Отчет о научно-исследовательской работе

Вид материала

Подобный материал:

1 ... 5 6 7 8 9 10 11 12 13

4.6 Анализ и обобщение полученных на 4 этапе результатов НИР.

На четвертом этапе НИР проведены следующие работы.

Осуществлено инжиниринговое обеспечение экспериментального оборудования для изучения ФКС. Показано, что активность липазы существенно зависит от заряда полиэлектролита и от концентрации его относительно фермента. Наилучшими для липазы из поджелудочной железы свиньи являются системы с ПСС 1:10 и 1:100, для липазы из Mucor javanicus – системы с ПАМА 1:100 или ПСС 1:1. Для оценки взаимодействия липазы с полиэлектролитами в растворе и на границе раздела фаз вода/воздух исследовано динамическое поверхностное натяжение подобных комплексов при различных соотношениях липаза : полиэлектролит. установлено, что величина изменения динамического поверхностного натяжения σ₄ для систем панкреатической липазы с полимерами с увеличением относительного содержания фермента от 1:100 до 100:1 уменьшается в ряду ПАМА≥ПЛ>ПСС≥ПГ>БСА. Показано, что в области коротких времен основное влияние на ДПН оказывает концентрация соли (хлорида натрия), а в области больших времен (10-100 с) - концентрация белка (БСА) и липидов (лецитина). По данным исследований, проведённых на моделях – куриных эмбрионах - отмечено благоприятное влияние таких препаратов, как глицин, коламин и янтарная кислота на оптимизацию и стимуляцию белково-ферментативного, углеводно-энергетического, липидного и минерального обменов. Показано, что динамика белков сыворотки крови коров закономерно отражает физиологические процессы, происходящие в их организме в период полового и физиологического созревания и в период функциональной зрелости. Выявлены межвидовые и межвозрастные отличия в минеральном составе (по 25 элементам, включая токсичные и высокотоксичные элементы) кожного и волосяного покрова у стандартных норок, серебристых песцов и серебристо-черных лисиц и показаны корреляционные связи между этими параметрами.

Анализ результатов показал как актуальное фундаментальное значение, так и важную практическую ценность результатов полученных на данном этапе НИР. Одними из наиболее наглядных примеров служат разработанные методики, созданные образцы, методические рекомендации и указания для внедрения в учебный процесс. ФГОУ ВПО МГАВМиБ.

Анализ апробации результатов по мембранным коллоидным системам в части МКС для определения катионов тяжелых металлов спектральными методами в учебном процессе

Апробация результатов по мембранным коллоидным системам в части МКС для определения катионов тяжелых металлов спектральными методами в учебном процессе проводится на всех уровнях учебного процесса, осуществляемого кафедрой органической и биологической химии по всем видам подготовки: бакалавриат, специалитет, магистратура, аспирантура. Апробация результатов производится поэтапно, согласно степени теоретической подготовки студентов в ходе учебного процесса и включает следующие виды внедрения:

- разработку рабочих программ, в том числе, календарно-тематических планов лекций и лабораторно-практических занятий дисциплин с учетом внедрения результатов по мембранным коллоидным системам;

- организацию производственных практик студентов в научно-образовательном центре кафедры;

- выполнение реферативных работ, курсовых проектов;

- выполнение квалификационных работ; разработку индивидуальных планов подготовки аспирантов; магистерских учебных программ;

- организацию научных студенческих кружков; публикацию статей молодых ученых (студентов, аспирантов, магистров);

- участие в организации выставок, научно-практических конференций, конкурсов научных студенческих работ.

Внедрение результатов исследований работы по изучению мембранных коллоидных систем обогащает учебный процесс научной компонентой, повышает уровень учебного процесса, профессиональной подготовки, мотивирует студентов к научной деятельности, повышает престиж образования.

4.7.1 Апробация результатов по мембранным коллоидным системам в реализации рабочих программ учебных дисциплин, практик, выпускных квалификационных работ.

Дисциплина «Органическая химия» преподается на 2 курсе ветеринарно-биологического факультета, 2 курсе факультетов ветеринарной медицины, ветеринарно-санитарной экспертизы, товароведения и экспертизы тоаров животного происхождения, зоотехноогий и агробизнеса ( специалитет и бакалавриат).

