| |
Проект «Фундаментальные основы конструирования сельскохозяйственных препаратов нового поколения»
Соглашение № 14-26-00039 между Российским научным фондом, руководителем проекта и организацией о предоставлении гранта на проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований
(в рамках конкурса 2014 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований коллективами существующих научных лабораторий (кафедр)»)
Проект лежит в русле актуальной научной проблемы, ориентированной на снижение риска от неконтролируемого распространения и аккумуляции в биосфере химических продуктов техносферы, и фундаментальное обоснование конструирования и применения в сельском хозяйстве препаратов нового поколения. Актуальность и важность проблемы обусловлена ростом масштабов применения пестицидов и их накоплением в биосфере, что создает глобальную экологическую проблему.
ЦЕЛЬ ПРОЕКТА:
Фундаментальное обоснование и разработка научных основ конструирования экологически безопасных и адресных форм удобрений и препаратов для защиты культурных растений от вредителей и возбудителей болезней с адресным и контролируемым выходом активного начала.
В качестве полимерной основы (матрицы) будет исследован неизученный в этом плане класс термопластичных линейных полиэфиров, синтезируемых микроорганизмами в специализированных режимах синтеза.
ЗАДАЧИ ПРОЕКТА:
1) исследование условия взаимодействия препаратов с полимерами ПГА в различных фазовых состояниях, на этой основе – отработанные методы депонирования препаратов, предназначенных для подавления возбудителей болезней растений и сорняков, а также удобрений, в полимерные матриксы различной формы;
2) конструирование серии экспериментальных образцов долговременных форм препаратов, полученных с использованием различных методов, исследование их структуры и физико-механических свойств;
3) исследование кинетики оттока активного начала препаратов из полимерного матрикса в лабораторных почвенных микроэкосистемах в зависимости от геометрии разработанной формы и степени нагруженности препаратом во взаимосвязи с химическим составом почвы и спецификой почвенных микробиоценозов;
4) первичная оценка эффективности применения разработанных долговременных форм препаратов для подавления сорняков, возбудителей болезней культурных растений на модельных растениях в условиях фитотронной технологии и с использованием климатических камер.
НОВОСТИ
Исполнители проекта А.Н. Бояндин и Н.О. Жила приняли участие в работе 15-го Международного симпозиума по биополимерам (The International Symposium on Biopolymers (ISBP) – 2016) – крупнейшего научного мероприятия по различным аспектам синтеза и исследования биополимеров, а также создания и применения материалов и изделий на их основе.
А.Н. Бояндиным был сделан доклад на тему «Polyhydroxyalkanoates of different chemical structure: synthesis, studies, applications» («Полигидроксиалканоаты различной химической структуры: синтез, исследования, применения»).
Н.О. Жила представила результаты исследований по теме «A study of synthesis and properties of poly-3-hydroxybutyrate / diethyleneglycol copolymers» («Исследование синтеза и свойств сополимеров поли-3-гидроксибутират/диэтиленгликоль»)
Выходит в свет монография «ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПРЕПАРАТОВ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ». Монография посвящена обобщению результатов авторов по фундаментальному обоснованию конструирования и применения долговременных и экологически безопасных форм препаратов для защиты культурных растений от возбудителей заболеваний и сорных растений, а также снабжения азотными удобрениями
Коллектив лаборатории поздравляет Шумилову Анну и Шершневу Анну с выходом приказа Министерства образования и науки РФ о выдаче дипломов кандидата наук
