Техника тысячелетия и Millennium Technology Prize

Изменено: 22.06.2019 Posted on

1 замечание — приближающиеся к живым и имеющим НС электронные средства, будь то книги, гаджетов: смартфоны, «умные» др.- даже зубные щетки и другие приборы требуют ЭНЕРГИИ (термин Аристотеля), регулярного питания- зарядки. Все больше удлинителей и розеток, зарядных устройств небезопасно — включенная в сеть «зарядка» не принесет вреда здоровью и не вызовет короткое замыкание. Но стоит потери электроэнергии, через трансформатор, который преобразует стандартное напряжение в 220 Вольт в необходимое, например, для телефона напряжение в 5 Вольт, и если вы не заряжаете, продолжает работать и требует примерно 3 кВт/ч, за которые нужно платить. Все приборы необходимо вынимать из розетки во время грозы, часто техника портилась. А если «зарядка» остается горячей и когда к ней ничего не подключено, ее лучше заменить.

Премия тысячелетия в области технологий — Millennium Technology Prize — приравнивалась к Нобелевской премии в сфере науки.

Год Победитель Страна Формулировка
2004 Prince of Asturias Foundation Emblem.svg Japan Prize logo.svg Бернерс-Ли, Тим Великобритания Великобритания Изобретение Всемирной паутины
2006 Nobel prize medal.svg Logo awards.jpg Prince of Asturias Foundation Emblem.svg Накамура, Сюдзи Япония Япония / Соединённые Штаты Америки США Изобретение синих и белых светодиодов
2008 Wolf prize icon.png National Medal of Science.jpg Kyoto Prize(U-S-A-) 2013-11-03 17-37.jpg Prince of Asturias Foundation Emblem.svg Роберт Лангер Соединённые Штаты Америки США Открытие биоматериалов для контролируемого высвобождения лекарств и регенерации тканей
2010 Михаэль Гретцель Швейцария Швейцария Работа по развитию сенсибилизированных красителем солнечных батарей
2012 Линус Торвальдс
Nobel prize medal.svg ShawPrize medal-for-template.svg Wolf prize icon.png Kyoto Prize(U-S-A-) 2013-11-03 17-37.jpg Синъя Яманака
Финляндия Финляндия / Соединённые Штаты Америки США
Япония Япония
Операционная система с открытым исходным кодом (Linux)
Исследования стволовых клеток
2014 Стюарт Паркин Великобритания Великобритания Увеличение плотности записи для носителей информации[5]
2016 Фрэнсис Арнольд- в 2018 нобель.химии Соединённые Штаты Америки США Пионерские работы по направленной эволюции

Призёры

Год Призер Страна Формулировка
2008 Алек Джеффрис Великобритания Великобритания Генетическая дактилоскопия
2008 Logo awards.jpg Пейн Дэвид Нил
Logo awards.jpg Эммануэль Десурвир
Рэнди Жиль
Великобритания Великобритания
Франция Франция
Канада Канада / Соединённые Штаты Америки США
Усилитель сигнала в оптическом волокне
2008 National Medal of Science.jpg Logo awards.jpg Эндрю Витерби Соединённые Штаты Америки США Алгоритм Витерби
2010 Ричард Френд Великобритания Великобритания Органическая электроника
2010 Стивен Фербер Великобритания Великобритания Микропроцессор ARM

Премия учреждена в 2004 году стараниями правительства Финляндии и представителями финской промышленности, Фондом технологических наград, равно ответственных за ее финансирование. Получить премию может ученый из любой страны. Награду, знаменующую XXI век (как и ту, что более 100 лет назад завещал Альфред Нобель), вручает первое лицо государства, в данном случае президент Финляндии Тарья Халонен. Она присуждается раз в два года за выдающиеся достижения в области технологических инноваций, когда идея ученого воплотилась в реальное производство и смогла принести много пользы всему человечеству. Лауреатов-финалистов и победителя утверждает управляющий совет фонда на основании рекомендаций международного отборочного комитета, состоящего из девяти авторитетных ученых. В отборе кандидатур финалистов они опираются на отзывы экспертного сообщества — собственной сети экспертов при фонде премии «Миллениум». Председатель отборочного комитета — исполнительный директор Европейского научного фонда. Первые два раза премии «Миллениум» были неделимы, и имя единственного обладателя большого приза объявлялось заранее.

Frances Hamilton Arnold (род. 25 июля 1956, Олбани (Нью-Йорк), США) — амер.исследовательница направленной эволюции[en]*. Ранее получала Премию Чарльза Старка Дрейпера (2011), Нацмедаль США в области технологий и инноваций (2013), Техно-тысячелетия (2016), 2017 Рэймонд и Беверли Саклер премии в конвергенции исследований, член Нац.академии наук США (2008) [1] и Амер.академии искусств и наук (2011) [2],

директор, Донна и Бенджамин М. Розен Центр «Биоинженерия»

С. Б., Механической и аэрокосмической инженерии Принстонского университета, 1979; Д. т. н., химической инженерии, Университет Калифорнии, Беркли, 1985; Докторов наук, калифорнийский университет в Беркли, Химия, 1985; докторов наук, калифорнийский технологический институт, Химия, 1986  Фрэнсис Х. Арнольд Исследовательская ГруппаРозена Центр «Биоинженерия»

ее Protein engineering) — раздел биотехнологии, с  разработкой полезных или ценных белков,  исследование фолдинга белков и принципов модификации и создания белков. Основные стратегии для белковой инженерии: направленная модификация белка и направленная эволюция, расширить возможности белковой инженерии, даже неприродные аминокислоты могут быть включены благодаря новому методу, в генетический код.

