитами при увеличении температуры | 68 |
| 3.4.2.2. Изменение активности липазы из гриба Mucor javanicus в комплексе с полиэлектролитами при увеличении температуры | 70 |
| 3.5 Разработка методов и получение МКС для определения тяжёлых металлов (Hg2+ и Ag+) спектральными методами. Сравнительный анализ спектров поглощения и флуоресценции хемосенсорных материалов на основе таких МКС……………………….. | 73 |
| 3.5.1. Разработка методов и получение МКС для определения катионов тяжелых металлов (Hg2+ и Ag+). | 73 |
| 3.5.2. Сравнительный анализ спектров поглощения и флуоресценции хемосенсорных материалов на основе МКС | 80 |
| 3.6 Разработка программы внедрения результатов НИР в образовательный процесс…………………………………………………………………………………………….. | 109 |
| 3.7 Анализ и обобщение полученных на 3 этапе результатов НИР | 117 |
| Список использованных источников…………………………………………………………. | 118 |
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
МКС - мембранные коллоидные системы
ФКС – ферментные коллоидные системы
БКС – биохимическая коллоидная система
НКМ - нанокомпозитные материалы
ОМС - оптические молекулярные сенсоры
ЦАБ - целлюлозы ацетатбутират
ПВБ – поливинилбутираль
ПС – полистирол
PSt (англ.) – полистирол
ПВХ – поливинилхлорид
ПСС – полистиролсульфонат
ПАМА - полидиаллилдиметиламмоний хлорид
ЦАГФ целлюлозы ацетатгидрофталат
УФ-область – ультрафиолетовая область
КРС – крупный рогатый скот
СОЭ – скорость оседания эритроцитов
АСТ - аспаратаминотрансфераза
АЛТ - аланинаминотрансфераза
ЛДГ - лактатдегидрогеназа
ЩФ – щелочная фосфатаза
КК - креатинкиназа
ЛГ – лютеинизирующий гормон
ГДГ - Глютаматдегидрогеназа
ФСГ – фолликулостимулирующий гормон
ГТГ – гонадотропный гормон
ТТГ - тиреотропный гормон
СТГ – соматотропный гормон
РЭМ - растровый или сканирующий электронный микроскоп
ЭЖК – эстерифицированные жирные кислоты
НЭЖК – неэстерифицированные жирные кислоты
ЛС - лекарственные средства
АГ - антигены
АТ - антитела
ПН - поверхностного натяжения
ДПН - динамического поверхностного натяжения
УЗ - ультразвука
ПАВ - поверхностно-активные вещества
ССА - свиной сывороточный альбумин
3.1. Выбор методов исследования биологических жидкостей; техническое обеспечение и разработка экспериментального оборудования.
Отв. исполнители: зав. кафедрой ФГОУ ВПО МГАВМиБ, проф. д.х.н, д.б.н. С.Ю. Зайцев; д.х.н. М.С. Царькова, к.б.н. О.С. Белоновская, к.б.н. И.В. Милаёва, асп. Е.Н. Зарудная, студ. Н.А. Довженко, студ. Д.О. Соловьёва
В разные периоды в организме человека и животных классифицируется большое количество различных биологических жидкостей (кровь, моча, синовиальная жидкость, спинномозговая жидкость, околоплодные воды, молоко и др.), исследование которых может дать ценную информацию о физиолого-биохимическом состоянии организма. В диагностических исследованиях чаще всего используют венозную и периферическую кровь как биологическую жидкость, объединяющую все органы и ткани и наиболее полно отражающую протекающие в организме процессы.
По сравнению с другими биологическими жидкостями количество крови по отношению к массе тела достаточно велико, у разных видов животных оно составляет от 4 до 10% (таблица 1).
Таблица 1 – Количественное содержание крови по отношению к массе тела в %.
| Вид животного | Данные №1 [1] | Данные №2 [2] |
| Лошадь | - | 9,8 |
| КРС | 7,7 | 8,0 |
| Овца | 8,0 | 8,0 |
| Коза | 6,2 | 6,2 |
| Свинья | 4,5 | - |
| Кролик | 6,2 | 7-8,5 |
| Курица | 8,0 | 8,1 |
| Утка | - | 8,0 |
| Голубь | 9,2 | 9,2 |
| Морская свинка | - | 4,1 |
| Собака | 7,2 | - |
| Кошка | 6,5 | - |