В программе курса предусмотрены обзорные темы «Краун-эфиры», где рассматриваются строение краун- эфиров, возможности использования краун- эфиров как селективных молекул для связывания с тяжелыми металлами, использование комплексов на основе краун-эфиров для создания биоаналитических приборов и систем. Студентам предлагается тематика рефератов по курсу органической химии по теме «Краун-эфиры».

Особое место для апробации результатов по мембранным коллоидным системам занимает преподавание на ветеринарно-биологическом факультете. В курсе органической химии на ВБФ читается лекция «Макрогетероциклы», где подробно рассматриваются краун-эфиры, разбираются вопросы их строения, классификации, основы синтеза.

Дисциплина «Физическая и коллоидная химия. ВМС» (2 курс ветеринарно-биологического факультета, бакалавриат по направлению «Биология»). Дается историческая справка о мембранных коллоидных системах для создания биосенсоров, рассматриваются механизмы формирования комплексов тяжелых металлов с краун-эфирами, вводится понятие о константе устойчивости комплексов краун-эфиров с катионами тяжелых металлов. Разбираются вопросы о влиянии диффузии катионов тяжелых металлов через полимерную матрицу на процесс комплексообразования с циклическими соединениями. Изучаются свойства растворов полимеров и возможность получения из них тонких пленок (моделей мембран) для дальнейшей иммобилизации в них краун-эфиров с целью получения хемосенсорных композитных материалов. Изучаются гели как структурированные коллоидные системы; рассматриваются процессы гелеобразования и различные типы полимеров, участвующие в этих процессах.

Рассматриваются вопросы влияния природы полимеров на возможность получения тонких полимерных пленок (МКС), иммобилизации краун-эфиров в полимерные матрицы (влияние растворимости, концентрации, вязкости на образование МКС). Изучаются возможности желатиновых гелей в качестве полимерных матриц.

Дисциплина «Биохимия с основами физической и коллоидной химии»

(2 курс факультетов ветеринарной медицины, зоотехнологий и агробизнеса, товароведения и экспертизы товаров животного происхождения: специалитет и бакалавриат).

Рассматриваются вопросы использования желатиновых гелей в качестве полимерных матриц, изучаются физико-химические константы набухания, получения тонких полимерных пленок (МКС), иммобилизации краун-эфиров в полимерные матрицы (влияние растворимости, концентрации, вязкости на образование МКС), использование мембранных коллоидных систем для создания биосенсорных систем на основе краун-эфиров, применения их в клинической биохимии, экологическом мониторинге окружающей среды, ветеринарно-санитарной оценки сырья и продуктов с целью определения содержания катионов тяжелых металлов. В разделе «Ферменты» изучаются вопросы необратимого ингибирования ферментов тяжелыми металлами и развитие патологических процессов, индуцированных токсическим действием катионов тяжелых металлов.

Дисциплина «Биохимия» (3 курс, ветеринарно-биологического факультета: специалитет по специальностям «Биохимия», «Биофизика», «Биоэкология»)

В разделе «Белки» рассматриваются вопросы использования желатиновых гелей в качестве полимерных матриц для получения тонких полимерных пленок, изучаются химические взаимодействия белков при иммобилизации краун-эфиров, использование мембранных коллоидных систем для создания биосенсорных систем на основе краун-эфиров, применение их в клинической биохимии, экологическом мониторинге окружающей среды, для ветеринарно-санитарной оценке сырья и продуктов с целью определения содержания катионов тяжелых металлов. В разделе «Ферменты» изучаются вопросы необратимого ингибирования ферментов тяжелыми металлами и развитие патологических процессов, индуцированных токсическим действием катионов тяжелых металлов.