Сотрудники лаборатории, студенты (магистры) Института фундаментальной биологии и биотехнологии ФГАОУ ВПО «Сибирского федерального университета» Комаровский Юрий Юрьевич, Толстов Александр Сергеевич, магистр СФУ, Косогова Анжелика Алексеевна, магистр СФУ успешно защитили выпускные квалификационные работы
Сотрудницы лаборатории, исполнители проекта Шумилова Анна и Шершнева Анна успешно защитили диссертации на соискание степени кандидата биологических наук по специальности 03.01.06 – Биотехнология (в т.ч. бионанотехнологии) Тема диссертационной работы Шумиловой Анны – ПОТЕНЦИАЛ БИОРАЗРУШАЕМЫХ ПОЛИГИДРОКСИАЛКАНОАТОВ В КАЧЕСТВЕ КОСТНОПЛАСТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ; Шершневой Анны – ПОЛИМЕРНЫЕ МИКРОЧАСТИЦЫ НА ОСНОВЕ ПОЛИГИДРОКСИАЛКАНОАТОВ: ПОЛУЧЕНИЕ, ХАРАКТЕРИСТИКА, ПРИМЕНЕНИЕ Научный руководитель диссертантов – доктор биологических наук Шишацкая Екатерина Игоревна
Сотрудник лаборатории, аспирантка Института фундаментальной биологии и биотехнологии ФГАОУ ВПО «Сибирского федерального университета» Шумилова Анна стала лауреатом Премии Красноярского края в области профессионального образования за высокие результаты в педагогической деятельности и научных разработок, направленных на социально-экономическое развитие края. Премию вручали председатель Законодательного Собрания Александр Усс совместно с губернатором Красноярского края Виктором Толоконским. Официальная церемония вручения состоялось 18 ноября 2015 г.
РЕЗУЛЬТАТЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРОЕКТА
ИСПОЛНИТЕЛИ ПРОЕКТА (состав лаборатории)
(Состав исполнителей проекта регламентирован приказом директора ИБФ СО РАН №40 от 25.08.2014 г.)
|
Волова Татьяна Григорьевна, зав. лаб., докт. биол. наук
|
Научный руководитель проекта.
Роль в проекте – организация и руководство всеми работами по программе проекта, анализ литературы и баз данных для выбора пестицидов, планирование работ и определение стратегии экспериментов, участие в синтезе полимеров; подготовка публикаций и отчетов
|
|
Шишацкая Екатерина Игоревна, вед. научн. сотр., докт. биол. наук
|
Ответственный исполнитель
Роль в проекте – исследование свойств полученных образцов полимеров, отработка условий конструирования форм депонированных препаратов; изучение их свойств и биологической безопасности
|
|
Калачева Галина Сергеевна, зав. аналитической лабораторией, докт. биол. наук
|
Исполнитель. Роль в проекте – подбор и постановка аналитических методов для детекции препаратов в формах и кинетики оттока в модельные почвенные системы
|
|
Бояндин Анатолий Николаевич, научн. сотр., канд. биол. наук
|
Исполнитель. Роль в проекте – изучение условий смешения образцов полимеров с сельскохозяйственными препаратами; отработка условий конструирования форм депонированных удобрений в виде прессованных форм с полимерным покрытием
|
|
Жила Наталья Олеговна, научн. сотр., канд. биол. наук
|
Исполнитель. Роль в проекте – оптимизация процесса синтеза полимеров; изучение физико-химических свойств
|
|
Муруева (Горева) Анастасия Владимировна, научн. сотр. , канд. биол. наук
|
Исполнитель. Роль в проекте – отработка условий конструирования форм депонированных препаратов в виде микрочастиц и микрогранул; изучение их свойств
|
|
Киселев Евгений Геннадьевич, научн. сотр., канд. техн. наук
|
Исполнитель. Роль в проекте – оптимизация процесса синтеза полимеров; наработка партий для конструирования форм депонированных препаратов
|
|
Суковатый Алексей Григорьевич, научн. сотр., канд. физ.-мат. наук
|
Исполнитель. Роль в проекте – исследование физико-механических свойств образцов полимеров и изделий из них
|
|
Николаева Елена Дмитриевна, научн. сотр., канд. биол. наук
|
Исполнитель. Роль в проекте – конструирование специальных форм изделий в виде микрогранул и изучение их свойств
|
|
Демиденко Алексей Владимирович, вед. техн.