В направленной эволюции случайный мутагенез применяется к белку и селекция на варианты качества, круги мутации и селекции имитируют естественную эволюцию и  для направленной модификации.Дополнительный метод ДНК-перетасовки, смешивает и выявляет части удачных вариантов для получения лучших  имитирует рекомбинации, полового размножения.  не требует предварительных знаний о структуре белка, но этот метод требует высокой пропускной способности, не для всех белков. Большое количество рекомбинантной ДНК должно быть мутированным и необходимо провести скрининг продуктов, требует покупки робототехники для автоматизации. Так был разработан белок с новым строением, а также датчики для искусственных молекул. Технология «фьюжин белков» дала возможность создать рилонацепт — препарат для лечения криопирин-зависимого периодического синдрома. Другой метод расчёта, IPRO, успешно применяется при разработке переключения кофактора редуктазы ксилозы Candida boidinii. Итерационная модификация и оптимизация белка (IPRO) изменяет белки так, чтобы увеличить или привнести сродство к естественным или новым субстратам и кофакторам за счёт многократных случайных возмущений структуры белков вокруг заданных позиций структуры и определения минимальной энергии связи ротамеров и определения, если новая конструкция имеет меньшую энергию, чем предыдущие. Автоматизированная модификация была также использована для конструирования сложных свойств нано-белка. Белок оболочки E. coli bacterioferritin (EcBfr), который имеет структурную неустойчивость и неполную самосборку, стал модельным объектом — имеет меньшую, чем обычно, полуэмпирический расчетный метод для изучения практической разности энергий из 480 возможных мутантов димеров по отношению к диким EcBfr. Замена этих двух аспарагинов гидрофобными аминокислотами приводит к образованию белков, которые складываются в альфа-спиральные мономеры.

Ранее

Технологической премии Millenium 2012 г.  удостоены японский ученый Синъя Яманака (1962-), ставший и лауреатом 2012 г. Нобелевской премии по медицине и физиологии — за стволовые клетки (с Гердоном) и Линус Торвальдс  за вклад в разработку многозадачной операционной системы Linux. Система Linux используется в миллионах компьютеров, смартфонов и цифровых видеоустройств.

Имена лауреатов технологической премии Millenium были объявлены в апреле, по 600 000 евро.

ЦентрКузнеца

2010  — Техническую премию тысячелетия присудили швейцарскому ученому- «За изобретение и разработку цветочувствительных солнечных ячеек, известных как «ячейки Гретцеля». названо революцией в технологиях производства солнечных батарей. «Благодаря превосходному соотношению цены и качества, €800 000, профессору Федеральной политехнической школы ЛозанныМихаэлю Гретцелю.

Михаэль Гретцель провел первые опыты по разработке пигментных солнечных ячеек в 1970-е, с 1988 года усовершенствовал их с коллегами в Лаборатории фотоники (стекловолоконной оптики) и устройств сопряжения при EPFL, которой руководит.В 1991 году в журнале Nature была опубликована его революционная работа о новом типе солнечных ячеек на основе нанокристаллических частиц полупроводниковых оксидов. с 70-х дает выгодную альтернативу дорогим и сложным технологиям изготовления фотогальванических батарей, ячейки Гретцеля и гораздо более «гибкие» — в прямом и переносном смысле, что облегчает их использование в самых различных областях.

В 1950-х на спутниках и космических станциях впервые стали применяться солнечные батареи. использовались дорогостоящие материалы. По сравнению с кремниевыми фотогальваническими батареями,цветочувствительные ячейки Гретцеля, dye-sensitized solar cell ,или DSC,–относительно просто, относятся к третьему поколению солнечных батарей, их технология основана на принципах фотосинтеза. с дыханием растений — TechnologyReview в 2006 объединяет процесс поглощения света, функции кремния берет на себя особая молекула,подобная хлорофиллу в фотосинтезе растений.

«Но если хлорофилл не способен участвовать в переносе электрических зарядов, он только поглощает свет и возбуждает электроны, то спровоцировать движение зарядов можно с помощью других известных механизмов…. наноскопических частиц».  ячейкиГретцеля состоят из наноскопических частиц, покрытых пигментом:красящее вещество поглощает свет и высвобождает электрон, который переносится к наноскопическим частицам, создавая электрический поток. изготавливаются из относительно дешевых материалов и не требуют использования сложных технологий, гораздо менее массивные, чем фотогальванические элементы из кремния,  в квартирах или на небольших поверхностях. Китайские яч.Гретцеля, – солнечные батареи, нашиваются на одежду солдат, в экстремальных условиях.

