Фундаментальные междисциплинарные исследования в нано-, био-, инфо- и когнитивных технологиях (промежуточный, этап 2021 года)

В ходе выполнения НИР получены следующие научные результаты: 1) Показано существование межполовых различий в формировании ассоциативной памяти. Создана трехмерная визуализация мозга мышей после травматического воздействия. Разработаны новые истинные сине-красные флуоресцентные таймеры на основе ярких красных белков TagRFP и mRuby2. Начата разработка зеленого кальциевого сенсора нового поколения на базе белка mNeonGreen и кальмодулина из грибов S. pombe. 2) Разработан метод экспертной оценки синтаксических конструкций целостных текстовых материалов для применения при анализе нейрофизиологических данных. Разработан метод автоматизированной разметки лингвистических данных для нейрокогнитивных исследований восприятия и понимания целостных текстов. Построен функциональный коннектом головного мозга при прослушивании различных типов текстов. Выполнен анализ активности головного мозга в парадигме FIBER. 3) Предложен алгоритм обучения спайковой нейронной сети с корреляционным кодированием и декодированием входных данных. На задачах классификации ирисов Фишера и Висконсинского рака груди показана точность, не отличающаяся от однослойных спайковых сетей на основе STDP с другим кодированием входных данных. 4) Исследована структура мемристоров Ag/ППК-Ag/ITO с центральным активным слоем состоящем из нанокомпозита ППК с наночастицами Ag. Впервые синтезированы нанокомпозиты ППК-MoOx. Разработаны новые электрореологические жидкости на основе полидиметилсилоксана с низкой молекулярной массой, наполненные пористыми частицами хитозана, проявляющие высокую электрореологическую активность. Исследовано влияние кислорода и паров воды на электрические свойства композитов (Co40Fe40B20)х(LiNbO3)100-х при их синтезе методом ионно-лучевого распыления. Выявлено значительное повышение удельного электрического сопротивления (Co40Fe40B20)х(LiNbO3)100-х с увеличением парциального давления реактивных газов. Изучены свойства органических мемристоров на основе PPX и тонких пленок силоксанового димера сопряженного олиготиофена. Изготовлены и изучены мемристивные структуры Cu/PPX/ITO, Ag/PPX/ITO, (Cu+Ag)/PPX/ITO. Созданы и исследованы мемристивные устройства на основе силоксанового димера бензотиено[3,2-b][1]-бензотиофена. Продемонстрирована возможность задавать резистивное состояние различными параметрами импульсов. Разработана технология синтеза сверхтонких эпитаксиальных интегрированных гетероструктур SiOx/SrSi2/Si. 5) Разработан простой и эффективный метод оценки биосовместимости и биодеградации полимерных матриксов на основе рекомбинантных спидроинов методом подкожной имплантации лабораторным мышам различных линий. Выявлена связь активности системы ответа на гипоксию с процессами активации и пролиферативного роста эпидермальных клеток человека. Отработана технология создания комплексных эквивалентов на нетканых материалах синтетического и натурального происхождения. 6) Разработаны условия получения полимерной композиции противоопухолевого антибиотика антрациклинового ряда доксорубицина на основе сополимера молочной и гликолевой кислот с применением ультразвукового эмульгирования. Разработана и валидирована методика количественного определения доксорубицина в составе полимерной композиции методом ВЭЖХ-УФ. Исследована цитотоксическая активность композиции в отношении опухолевых клеток линии MCF-7. В рамках разработки стратегии ранней диагностики, профилактики и поиска мишеней терапии заболеваний мозга с когнитивными расстройствами впервые обнаружено, что мягкое когнитивное снижение у пациентов сопровождается повышением уровня провоспалительных хемокинов CXCL10/IP10 и CXCL9/MIG и снижением уровня хемокина CCL11. Впервые показана корреляция между наличием герпесвирусной инфекции с высокой вирусной нагрузкой, активацией системного воспаления и тяжестью когнитивных нарушений. 7) Установлено, что γ,n-облучение головы мышей в дозе 1,5 Гр вызывает повреждение ДНК нейронов и снижение количества нейронов через 24 ч после воздействия. Исследована возможность снижения уровня нейровоспаления в отдаленный период после γ-облучения путем введения перед облучением пексидартиниба. Обнаружена высокая чувствительность опухолевых стволовых клеток (MCF-7) к действию γ,n-излучения. 8) Исследована локализация пируватдегидрогеназных комплексов и α- кетоглутаратдегидрогеназных комплексов внутри матрикса митохондрий клеток сердца крысы методом криогенной электронной томографии. Получены трехмерные реконструкции исследованных комплексов с разрешением 31 Å и 46 Å соответственно. 9) Разработаны новые методики количественного измерения углеродных нано- и микроструктур путем введения в них меток-маркеров. Получены новые данные по влиянию углеродных нанотрубок на высшую нервную деятельность лабораторных мышей. Наиболее пригодным маркером для углеродных нанотрубок является изотоп бериллия 7Be.