|
Исполнитель. Роль в проекте – синтез и исследование образцов в условиях пилотного производства
|
|
Барановский Сергей Викторович, вед. инж., канд. техн. наук
|
Исполнитель. Роль в проекте – синтез и исследование образцов в условиях пилотного производства
|
|
Прудникова Светлана Владиславна, доцент СФУ, докт. биол. наук
|
Исполнитель. Роль в проекте – микробиологическое изучение микробиоцентов почв; идентификация деструкторов полимеров
|
|
Виноградова Ольга Николаевна, аспирантка СФУ
|
Исполнитель. Роль в проекте – получение сельскохозяйственных препаратов в виде пленочных форм; изучение их свойств
|
|
Шумилова Анна Алексеевна, аспирантка СФУ
|
Исполнитель. Роль в проекте – изучение и оптимизирование условия прессования смесей «препарат-полимер» и получение 3D-форм
|
|
Шершнева Анна Михайловна, аспирантка СФУ
|
Исполнитель. Роль в проекте – получение семейства препаратов в виде микрогранул и микрочастиц различных размеров, изучение размеров и электропотенциала
|
|
Сырвачева Дарья Анатольевна, аспирантка СФУ
|
Исполнитель. Роль в проекте – синтез полимеров, получение образцов для изучения их свойств
|
|
Гончаров Дмитрий Борисович, аспирант СФУ
|
Исполнитель. Роль в проекте – получение семейств экспериментальных долговременных форм в виде пленок и нетканых полимерных матриксов
|
ПРИБОРНАЯ БАЗА
Лаборатория укомплектована новейшим ферментационным, аналитическим и исследовательским оборудованием:
для ферментации и синтеза полимеров:
ферментационная линия «Bioengineering», включающая посевной ферментер объемом 30 л и производственный ферментер объемом 150 л, комплекс ферментеров BioFlo 115 с объемом аппаратов 8 л и 12 л; шейкеры-инкубаторы Innova 44 – 2 шт., термостаты «Binder» – 3 шт., компрессор «Remeza», воздуходувка, газовый хроматограф Agilent, парогенератор «Biotron», вакуум-выпарной аппарат, комплект центрифуг «Avanti» и «Eppendorf», комплект автоклавов «Sanyo» MLS-3781L, pH-метр S-20К «Mettler Toledo», генератор водорода PH-100, перистальтические насосы Flowmaster FMT300 «Ismatec», весы Analytical balance DV 215CD «Ohaus», набор роторных испарителей R/210V «Buchi» и «Heidolph»;
для исследования свойств полимеров аналитическое оборудование:
хромато-масс-спектрометрическая система Agilent, гельпроникающая хроматография «Agilent» и «Waters», мультимодальный планшетный ридер LB 940 Mithras Research II «Berthold Technologies», УФ – спектрофотометр «Agilent» Cary 60, комплект оборудования для определения паро- и газопроницаемости пленок «Mocon», разрывная испытательная машина «Instron», сканирующий калориметр DSK «Mettler Tolledo»;
для количественного анализа выбранных сельскохозяйственных препаратов и полимеров:
хромато-масс-спектрометр Agilent 6890N/5975inter («Agilent Technologies», USA); жидко-жидкостной хроматограф с масс – спектрометром – Agilent 1100 Series LS/MSD («Agilent Technologies», USA); газовый хроматограф Agilent 6890 с детекторами ДЭЗ и ПИД («Agilent Technologies», USA);
для характеристики почвенных субстратов:
атомно-абсорбционные спектрофотометры Квант 2а («Кортек», Россия); атомно-эмиссионный спектрометр с индуктивно связанной плазмой ICAP6300DUO («Thermo Scientific» INTERTECH Corporation); CN-анализатор Flash EA 1112NC («Neolab»); фотоколориметры и спектрофотометры;
УЧАСТИЕ ИСПОЛНИТЕЛЕЙ В СЕМИНАРАХ И КОНФЕРЕНЦИЯХ
Международный симпозиум по Биополимерам (International Symposium on Biopolymers - ISBP2014) состоявшийся в Бразилии, в г. Сантус, с 28 сентября по 1 октября, посетили участники проекта к.б.н. Бояндин А.Н. с устным докладом и аспирантка Шумилова А.А. со стендовым докладом.