Бальцановская премия до Технической премии тысячелетия, развитие возобновимых источников энергии вступили в массовое производство, – будущее энергетики  (О.Юркина www.nashagazeta.ch)

В 1991 году в журнале Nature была опубликована его прорывная работа о новом типе солнечных ячеек на основе мезоскопических оксидных полупроводниковых частиц с широкой запрещённой зоной, покрытых органическим красителем, прославивших имя профессора и получивших название ячеек Гретцеля. он- член Швейцарского химического общества, Общества им. Макса Планка и Германской академии наук (Леопольдина),  Израильского химического общества, Болгарской академии наук и британского Королевского химического общества и член Национальной Академии Инвесторов в Соединенных Штатах. Кроме ячейки Гретцеля с Brian O’Regan разработал способ применения наноматериалов при изготовлении литий-ионных аккумуляторов. 1991 — пористый слой наночастиц оксида титана, покрытых органическим красителем. Электроны с органического красителя, способного эффективно поглощать солнечный свет, перетекают на проводящий электрод из диоксида титана, создавая электрический поток.

В производство такие ячейки начали поступать лишь в 2009, с 3-8% и низкой стабильности жидкого электролита и органического красителя в составе ячеек к 2012 эффективность удалось повысить до 11,9 %. В 2009 году ученым из Японии удалось совершить прорыв и перейти от органического красителя в составе ячеек к гибридным органо-неорганическим перовскитным материалам, а в 2012 – заменить жидкий электролит твердым органическим полупроводником – так называемые «перовскитные солнечные ячейки»  эффективность 22%. 1300 публикаций, двух монографий, обладатель более 50 патентов, входит в тройку наиболее цитируемых в мире ученых-химиков.

В 2008 году в комитет от различных академий и университетов были представлены более 100 номинантов, из них для формирования шорт-листа жюри премии, которое возглавляет финский биохимик, руководитель Европейского научного фонда профессор Марья Макарова, отобрало для рассмотрения 88 работ (из США 20, больше 5 от Китая, Индии, Франции и Германии, по одному предложению от России, Боснии и Герцеговины, Чехии, Венесуэлы, Саудовской Аравии, Ирака, Израиля, Мексики, Японии и Южной Кореи). Далее отобрали 66 кандидатур из 26 стран и в апреле впервые стали известны имена шести лауреатов в четырех номинациях учёных и изобретателей, внёсших наиболее весомый вклад в развитие здравоохранения, коммуникаций, создание новых материалов и пр.*Символ взятой вершины — «Пик» работы финского скульптора Хелены Хитанен, каждый из кристаллов по отдельности выращен из кремния, самого «технологичного» на Земле элемента, основы современной электроники; все шесть переливающихся металлическим блеском «Пиков» немного отличаются друг от друга по форме.

Следующий раз главную технологическую премию будут вручать летом 2010 года, заявки принимают до осени 2009 года.

Первую премию получил в 2004 году создатель мировой паутины, www, Тим Бернерс-Ли (1 млн.евро). Интернет перевернул мир, взаимодействие людей между собой и в коммерческом плане. Охватившие весь земной шар, пролегая по дну океанов, по горам, оптоволоконные кабели с эрбиевыми усилителями, как и алгоритм дешифровки сигналов, были отмечены малыми премиями МТ 2008 г. (см.ниже).

Премию 2006 года получил Судзи Накамура, профессор Калифорнийского университета – автор технологии изготовления синих светодиодов на основе нитрида галлия, породившей промышленность разноцветных и белых светодиодов, революцию в энергосберегающем освещении, а также лазерного диода.

Синие светодиоды применяют для создания цветных светодиодных дисплеев, различных портативных устройств. Белые светодиоды в перспективе могут стать более экономичной альтернативой традиционным электрическим лампам накаливания. Синие лазеры используются в DVD-плеерах и рекордерах нового поколения.

Накамура передает часть присуждённой ему премии организациям, занимающимся продвижением источников света на основе светодиодов в развивающихся странах, с большим по сравнению с лампами накаливания сроком службы, потребляющим меньше энергии.

Лауреатов-финалистов премии 2008 года можно разделить на две группы, соответствующие двум авангардным областям современной прикладной науки. К первой, биомедицинской и биотехнологической, кроме Лангера относится профессор кафедры генетики Лестерского университета (Великобритания) сэр Алек Джеффрис, автор метода ДНК-дактилоскопии.

Во второй, информационно-технологической группе лауреатов — создатели легированных эрбием оптоволоконных усилителей Эммануэль Десюрвир (Франция), Ренди Джайлс (США) и Дэвид Пейн (Великобритания), разделившие награду, а также математик-инженер, автор применяемого повсеместно и названного его именем алгоритма коррекции ошибок и сбоев средств связи Эндрю Витерби (США).

 

Главную премию размером 800 тысяч евро11 июня в столице Финляндииполучил профессор Роберт Лангер из Массачусетского технологического института. Остальные три группы ученых получили премии по 115 тысяч евро.

Роберт Лангер — обладатель 370 патентов, автор более 600 научных статей, соучредитель ряда компаний, коммерциализующих его идеи, глава научного совета всемогущей FDA (Food and Drug Administration) и одной из крупнейших в мире лабораторий биомедицинской инженерии в MIT.