Дисциплина «Спектральные методы исследования в биохимии»

(3 курс ветеринарно-биологического факультета: специалитет по специальностям «Биохимия»)

В ходе лекционных и лабораторно-практических занятий рассматриваются вопросы использования краун-эфиров как инструмента для создания биосенсорных систем. Изучаются различные характеристики: константы связывания биополимеров и краун-эфиров, влияние факторов среды на спектральные характеристики комплексов. Изучаются возможности использования спектров поглощения и спектров флуоресценции для детекции биогенных и тяжелых металлов. Отрабатываются характеристики степени связывания краун-эфиров с катионами тяжелых металлов, влияние комплексообразования на изменение спектров поглощения и флуоресценции краун-эфиров в свободном виде и в виде их комплексов с тяжелыми металлами и малыми органическими молекулами, изучаются спектральные характеристики с целью определения чувствительности биосенсоров. Изучаются перспективы использования зондов на основе полимерных пленок как чувствительного элемента биосенсора.

В ходе практических занятий студенты осваивают методики приготовления растворов полимеров и краун-эфиров и полива пленок на твердые подложки, снятие спектров поглощения с полученных образцов, определяют концентрацию кальция в водных растворах по смещению спектра поглощения до и после вымачивания пленки в исследуемом растворе кальциевой соли.

Дисциплина «Кинетика и термодинамика ферментативных реакций»

(4 курс ветеринарно-биологического факультета: специалитет по специальностям «Биохимия»)

На изучение выносятся биоаналитические макро-, микро- и наносистемы, в том числе мембранные коллоидные системы на основе краун-эфиров, используемые в биоэкологии и медицине. Изучаются физико-химические методы биоспецифических взаимодействий, анализируются типы специфических биовзаимодействий. Подробно изучается влияние эффекторов на параметры ферментативных реакций, в частности необратимое взаимодействие ионов тяжелых металлов с ферментами и влияние факторов среды на наблюдаемую кинетику.

Дисциплина «Биоэнергетика.Энзимология» (4 курс, ветеринарно-биологический факультет: специалитет по специальностям «Биохимия»).

Подробно рассматривается использование флуоресцентных зондов (на примере создания мембранных коллоидных систем на основе краун-эфиров) для изучения внутриклеточных объектов: электрон-переносящей цепи, детекции транспорта веществ в матрикс митохондрий, механизма работы АТФазы.

Дисциплина «Биохимия мембран» (4 курс ветеринарно-биологический факультета: специалитет по специальностям «Биохимия»)

Изучаются строение и функционирование клеточных мембран как пример супрамолекулярной системы, функционирования рецепторных комплексов мембран, детекции взаимодействия транспортных белков. На примере полимерных пленок с краун-эфирами изучаются вопросы специфического связывания липидов с белками, углеводами. Показаны возможности использования флуоресцентных зондов для исследования структуры и функций мембран.

Дисциплина «Биохимия этиопатогенеза и клинико-биохимическая оценка алиментарных, нейроэндокринных и свободно-радикальных патологий» (5 курс ветеринарно-биологического факультета: специалитет по специальностям «Биохимия»).

Изучаются биохимические аспекты алиментарных патологий, нарушение сопряжения процессов питания с потребностями организма и дается клинико-биохимическая характеристика оценки данных патологических состояний. Большой вклад имеет внедрение в данный спецкурс результатов наработок по созданию мембранных коллоидных систем на основе краун-эфиров для определения тяжелых металлов, поскольку в тематическом плане подробно рассматриваются группы патологий обмена неорганических веществ, таких как алиментарная токсическая дистрофия, алиментарная дистрофия, гипомикроэлементозы, гипокобальтозы и др. Использование результатов научных разработок в рамках научного проекта по МКС знакомит студентов с достижениями науки и практическим применением бионализаторов.

Дисциплина «Медицинская, ветеринарная биохимия. Методы биохимических исследований» (5 курс ветеринарно-биологического факультета: специалитет по специальностям «Биохимия»)

В ходе данной дисциплины студенты получают теоретические и практические навыки биохимических методов исследования, в частности бианалитических мембранных коллоидных систем на основе краун-эфиров. Студенты имеют возможность ознакомиться с возможностями применения подобных биосенсоров в медицине, ветеринарии, экологии и получить практические навыки работы мембранных коллоидных систем на основе краун-эфиров для определения катионов тяжелых металлов – как одного из перспективных методов анализа биологических жидкостей и окружающей среды. В ходе практических занятий студенты осваивают методики приготовления растворов полимеров и краун-эфиров и полива пленок на твердые подложки, снятие спектров поглощения с полученных образцов, определяют концентрацию кальция в водных растворах по смещению спектра поглощения до и после вымачивания пленки в исследуемом растворе кальциевой соли.