На Второй международной конференции по достижениям в области прикладных наук и инженерии окружающей среды (Second International Conference On Advances in Applied Science and Environmental Engineering, ASEE 2014) в декабре 2014 года Бояндин А.Н. с докладом «Application of polyhydroxyalkanoates for development of targeted forms of pecticides» и Николаева Е. Д. – «Cultivation and differentiation of multipotent mesenchymal bone marrow cells on polyhydroxyalkanoate scaffolds».
Руководитель проекта Волова Т.Г. и исполнитель Шершнева А.М приняли участие в рабочем семинаре по микроинкапсулированию, проводимом в лаборатории «Синтеза полипептидов и полимерных микросфер» Института Высокомолекулярных соединений РАН (г. Санкт-Петербург, 29-30 сентября).
-
Исполнители проекта: руководитель НИР профессор Татьяна Волова и исполнители, аспиранты Анна Шумилова и Дарья Сырвачева приняли участие в работе 6-го Международного симпозиума «Биоматериалы и Наноматериалы: последние достижения в токсикологии и экологической безопасности», который проходил с 4-го по 9-е мая 2015 г. в г. Ираклион, о. Крит - Греция.
Т. Г. Волова выступила на пленарной сессии с докладом «FUNDAMENTAL BASIS OF PRODUCTION AND APPLICATION OF BIODEGRADABLE POLYHYDROXYALKANOATES».
Аспираты представили устные доклады:
Д. Сырвачева «SYNTHESIS OF POLYMERS WITH HIGH 3HHX CONTENT BY THE WILD-TYPE STRAIN CUPRIAVIDUS EUTROPHUS B10646 AND STUDY OF THEIR PROPERTIES».
А. Шумилова «OSTEOGENIC POTENTIAL OF POLYMERIC POROUS SCAFFOLDS BASED ON POLYHYDROXYALKANOATES FOR REGENERATION OF BONE DEFECT OF RATS CRANUM»
Исполнитель проекта Бояндин А.Н. принял участие в Четвертом международном симпозиуме по новым достижениям в области науки о полимерах (Frontiers in Polymer Sciences – FPS 2015), состоявшимся в г. Рива-дель-Гарда, Италия с 20 по 22 мая 2015 года, с докладом «Development of polyhydroxyalkanoate based biodegradable polymers with different physical-mechanical properties».
В симпозиуме приняли участие ведущие ученые, специализирующиеся в области химического синтеза полимеров различной структуры, получения и исследования композиционных материалов, исследования биологической совместимости полимеров и их применения для биомедицинских задач, такие как Virgil Percec (University of Pennsylvania, США), Steven P. Armes (University of Sheffield, Великобритания), Molly Stevens (Imperial College London, Великобритания), Wolfgang Meier (University of Basel, Швейцария).
Исполнители проекта приняли участие в работе Европейского конгресса по биополимерам – «ESBP 2015 – 8th European Symposium on Biopolymers» (Рим, Италия, 15–19 сентября 2015 г.), на котором представили результаты исследований, полученные в рамках проекта:
Волова Т.Г. – «POLYHYDROXYALKANOATES AS MATRICES FOR CONTROLLED RELEASE OF AGROCHEMICALS»;
Жила Н.О. – «CONTROLLED RELEASE OF METRIBUZIN FROM POLY(3-HYDROXYBUTYRATE) FORMULATIONS»;
Баяндин А.Н. – «PROLONGED FORMS OF MINERAL FERTILIZERS BASED ON BIODEGRADABLE POLY-3-HYDROXYBUTYRATE».