Он известен как создатель систем для медленного введения лекарства в организм и один из отцов тканевой инженерии,медицины XXI века.Главное достижение Роберта Лангера – полимерные таблетки, в которые можно помещать различные лекарства,новые препараты для лечения рака и др.Вживляемые в организм, они в течение длительного времени выделяют лекарство, именно в нужном месте, где находится объект его действия. Оно не тратится впустую и вред для организма меньше. Первый успех пришел к Роберту Лангеру при лечении рака мозга:полимерную таблетку помещали на место удаленной опухоли, и она убивала остающиеся раковые клетки. Если при обычной терапии (множественной глиобастомы) лишь 8% пациентов живут более 2 лет, то с помощью полимера до 30%. Сейчас с полимерами Лангера выпускают около десятка лекарств от рака мозга, простаты, легких, желудка, почек и некоторых других болезней, а суммарный рынок превышает полтора миллиарда долларов.

Развиты и полимерные чипы, выделяющие лекарство под действием электрического поля. Лангер планирует через пару лет оснастить их сенсорами, биодатчиками, вживляя в организм человека, что бы измерять состав крови и по мере необходимости или сигналу выделять требуемые вещества, например, инсулин при повышении сахара, как эндокринная железа. (Понятие «железа» и означало подобное железу на сосудах?).

Лангер создал полимеры, которые с контролируемой скоростью разлагаются в организме человека. Придав им свойство памяти формы, он научился делать полимерные саморастворяющиеся стенты – пружинки, которыми расширяют места сжатий на кровеносных сосудах. Раньше память формы обеспечивал нитинол – сплав никеля с титаном, но в половине случаев образуются бляшки и сосуд снова зарастает. Добавляя в полимерные стенты лекарства, Лангер предотвращает эту опасность. Из таких полимеров можно делать самозавязующуюся и рассасывающуюся хирургическую нить, даже сплетать каркасы для выращивания живых тканей. Стволовые клетки зарастят и заместят тканью весь каркас, дают протез того или иного органа. Пока так удается выращивать ткани без кровеносных сосудов, кожу, хрящи, искусственный позвонок с нервной тканью, ростом аксонов, восстановив подвижность крысы с переломом позвоночника. Такую кожу уже применяют для пересадки пострадавшим от крупных ожогов, бегает и кролик с искусственным ухом для человека. Если же удастся выращивать ткань с кровеносными сосудами, можно получить жизненно важные органы вроде печени, желудка или почки, что Лангер ожидает в 2020 (см.ниже и 6 волну), полностью изменив медицину.

Начинал путь в науку Лангер с набора «Юный химик», также как лауреат малой премии «Миллениум» А.Джеффрис – с микроскопа. Он вспоминал, что «когда случился энергетический кризис, места для химиков остались г.о.в нефтебизнесе, а он хотел заниматься образованием или медициной и написал письмо Иуде Фолкману из госпиталя в Бостоне, любившему людей со странными идеями.

Выдающийся хирург-онколог Фолкман выдвинул идею остановки развития раковой опухоли путем прекращения роста питающих ее сосудов и искал людей для ее реализации и Лангер в 1974 г. приступил к поискам вещества, препятствующего образованию сосудов, и способов доставки. Тогда биотехнология 70-х дала методики синтеза пептидов, но гормоны разлагались за минуты и Лангер предложил концепцию включения лекарств в полимерную оболочку с тем, чтобы они попадали в цель дозированно. Состав полимера играет здесь ключевую роль, лекарства заполняют поры, полимеры могут деградировать в организме, в воде, высвобождая активные вещества. Название метода — «контролируемое высвобождение лекарств». Он доказал идеи Фолкмана – когда вживили миллиметр полимера рядом с опухолью глаза, сетка сосудов вокруг нее рассосалась, опухоль перешла в спящее состояние.

В лекции Лангер привел таблицу мнений коллег по полимерам для доставки лекарств — в 1977 никто не верил в это, т.к.полимеры не пропускают, не выделяют макромолекулы, в 81 – т.к.не синтезировать, в 83- реагируют с лекарством, 85-86 слишком хрупки, ядовиты, в 88- не диффундирует далеко, 90 плохое лекарство, 93- непромышленно.

В 1979 он успешно оперировал кроликов и заинтересовал студентов, в 1980-х им были сделаны и апробированы так называемые вейферы (миниатюрные полимерные подложки с нанесенным на них лекарством) для химиотерапии рака головного мозга, в 1986 нейрохирург Генри Брем помещал полимерную таблетку с 1,3-бис(2-хлорэтил)1-нитрозомочевиной, разлагаемой наполовину за 12 минут, на место опухоли мозга, снизив число умирающих за год и два с 81 и 94 до 47 и 31%. Это была настоящая революция — до применения этой системы противораковые препараты, вводимые в кровяное русло, в мозг не попадали из-за физиологического механизма, регулирующего обмен веществ между кровью, спинномозговой жидкостью и мозгом, защищающего мозг от проникновения чужеродных веществ. Лангер назвал это системой полимер-лекарство, и эта система получила одобрение FDA в 1996 году. Их производят на 1.5 млрд.долл.для миллионов людей.