Дисциплина «Экологические факторы в биохимии питания животных»

(5 курс ветеринарно-биологического факультета, специалитет по специальности «Биоэкология»).

Научные разработки проекта по мембранным коллоидным системам в части МКС для определения катионов тяжелых металлов органично легли в структуру плана лекционных и лабораторно-практических занятий курса, где изучаются вопросы биохимической оценки и диагностики среды обитания животных, экологические проблемы загрязнения окружающей среды (водоемов, почв, кормов), значимость экологических факторов среды, в частности, загрязнения тяжелыми металлами в питании и жизнедеятельности организма, влияние экологических факторов на возникновение и течение ряда патологий. Подробно изучаются принципы эколого-биохимической особенности питания, экологическая биогеохимия и алиментарные патологии животных. В ходе практических занятий студенты осваивают методики приготовления растворов полимеров и краун-эфиров и полива пленок на твердые подложки, снятие спектров поглощения с полученных образцов, определяют концентрацию тяжелых металлов (ртути, свинца, меди, кобальта, серебра) в водных растворах по смещению спектра поглощения до и после вымачивания пленки в растворе исследуемой соли.

Студенты знакомятся с принципом создания и использования зондов на основе краун-эфиров для детекции катионов тяжелых металлов в биологических жидкостях, сырье, объектах окружающей среды как методами экологического мониторинга.

Чтение проблемных лекций для студентов ФГОУ ВПО МГАВМиБ.

4 курс ветеринарно-биологического факультета, специалитет по специальности «Биохимия» «Искусственные аллостерические ферменты: современные инженерные подходы» (профессор, д.х.н. Еремеев Н.Л.)

3 курс ветеринарно-биологического факультета, специалитет по специальности «Биохимия», «Биофизика», «Биоэкология»

«Методы секвенирования ДНК» (доцент, к.б.н.Гарбуз Д.Г)

2 курс ветеринарно-биолоического факультета, бакалавриат по специальности «Биология» «Диоксиновое загрязнение окружающей среды: проблемы и перспективы».

Таким образом, внедрение результатов по мембранным коллоидным системам в части МКС для определения катионов тяжелых металлов спектральными методами в учебном процессе обогащает учебный процесс научными достижениями, способствует привлечению студентов к активному участию в научной работе (выполнение производственной практики, преддипломной практики, выполнение дипломных работ, работа аспирантов), повышает научно-практическую компоненту образовательного процесса для формирования профессиональных навыков.

4.7.2 Апробация результатов по мембранным коллоидным системам в профиле работы научных студенческих кружков кафедры органической и биологической химии

Научно-исследовательская работа студентов – фундаментальный и решающий фактор в модернизации, совершенствовании и инновационном преобразовании учебного процесса в высшем образовании.

На кафедре органической и биологической химии работают 3 научных студенческих кружка по направлениям исследований: «Биохимия коллоидных систем», «Ветеринарная биохимия», «Вопросы биохимии в ветеринарии и зоотехнии».

НСК «Биохимия коллоидных систем» (в рамках научно-образовательного центра (НОЦ) академии) под руководством зав. кафедрой профессора Зайцева С.Ю. и профессора Царьковой М.С. по проблематике исследований тесно соприкасается с программой НИР по мембранным коллоидным системам в части МКС для определения катионов тяжелых металлов спектральными методами.Члены НСК – студенты 2, 4, 5 курсов ветеринарно-биологического факультета и факультета ветеринарной медицины.

Выполнение студентами научно-исследовательской работы способствует глубокому освоению учебного материала по МСК, включенного в программы дисциплин, практик, курсовых работ, выпускных квалификационных работ.