Оргкомитетом и спонсорами Конгресса отмечена Т.Г. Волова - руководитель проекта РФН, за передовой опыт и вклад в научные исследования и инжиниринг в области полигидроксиалканоатов
Исполнитель проекта, аспирантка Ольга Виноградова приняла участие в III Всероссийской научно-практической конференции «Биотехнология: наука и практика», где представила доклад на тему: «Конструирование и характеристика долговременных форм пестицидных препаратов на основе природного полимера поли-3-гидроксибутирата»
8-15 мая 2016 года в г. Ираклионе (Греция) состоялся очередной международный научный форум "BIOMATERIALS & NANOMATERIAL: RECENT ADVANCES SAFETY - TOXICOLOGY & ECOLOGY ISSUES", организатором которого является Европейское общество токсикологов, наряду с университетом Ираклиона, Московским государственным университетом им. М.И. Ломоносова, Институт биоорганической химии им. М. Шемякина и Ю. Овчинникова РАН и др. Институт биофизики СО РАН был представлен делегацией сотрудниками лабораторий хемоавтотрофного биосинтеза и экспериментальной гидроэкологии.
Вызвавшие большой интерес аудитории доклады представили:
проф. Т. Г. Волова "NEW-GENERATION PESTICIDES WITH TARGETED AND CONTROLLED RELEASE OF ACTIVE INGREDIENTS" по результатам выполняемого гранта РНФ поддержки лаборатории;
проф. М. И. Гладышев "TRIPLOIDY DOES NOT DECREASE EDA AND DHA CONTENTS IN FILETS OF HUMBACK SALMON"
молодой ученый, к.б.н. А. Шершнева "POLYMERIC MICROPARTICLES AS A BASIS FOR REDUCING TOXICITY OF PESTICIDES".
Глава европейского общества токсикологов профессор А. Тцатакис выступил с обзорным докладом "CARBON NANOTUBES: CONSEQUENCES OF IMPURITIES ON METHABILIC PATHWAYS", подготовленный международным коллективом специалистов университетов Ираклиона (Греция) и Анкары (Турция), Московского химико-технологическим университета им. Д.И. Менделеева, Дальневосточного федерального университета и ИБФ СО РАН (вед.н.с. проф. Е.И. Шишацкая).
В ходе обсуждений достигнута договоренность и намечены планы сотрудничества с Университетом Ираклиона, химическим факультетом МГУ, Институтом физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН.
Исполнители проекта А.Н. Бояндин и Н.О. Жила приняли участие в работе 15-го Международного симпозиума по биополимерам (The International Symposium on Biopolymers (ISBP) – 2016) – крупнейшего научного мероприятия по различным аспектам синтеза и исследования биополимеров, а также создания и применения материалов и изделий на их основе.
ПУБЛИКАЦИИ
Монография
Волова Т.Г., Жила, Н.О., Прудникова С.В., Бояндин А.Н., Шишацкая Е.И. Фундаментальные основы конструирования и применения сельскохозяйственных препаратов нового поколения,- Красноярск: -2016.-214 с.
СТАТЬИ
Volova T., Zhila N., Kiselev E., Prudnikova S., Vinogradova O., Nikolaeva E., Shumilova A., Shershneva A., Shishatskaya E. Poly(3-hydroxybutyrate)/metribuzin formulations: characterization, controlled release properties, herbicidal activity, and effect on soil microorganisms // Environ. Sci. Pollut. Res. – 2016. – V. 23, No. 23. – P. 23936-23950 (Impact Factor WoS 2,760).
Boyandin A.N., Zhila N.O., Kiselev E.G., Volova T.G. Constructing slow-release formulations of metribuzin based on degradable poly(3-hydroxybutyrate) // J. Agric. Food Chem. – 2016. – Vol.64. – 5625-5632. (Impact Factor WoS 2,912).