Системы полимер-лекарство разработаны Лангером и для других форм раковых заболеваний и в кардиологии, при уже ставшей рутинной процедуре коронарного стентирования. «Важным элементом стентирования сосудов, которые питают сердце, является имплантация вейферов с препаратами, повышающими эффективность всей операции. Речь идет о дозированном выделении в том месте, где вставлен стент (специальная конструкция для расширения просвета сосудов), препарата, препятствующего образованию рубцовой ткани и тромбообразованию».

На новом уровне теперь он использует наночастицы, в MIT сейчас разрабатываются методы доставки с помощью наночастиц генетического материала, ДНК или РНК, для генной терапии.

Методология Лангера доводит поиск до компании через последовательные стадии определения целей и метода получения вещества, статей и патентов, проверки на практике, компании и ее продажи.

Так, для введения лекарств через легкие он разработал аэрозоль из биоразлагаемого полимера с лекарством, в 1996 г. создал компанию, проданную через три года с прибылью в 120 млн.долл.

См.ниже дополнения:Статья Лангера в МН, разработки в РФ. 

Отпечатки ДНК

генетика Алека Джеффриса, который в сентябре 1984 года придумал метод ДНК-дактилоскопии, «отпечатков ДНК». Профессор из университета Лестера открыл так называемые последовательности Джеффриса – повторяющиеся подряд участки ДНК, которые не несут никакой информации. У каждого человека набор таких последовательностей уникален и достается ему от родителей, если не случаются случайные мутации, дав метод ДНК-идентификации. Его применяют для опознания преступников, идентификации жертв катастроф, а так же установления родственных связей, во всем мире создают банки данных, например, в Великобритании анализы берут у каждого попавшего в полицейский участок и половину преступлений раскрывают с использованием этого метода. Кроме подозреваемых в уголовных преступлениях, в спорных вопросах отцовства и иммиграции — например, когда нужно доказать родство людей, въезжающих в страну, с теми, кто уже имеет гражданство. Среди наиболее известных дел, выполненных с использование метода Джеффриса – первым стало опознание нацистского преступника Йозефа Менгеле, умершего в Бразилии в 1979 году под чужим именем, идентификация личности Саддама Хусейна и останков семьи последнего русского царя Николая II в середине 1990-х, найденных под Екатеринбургом.

«Это чрезвычайно гуманитарная технология, которая позволяет воссоединять семьи, освобождать из заключения невиновных и, напротив, изолировать от общества опасных преступников, с нею стала возможна идентификация останков в массовых захоронениях, опознание жертв терактов», — говорит Джеффрис. Как отмечает завотделом молекулярно-генетических исследований Российского центра судебно-медицинской экспертизы профессор Павел Иванов, «заслуга Джеффриса в том, что он перекинул мостик между классической и геномной дактилоскопией в плане доказательности выводов». До этого не было методов, обладающих столь высоким дискриминирующим потенциалом, который позволял бы отличать, как любят говорить криминалисты, «один объект от других ему подобных».

Кстати, Алек Джеффрис стал единственным исключением среди лауреатов, которые параллельно с научной деятельностью были вынуждены заниматься энергичной менеджерской работой по привлечению инвестиций в развитие собственных технологий. Его открытие сразу же привлекло внимание криминалистов. Это избавило Джеффриса от необходимости продвигать метод ДНК-дактилоскопии самому — за него это сделала пресса, когда обратила внимание на опубликованную Джеффрисом в журнале Nature в 1985 году первую статью об открытии индивидуальных генетических особенностей человека. Самый первый криминальный случай, в котором Джеффрис принимал участие в качестве эксперта, имел место благодаря тому, что полицейский, занимавшийся расследованием, прочитал об этом научном достижении в газете.

  Задачи и проекты в близкой области биохимии также можно посмотреть вМировой коллективный разум ученых — по адресу www.innocentive.com

Список победителей на сайте Всемирного форума ученыхInnoCentive.

 Другие лауреаты связаны с открытиями в области информатики и связи, как и обладатели премии 2004 и 2006 годов Тим Бернес Ли и Накамура. 

Неотъемлемой составляющей современных телекоммуникационных систем является алгоритм Витерби, написанный в конце 1960-х. Его автор — профессор Эндрю Витерби из университета Южной Калифорнии — тоже вспоминает о России. С юности он был увлечен трудами (а также биографией) дореволюционного русского математика Андрея Маркова-старшего, в частности его книгой «Исчисление вероятностей». «Мой алгоритм я разрабатывал сначала для нужд НАСА, для интерпретации спутниковых сигналов, когда нужно было найти наиболее вероятное событие среди многих «шумовых», — говорит профессор. Сегодня алгоритм Витерби используется в каждом мобильном телефоне и других цифровых устройствах для устранения ошибок беспроводной связи и декодирования сигнала. Применяют его при создании систем распознавания речи, а также в биоинформатике.

Другой лауреат, образно говоря, присутствует в каждом сотовом телефоне. Это профессорЭндрю Витерби, бывший сотрудник НАСА, ныне возглавляющего американскую венчурную компанию «Viterbi Group LLC», а в 2000 году входивший в число 400 богатейших людей США с капиталом около полумиллиарда долларов. Он разработал названный его именем алгоритм исправления ошибок, которые возникают при беспроводной связи. Первоначально этот алгоритм использовали при организации связи с космическими аппаратами, а потом он же оказался востребован на земле, прежде всего при организации сотовой связи.

