VIII межвузовская научная школа молодых специалистов
19-20 ноября 2007 г. проходила очередная VIII Межвузовская научная школа молодых специалистов.
Была сформирована Программы работы Школы. Проводились мероприятия по информации и привлечению к участию в Школе молодых учёных из институтов, ВУЗов и научно-производственных организаций. Осуществлялась научно-методическая помощь потенциальным участникам — молодым учёным и специалистам ИПЛИТ РАН и других организаций. Проведено рецензирование и отбор докладов. Издан сборник трудов Школы. Членом оргкомитета и руководителем 4-й секции Школы (Воздействие лазерного и микроволнового излучения на вещество) был сотрудник ИПЛИТ РАН д.ф.-м.н. Майоров В. С.
Молодыми учёными ИПЛИТ РАН на Школе были сделаны шесть докладов. Все они посвящены важным направлениям современной лазерной физики и технологии. Дадим краткую характеристику каждой из этих работ.
«Влияние продольного натяжения на устойчивость коллагена биологических тканей к ИК лазерному воздействию».
А. В. Афанасьевская, Н. Ю. Игнатьева, О. И. Захаркина, Э. Н. Соболь. '''
В качестве неинвазивного метода контроля двулучепреломляющих свойств ткани использовалась Поляризационно Чувствительная Оптическая Когерентная Томография (ПЧОКТ). Для анализа молекулярных изменений коллагена в ткани был использован метод Дифференциальная Сканирующая Калориметрия (ДСК). Было показано, что приложение одноосной нагрузки приводит к уменьшению стабильности коллагенового волокна при ИК лазерном воздействии. Полученный результат принципиально отличается от влияния одноосной нагрузки на стабильность коллагеновой структуры при гидротермальном нагреве. Авторы считают, что это связано с механическим эффектом неабляционного лазерного воздействия.
«Исследование свойств металлических контактов на пленках ZnO n-типа».
Батищев Г. А., Горбатенко Л. С., Мельников Д. Н., Новодворский О. А., Панченко В. Я., Храмова О. Д.
Гомоэпитаксиальные пленки ZnO, легированных галлием, осаждались на монокристаллической подложке кремния, сапфира и оксида цинка методом импульсного лазерного напыления. Этим же методом на полученные пленки осаждались металлические пленочные контакты Al, Au, Cu, Ti. Для контактов Au и Cu наблюдалось наличие барьера Шоттки. Методом измерения ВАХ установлено, что контакты Au и Ti являются омическими в широком диапазоне легирования пленок ZnO.
«Создание и исследование гетерогенных переходов между пленками ZnO n-типа и кремниевыми подложками p- и n- типа». Горбатенко Л. С., Новодворский О. А., Храмова О. Д., Черебыло Е. А., Панченко В. Я. '''
На монокристаллические подложки Si (001) n- и p- типа осаждались методом импульсного лазерного напыления эпитаксиальные пленки ZnO, легированные галлием. Методом ВАХ исследованы p-n переходы n-ZnO/p-Si и контакты n-ZnO/n-Si, демонстрирующие наличие барьера Шоттки.
«Трехмерная модель температурного поля при лазерной коррекции формы перегородки носа человека». О. И. Баум, Э. Н. Соболь, А. И. Кондюрин'''
Представлена трехмерная модель температурного поля при лазерной коррекции формы перегородки носа человека. Проанализирована динамика лазерного воздействия на хрящевую ткань носовой перегородки в зависимости от ее свойств и параметров лазерного излучения. Изменение формы носовой перегородки под воздействием неразрушающего лазерного излучения является новой методикой лечения искривленной носовой перегородки (лазерной септохондрокоррекцией). Нагрев хрящевой ткани выше 70С и поддержание этого режима в течении нескольких секунд приводит к перераспределению напряжений и изменению формы без денатурации ткани. Создание теоретической модели процесса лазерной коррекции формы перегородки носа человека и последующая верификация этого численного моделирования являются необходимыми для обеспечения эффективности и безопасности лазерного воздействия. Уравнение теплопроводности в сочетании с граничными условиями, описывающими геометрию процесса, позволили найти температурное поле внутри хрящевой ткани и описать динамику лазерного воздействия на хрящевую ткань носовой перегородки при лазерной септохондрокоррекции.
«Осаждение биоактивных покрытий на поверхность имплантантов, сформированных методом селективного лазерного спекания».
Попова А. В., Антонов Е. Н., Антонова О. С., Баграташвили В. Н., Баринов С. М., Бочкова С. А., Фомин А. С., Попов В. К., Селезнева И. И.
В последнее время получила широкое распространения такая область биомедицины, как тканевая инженерия. Важной её частью является инженерия костной ткани, ключевой задачей которой является создание структуры, которая должна заменить недостающий фрагмент кости структурно и функционально на время, достаточное для регенерации собственной ткани пациента. К этой структуре предъявляются жесткие и разнообразные требования. Одно из них — необходимость создания поверхности такого характера, чтобы она была способна поддерживать клеточную адгезию, пролиферацию и дифферециацию. Биосовместимые полимеры, используемые для этих целей, как правило, не обладают требуемой биологической активностью. Чтобы эффективно модифицировать поверхность трехмерных полимерных объектов без нарушения их физико-химических свойств и архитектуры, был применен метод осаждения покрытий из физиологических растворов. Данная работа посвящена исследованию динамики осаждения фосфатно-кальциевых покрытий на поверхности различных минерал/полимерных композитов, сформированных методом селективного лазерного спекания (СЛС) и оценке биологических свойств модифицированных поверхностей. Проведенные исследования демонстрируют возможность улучшения свойств поверхности 3х мерных полимерных матриц путем осаждения биоактивных покрытий. Это расширяет как номенклатуру используемых материалов, так и возможность применения СЛС для инженерии костной ткани.