Volova T.G., Syrvacheva D.A., Zhila N.O. and Sukovatiy A.G. Synthesis of P(3HB-co-3HHx) copolymers containing high molar fraction of 3-hydroxyhexanoate monomer by Cupriavidus eutrophus B10646 // Journal of chemical technology and biotechnology. - 2016 -V.91. – P.416-425 (Impact Factor WoS 2,349)
Volova T., Zhila N., Vinogradova O., Shumilova A., Prudnikova S., Shishatskaya E. Characterization of biodegradable poly-3-hydroxybutyrate films and pellets loaded with the fungicide tebuconazole // Environmental Science and Pollution Research. -2016. - V.23. – P.5243-5254. (Impact Factor WoS 2,828).
Volova T. G., Prudnikova S.V., Vinogradova O.N., D.A. Syrvacheva, Shishatskaya E. I. Microbial degradation of polyhydroxyalkanoates with different chemical compositions and their biodegradability // Microbial Ecology - 2016. DOI: 10.1007/s00248-016-0852-3 (Impact Factor WoS 3,232).
Volova T.G., Prudnikova S.V., Zhila N.O., Vinogradova O.N., Shumilova A.A., Nikolaeva E.D., Kiselev E. G., Shishatskaya E.I. Efficacy of tebuconazole embedded in biodegradable poly-3-hydroxybutyrate to inhibit the development of Fusarium moniliforme in soil microecosystems // Pest Manag Sci. – 2016. DOI 10.1002/ps.4367 (Impact Factor WoS 2,811).
Гончаров Д.Б., Суковатый А.Г. Реология растворов полигидроксиалканоатов // Журнал Сибирского федерального университета. Серия Биология. 2016. - Вып.2 - Т.9. - С.190-197.
Мензянова Н.Г. Гидропонная культура Triticum aestivum как модельная система для оценки эффектов фузариоза и фунгицидов // Журнал Сибирского федерального университета. Серия Биология. 2016. - Вып.2 - Т.9. - С.241-252.
Киселев Е.Г., Барановский С.В. Кинетика выхода препаратов фунгицидного и гербицидного действия из пролонгированных форм, полученных из разрушаемого поли-3-гидроксибутирата // Журнал Сибирского федерального университета. Серия Биология. 2016. - Вып.2 - Т.9. - С.233-240.
Виноградова О.Н., Прудникова С.В., Зобова Н.В., Колесникова В.Л. Микробиологическая деградация поли-3-гидроксибутирата в образцах агрогеннопреобразованных почв. Журнал Сибирского федерального университета (Биология). – 2015. – Т. 8, №2. – С. 199-209.
Виноградова О.Н., Сырвачева Д.А. Лабораторные исследования деградации полигидроксиалканоатов различной химической структуры в почве. Журнал Сибирского федерального университета (Биология). – 2015. – Т. 8, №2. – С. 210-219.
Киселев Е.Г., Демиденко А.В., Барановский С.В., Волова Т.Г. Масштабирование технологии синтеза биодеградируемых полигидроксиалканоатов в условиях опытного производства // Журнал Сибирского федерального университета. Биология. – 2014. – Т. 7, №2. – С. 134-147
Бояндин А.Н., Николаева Е.Д., Шабанов А.В., Васильев А.Д. Получение и исследование полимерных смесей на основе поли-3-гидроксибутирата // Журнал Сибирского федерального университета. Биология. – 2014. – Т. 7, №2. – С. 174-185
Natalia Zhila, Galina Kalacheva, Tatiana Volova. Fatty acid composition and polyhydroxyalkanoates production by Cupriavidus eutrophus B-10646 cells grown on different carbon sources // Process Biochemistry. – 2015. – V. 50. – P. 69–78
Anatoly N. Boyandin, Tatiana G. Volova. Application of Polyhydroxyalkanoates for Development of Targeted Forms of Pecticides. // International Journal of General Chemistry. – 2015. – V. 1 (1). – P. 10–14
Elena Nikolaeva, Dmitry Goncharov, Tatiana Volova. Cultivation and differentiation of multipotent mesenchymal bone marrow cells on polyhydroxyalkanoate scaffolds. International Journal of Biomedical Science & Bioinformatics. – 2015. – V. 2 (1). – P. 33–36
|