Третья группа лауреатов фактически обеспечила нам тот высокоскоростной Интернет, который мы сейчас имеем. Это профессор Дэвид Пейн из университета Саутгемптона, а так же доктор Рэнди Жиль и его коллега Эммануэль Дезувье, работавшие в «Bell Laboratories». Они независимо друг от друга разработали технологию изготовления и применения оптических волокон с добавками эрбия. Именно такие волокна позволили создать оптические усилители света, которые ставят через каждые пятьдесят километров оптоволоконного кабеля. До их открытия усиливать затухающий в оптическом волокне свет приходилось сложным образом. Его сначала преобразовывали в электрический сигнал, а затем этот сигнал с помощью лазера снова превращали в свет. Оптический усилитель позволяет обходиться без этой процедуры – свет, попав в волокно, содержащее эрбий, сам собой усиливается в несколько десятков раз и может снова беспрепятственно лететь следующие пятьдесят километров.

В начале девяностых Пейн в Саутгемптоне, а также Эммануэль Десюрвир и Ренди Джайлс в Bell Labs установили, что добавление редкоземельного элемента эрбия усиливает проходящий по оптическому волокну сигнал в тысячу раз.

Дэвид Пейн, иностранный член РАН с 2006 года, говорил, что на занятия фотоникой и технологией оптических лазеров его вдохновила встреча с нобелевскими лауреатами Прохоровым и Басовым, в начале семидесятых посетившими Саутгемптонский университет(Великобритания), где он учился, с лекциями, произведшими на юного Пейна сильное впечатление.

Станислав Черников, к.ф-м.н., в начале девяностых работавший в лаборатории Пейна и являющийся соавтором нескольких статей лауреата в тот период.
Article on Nakamura in Scientific American, 5 July, 2000  BBC World September 2006
TIME magazine July 2007  Brilliant!:Shuji Nakamura And the Revolution in Lighting Technology (hardcover) 