За отчетный период студенты – члены НСК участвовали в следующих этапах научно-исследовательской работы:

освоение методики работы на спектрофотометре «Неlios β» фирмы «Thermospectronic» (Германия);
освоение методики получения тонкопленочных полимерных материалов как основы хемосенсоров;
выступление на 35-ой научной студенческой конференции ветеринарно-биологического факультета и НОЦ ФГОУ ВПО МГАВМиБ (май 2010 г.) с докладом: «Детекция щелочноземельных металлов с помощью производных краун-эфиров»;
защита выпускной квалификационной работы по специальности «Биохимия» в Государственной аттестационной комиссии ФГОУ ВПО МГАВМиБ (июнь 2010 г.) на тему: «Разработка хемосенсорных материалов на основе производных краун-эфиров для детекции одно- и двухзарядных катионов».

4.7.3 Методические рекомендации по апробации результатов по мембранным коллоидным системам, содержащие фрагменты разрабатываемой проблемы по МСК и внедренные в учебный процесс

Таблица 43 - Опубликованные методические разработки

№ п/п	Название работы	Авторы	Вид издания	Объём в п.л.	Сведения о публикации
1	Супрамолекулярная химия. Часть II. Комплексно-радикальная сополимеризация	Зайцев С.Ю. Зайцева В.В.	Монография	10	ФГОУ ВПО МГАВМиБ, 2010 г.
2	Химическая связь и электронные эффекты в органических соединениях	Зайцев С.Ю. Фролова Л.А. Жирнова К.Г. Белоновская О.С.	Лекция	3,5	ФГОУ ВПО МГАВМиБ, 2010 г.
3	Основы биомедицинских нанотехнологий	Зайцев С.Ю.	Учебно-методичес-кое пособие	4,5	ФГОУ ВПО МГАВМиБ, 2010 г.
4	Биологическая химия с основами физической и коллоидной химии	Белоновская О.С. Жирнова К.Г. Лукичева К.Г. Миронова Н.Ф. Лисицына А.А.	Учебно-методичес-кое пособие	8,75	ФГОУ ВПО МГАВМиБ, 2010 г.
5	Физическая и коллоидная химия	Царькова М.С. Зайцев С.Ю.	Учебно-методичес-кое пособие	3,5	ФГОУ ВПО МГАВМиБ, 2010 г.
6	Органическая химия	Жирнова К.Г. Белоновская О.С. Лисицына А.А. Фролова Л.А. Лукичева В.А. Миронова Н.Ф.	Учебно-методичес-кое пособие	5,5	ФГОУ ВПО МГАВМиБ, 2010 г.

Таблица 44 - Методические разработки, подготовленные к печати

№ п/п	Название работы	Авторы	Вид издания	Объём в п.л.	Сведения о публикации
1	2	3	4	5	6
1	Биосенсоры на основе ферментов	Еремеев Н.Л. Зайцев С.Ю.	Лекция	2,5	ФГОУ ВПО МГАВМиБ
2	Физическая и коллоидная химия	Белоновская О.С. Царькова М.С.	Лекция	2,0	ФГОУ ВПО МГАВМиБ
3	Основы химии высокомолекулярных соединений	Царькова М.С. Зайцев С.Ю.	Учебно-методическое пособие	3,0	ФГОУ ВПО МГАВМиБ
1	2	3	4	5	6
4	Практикум по биохимии	Зайцев С.Ю. Лисицына А.А. Белоновская О.С. Мухамедкулова М.П. Азарнова Т.О.	Учебно-методическое пособие	3,0	ФГОУ ВПО МГАВМиБ
5	Биологическая химия. Вопросы и упражнения для самостоятельной работы и контроля знаний студентов	Белоновская О.С. Лисицына А.А. Жирнова К.Г.	Методичес-кие указания	2,0	ФГОУ ВПО МГАВМиБ
6	Органическая химия. Вопросы и упражнения для самостоятельной работы и контроля знаний студентов	Зайцев С.Ю. Жирнова К.Г. Фролова Л.А. Белоновская О.С.	Методичес-кие указания	4,0	ФГОУ ВПО МГАВМиБ

Blog

Отчет о научно-исследовательской работе