«Выход биологически активных веществ, включенных в полимерные матрицы, сформированные методом селективного лазерного спекания».
Бочкова С. А., Антонов Е. Н., Баграташвили В. Н., Ворожцов Г. Н., Лихарева В. В., Марквичева Е. А., Попов В. К., Попова А. В., Румш Л. Д.
Одним из основных элементов современной тканевой инженерии являются пористые трехмерные матричные структуры. В простейших случаях это жесткий каркас, который после имплантации интегрируется в окружающие ткани. Более сложные модели предполагают использование биодеградируемых матриц, которые рассасываются синхронно с регенерацией естественной ткани. Для ускорения процесса восстановления ткани, внутрь матрицы вводятся биологически активные вещества: протеины, способствующие адгезии и росту клеток, лекарственные препараты. Для практических применений, в частности, для восстановления костных тканей, необходимо изготавливать имплантаты заданной формы с их окончательной подгонкой во время операции. Методы быстрого прототипирования, послойного изготовления трехмерных объектов на основе компьютерного моделирования, позволяют ускорить и стандартизировать процесс изготовления имплантатов. В этом случае возможно изготовление точной трехмерной копии костного фрагмента, например, на основе данных компьютерного томографа. Метод поверхностно селективного лазерного спекания (ПСЛС), разрабатываемый в ИПЛИТ РАН, наиболее перспективен среди методов быстрого прототипирования для применений в тканевой инженерии. Трехмерные матрицы изготавливаются путем послойного спекания порошковых материалов при их нагреве лазерным излучением. Метод универсален и может применяться для спекания полимерных материалов с различными биоактивными добавками. В методе ПСЛС по сравнению с классическим методом селективного спекания значительно уменьшены градиенты температур и, соответственно, возможность термодеструкции молекул полимеров и биоактивных агентов. Принципиальная возможность сохранения активности биологически активных веществ (БАВ), инкапсулированных в полилактид и подвергнутых термическому воздействию в процессе ПСЛС, была продемонстрирована на примере Рибонуклеазы А . Тем не менее, для каждой конкретной композиции материалов и условий спекания необходимо проведение исследований активности веществ, введенных в полимер, и динамики их выхода. В данной работе исследовалась скорость выхода экстракта подорожника и календулы (ЭПИК), включенного с использованием сверхкритической двуокиси углерода внутрь частиц полилактида (ПЛА), которые затем спекались лазерным излучением в твердые структуры. Проведенные исследования показали, что изменением режимов спекания можно управлять скоростью выхода БАВ из полимера. Таким образом, структуры с включенными БАВ, сформированные методом ПСЛС, при имплантации в организм могут обеспечить пролонгированное действие препаратов на окружающие ткани с заданными скоростями.
Отметим высокий научный уровень представленных научных работ, богатство и полноту информационных материалов, убедительное изложение. Несомненной является и практическая ценность полученных результатов. Именно такого рода работы способствуют воспитанию и подготовке высококвалифицированных молодых научных кадров.
Трудно переоценить роль молодых учёных в перспективах развития передовых научных направлений, к которым относятся и вопросы взаимодействия концентрированных потоков энергии с веществом. Возможность живого общения студентов и аспирантов с ведущими учёными страны, творческие обсуждения научных достижений и перспективы дальнейшего развития науки способствуют воспитанию новых молодых высококвалифицированных научных кадров. Жизнь подтвердила потребность интеграции творческих усилий академических и вузовских организаций в решении актуальных проблем развития высоких технологий и необходимость проведения подобного рода симпозиумов и научных школ.
Основными результатами работы Школы следует считать:
- Повышение уровня профессиональной подготовки студентов и аспирантов, обсуждение наиболее актуальных проблем, эффективный обмен мнениями и информацией о тенденциях и перспективах исследований концентрированных потоков энергии в применении к космической технике, электронике, экологии и медицине; развитие активных элементов обучения за счёт непосредственного контакта молодых учёных с ведущими специалистами, предоставления студентам и аспирантам возможности доложить свои результаты, отстаивать свою точку зрения в дискуссиях и учитывать критические замечания в дальнейшей работе.
- Выступления на Школе широко известных в стране и за рубежом наших ведущих учёных является крайне полезным для молодых учёных, расширяет их кругозор, знакомит с самыми последними научными достижениями и разработками.
- Издание сборника материалов VIII Межвузовской научной школы молодых специалистов, адресованного преподавателям, научным сотрудникам, аспирантам и студентам высших учебных заведений и академических институтов.
VIII Межвузовская научная школа молодых специалистов "Концентрированные потоки энергии в космической технике, электронике, экологии и медицине"
Доклад м.н.с. Паршиной Л.С. (VIII Межвузовская школа молодых специалистов)
Доклад м.н.с. Батищева Г.А. (VIII Межвузовская школа молодых специалистов)