Robert Langer Read more

  Десять лет назад Джозеф Ваканти и Роберт Лангер в журналеScientific Americanпривели планы по созданию живых тканей. Тогда сама идея получить человеческую плоть, руководствуясь инженерными принципами и комбинируя небиологические вещества с живыми клетками, казалась чистой фантастикой. А между тем потребность — 50 млн американцев обязаны жизнью органной терапии в той или иной ее форме, и каждый пятый житель развитых стран старше 65 лет в оставшиеся ему годы жизни прибегнет к данной процедуре.Традиционные методы замены органов — трансплантация с последующим гемодиализом — спасли множество жизней, однако …другие применения, например, играть роль «органа на чипе» при тестировании новых лекарственных средств разрешились. Заменители кожи и хрящей уже помогли тысячам пациентов. Такие искусственные органы, как мочевой пузырь, роговица глаза, бронхиолы и кровеносные сосуды, проходят клинические испытания. Изучение естественных процессов образования тканей — как у эмбрионов, так и у взрослых людей при заживлении ран — прогресс за последнее десятилетие.Проблемы кровоснабженияОдна из причин, по которой искусственные кожа и хрящ стали первыми из числа тканей, пересаженных человеку, заключалась в их относительно бедной васкуляризации. У большинства органов сосудистая сеть хорошо развита, и трудности с кровоснабжением всегда ограничивали размеры конструируемых тканей. Вследствие этого многие специалисты в области тканевой инженерии занялись прежде всего созданием кровеносных сосудов и встраиванием их в соответствующие органы и ткани.Любая ткань толщиной больше нескольких сотен микрон нуждается в сосудистой сети, поскольку каждая клетка должна находиться достаточно близко от источника кислорода и питательных веществ, которые поступают к ней через стенки капилляров. В противном случае клетки получают необратимые повреждения.За последние пять лет появился целый ряд новых подходов к созданию кровеносных сосудов. Успехов удалось достичь благодаря глубокому изучению особенностей окружения эндотелиальных клеток (которые образуют капилляры и выстилают более крупные сосуды), а также появлению новых возможностей в построении миниатюрных конструкций. Например, если поместить эндотелиальные клетки на подложку, поверхность которой испещрена микроскопическими желобками диаметром в одну тысячную человеческого волоса, то клетки объединятся в структуры, похожие на капилляры (врезка на стр. 52). Желобки имитируют текстуру тканей, на них оседают эндотелиальные клетки, образуя кровеносные сосуды в самом организме, что побуждает их посылать окружению соответствующие сигналы.ГЕНИАЛЬНЫЙ АРХИТЕКТОР — ПРИРОДАПечень человека состоит из шестиугольных трубчатых долек, каждая из которых содержит губчатую ткань, располагающуюся радиально вокруг центральной вены. В вершинах шестиугольника, где сходятся границы трех долек, располагаются портальные зоны, состоящие из артерии, желчного протока и воротной вены. Кровь из артерий и вен проходит между рядами гепатоцитов по разветвленной сети капилляров, называемых синусоидами. Регулярность структуры печени обеспечивает максимальный приток крови к гепатоцитам, которые экстрагируют токсины и расщепляют питательные веществаФункции того или иного органа определяются его строением. Каждый орган состоит из клеток разных типов, которые совместно обеспечивают его полноценную работу — фильтрацию крови (печень; илл. справа), ее перекачку (сердце; илл. внизу) и т.д. Важнейший фактор для формирования тканей и поддержания их в рабочем состоянии — обмен информацией между составляющими их клетками и окружением, поэтому при конструировании заменителей тканей и органов необходимо как можно точнее воспроизводить их естественную пространственную организацию, комбинируя различные материалы и живые клеткиСердечная мышца состоит из цепочек миофибрилл, соединенных конец в конец. Они заключены в коллагеновую оболочку и переплетаются с кровеносными сосудами. Главное в обеспечении бесперебойной работы сердца — правильная форма и ориентация миофибриллДля создания сети капилляров применяются также методы, разработанные когда-то в микроэлектронике. Так, Ваканти в сотрудничестве с Джеффри Боренстейном (Jeffrey T. Borenstein) из Лаборатории Дрейпера в Кеймбридже, штат Массачусетс, создали систему микроканалов, имитирующую капиллярную сеть, прямо в биодеградируемой полимерной подложке. Внутри каналов культивировали эндотелиальные клетки, необходимые для образования кровеносных сосудов, которые минимизировали нежелательное взаимодействие между кровью и материалом подложки. В качестве альтернативы для разделения несущих кровь каналов и клеток «ткани» можно использовать мембранный фильтр (илл. на стр. 52 и врезка на стр. 53).Для того чтобы предотвратить прямое контактирование между клетками и «сосудами» и в то же время не разносить их слишком сильно и не блокировать обмен веществами, можно суспендировать клетки в гидрогелях — желатиноподобных материалах, состоящих из гидратированных полимерных сетей. Гидрогели по своим химическим свойствам напоминают матрикс — среду, в которой находятся все клетки тканей. Функциональные клетки при этом заключают в гидрогель, а пронизывающие его каналы выстилают эндотелиальными клетками. Так получается тканеподобная структура, пронизанная «сосудами».Более крупные кровеносные сосуды можно сформировать, «засеяв» подложку гладкомышечными и эндотелиальными клетками и поместив конструкцию во встряхиваемый биореактор. Артерии, изготовленные в таких условиях, обладают высокой механической прочностью и остаются функционально активными после трансплантации (опыты проводились на животных). Искусственные кровеносные сосуды используют не только для встраивания в сложные биоинженерные конструкции, но и в сердечно-сосудистой хирургии.Однако создание капилляроподобных сетей и более крупных кровеносных сосудов — это только начало пути. Нужно еще очень быстро соединить работающий биоимплантат с кровеносной системой пациента. Стимулирование организма к образованию новой сосудистой системы — не менее важная задача, чем все предыдущие. Как показал Дэвид Муни (David Mooney) из Гарвардского университета, контролируемое высвобождение факторов роста из полимерных бусинок или самой подложки ускоряет образование кровеносных сосудов, которые в процессе роста пронизывают имплантированную тканевую конструкцию.ФирмаPervasis Therapeutics, с которой сотрудничают Ваканти и Лангер, провела успешные клинические испытания с использованием одного из вариантов такого метода для того чтобы проверить его пригодность для восстановления поврежденных сосудов. Трехмерную подложку, содержащую клетки гладких мышц и эндотелиальные клетки, трансплантировали вблизи места повреждения, чтобы обеспечить прохождение сигналов, стимулирующих образование факторов роста, и активировать естественные процессы восстановления кровеносных сосудов (нижнее фото справа).Несмотря на успехи, получение объемных васкуляризованных структур остается непростой задачей. Новые кровеносные сосуды прорастают в имплантат медленно, в результате его клетки испытывают кислородное голодание и погибают. По-видимому, для решения данной проблемы необходимо конструировать сосудистую сеть в имплантате заранее. При этом параллельно можно вводить в строго контролируемых количествах факторы роста сосудов, стимулирующих их развитие в имплантате.Важнейший момент — интеграция искусственных сосудов с сосудами организма-хозяина, поэтому необходимо как можно глубже изучить процесс обмена сигналами между клетками организма и клетками имплантатов.Какие клетки лучше?В большинстве случаев для создания имплантатов лучше всего использовать клетки самого пациента, совместимые с его иммунной системой. Это позволит также решить многие проблемы регуляторного характера. Однако способность нормальных клеток человека размножаться в культуре ограничена, так что вырастить достаточно большой имплантат не удается. Несколько лучшей пролиферативной способностью обладают так называемые «взрослые» стволовые клетки, которые содержатся в некоторых тканях уже сформировавшегося организма и могут дать начало разнообразным клеткам той ткани, откуда они выделены. Однако эти клетки трудно идентифицировать, поскольку они почти не отличаются от обычных, и чтобы все-таки их отыскать, необходимо найти их поверхностные белки-маркеры. К счастью, за последние пять лет разработаны новые методы выделения «взрослых» стволовых клеток и индукции их пролиферации и дифференцировки в разные типы клеток в культуре.Кристофер Чен (Christopher Chen) из Пенсильванского университета обнаружил, что мезенхимные стволовые клетки, обычно выделяемые из мышц, костей или жировой ткани, реагируют на механические воздействия со стороны окружения и дифференцируются в ткани, почти идентичные материалу, в котором они выросли. Известны данные и другого рода:химические сигналы, поступающие от субстрата и окружения, участвуют в управлении процессом дифференциации «взрослых» стволовых клеток в клетки определенного типа. Есть сомнения, однако, что они будут вести себя подобным же образом вне «семейства» родственных стволовых клеток печени.В отличие от «взрослых», эмбриональные стволовые клетки охотно растут в культуре и дифференцируются в любые клетки человеческого тела. Роберт Лангер совместно с Суламифь Левенберг (Shulamit Levenberg) из Израильского технологического института в Хайфе показал, чтоES-клетки можно побудить к дифференциации в ткань нужного типа непосредственно в материале подложки, т.е. к образованию трехмерной структуры прямо из дифференцирующихсяES-клеток. Впрочем, и в этом случае без трудностей не обойтись.Направленная дифференциацияES-клеток по-прежнему относится скорее к области искусства, чем науки. В попытках воспроизвести сложное естественное окружениеES-клеток и оптимизировать процесс дифференциации было испробовано множество комбинаций различных материалов и химических веществ, а также малых молекул и сигнальных белков. Нужно было найти те факторы, которые регулируют способностьES-клетки давать специализированное «потомство», оставаясь в недифференцированном состоянии, в полной готовности продуцировать все больше новых клеток в случае необходимости.В дополнение к изложенным проблемам существует и ряд других сложностей. Исследователи до сих пор не знают, как поведут себя трансплантированные стволовые клетки в организме пациента. Например,ES-клетки могут образовать опухоли, если они не совсем успешно дифференцировались до трансплантации. В связи с этим предпринимаются попытки обойтись безESклеток, заменяя ихES-подобными клетками из других источников.В последние два года достигнуты большие успехи в полученииES-подобных клеток из тканей взрослого человека, в частности кожи. Эти так называемые индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPS) — замечательное достижение биотехнологии и бесценный «возобновляемый ресурс» для тканевой инженерии. В 2007 г. Широ Яманака (Shiro Yamanaka), работавший тогда в Киотском университете, и Джеймс Томсон (James A. Thomson) из Висконсинского университета в Мадисоне независимо друг от друга впервые показали, что клетки кожи взрослого человека можно перевести вiPS-состояние, реактивируя генетические программы, повидимому, определяющие принадлежность клеток к стволовым (см.:Минкел Д. Долгожданная альтернатива // ВМН, № 5, 2008).Клетки кожи можно превратить в подобие эмбриональных стволовых клеток, введя в них всего четыре мощных регуляторных гена. В первых экспериментах в качестве векторов использовались небезопасные для человека ретровирусы. Позже для активации целевых генов стали применять невирусные методики; при этом обнаружилось, что иногда бывает достаточно активировать всего один ген. Быстрый прогресс в данной области воодушевил специалистов по тканевой инженерии. Они полагают, что вскоре для создания трансплантатов можно будет использовать собственные клетки пациента, перепрограммированные в состояние плюропотентности.

 

Факультет Наук о Материалах Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова и Фонд Инфраструктурных и Образовательных Программ (группа РОСНАНО) объявляют о проведении Фотоконкурса на лучшую работу в области технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. .. студентов, аспирантов, молодых ученых, учителей и преподавателей по теме реализации проектных работ школьниками и их кураторами, по вопросам технопредпринимательства в области нанотехнологий и высоких технологий. Сроки приема работ: 19 июня — 10 июля 2019 года.
прошлых лет 2018 год2017 год.
Просто о сложном с Электронное образование для наноиндустрии» (eNANO, ФИОП).
Элементы и Люди
Элементы и Люди Конкурс, посвященный 150-летнему юбилею Периодической таблицы химических элементов Д.И. Менделеева. Организован совместно с Российским Химическим Обществом имени Д.И.Менделеева, РХТУ имени Д.И.Менделеева и порталом Mendeleev.info.  в рамках Международного года Периодической таблицы химических элементов, объявленного ООН 

ведущий издатель журналов открытого доступа и платформа для научной коммуникации Frontiers объявили о приеме статей по тематике «Celebrating the International Year of the Periodic Table: Beyond Mendeleev 150”. Основными темами выпуска Frontiers in Chemistry (журнал Open Access, IF 4.155) будут являться:

  • История и форма(ы) Периодической таблицы элементов
  • Философия Периодической таблицы элементов
  • Эмпирический базис Периодической таблицы элементов
  • Теоретический базис, включая физические аспекты
  • Новые открытия в области Периодического закона
  • Новые подходы и новое развития принципа периодичности
  • Теоретические предпосылки создания трансурановых элементов
  • Изотопы химических элементов
  • Космохимические детерминанты химических элементов
  • Периодическая таблица элементов в различных науках, таких как геология, биология и др.

ред.. ИТМО и МГУ, Абстракты статей принимаются до сер.9.2019

Коллекция статей в Frontiers in Chemistry, посвященная Международному Году Периодической Таблицы Элементов

Открыт прием статей в коллекцию Frontiers in Chemistry (Open Access, IF 4.155), посвященной 150 — летию Периодической Таблицы Элементов.Раздел:  Химия Ключевые слова: Frontiers in ChemistryПериодическая таблица элементов 20 июня 2019