Курсы специализации «Нанобиоматериалы и нанобиотехнологии»

Название курса Аннотация
«Актуальные проблемы нанотехнологий»

III курс, VI семестр, общий курс.

Цикл выступлений ведущих ученых.

«Молекулярная физиология»

IV курс, VII семестр, специализация «Нанобиоматериалы и нанобиотехнологии»

Междисциплинарный курс лекций «Молекулярная физиология» вводит слушателей в новую область фундаментальных знаний о работе сложных биологических систем. Знания эти могут привести к гораздо более изящной, нежели сегодня, медицине, к новой, непредсказуемой сейчас (нано)технологии и, главное, к новому витку в бесконечной спирали познания сущности жизни. Курс рассчитан на широкую аудиторию.

В курсе лекций большое внимание будет уделено достижениям последних лет, касающихся молекулярных механизмов возникновения информации (сенсорной рецепции), механизмов внутри- и межклеточной передачи информации и интегративной функции нервных клеток, молекулярным и генетическим механизмам памяти, молекулярным механизмам сердечной деятельности, молекулярной физиологии иммунной системы и др.

Лекции читают ведущие учёные страны – профессора, академики и члены-корреспонденты РАН и РАМН.

«Фундаментальные основы нанотехнологий»

III курс, VI семестр, общий курс.

С весеннего семестра 2009 года для студентов МГУ третьего курса физического, химического, биологического и механико-математического факультетов, факультетов наук о материалах, биоинженерии и биоинформатики, фундаментальной медицины и всех желающих читается межфакультетский курс лекций «Фундаментальные основы нанотехнологий», подготовленный в рамках Научно-образовательного центра МГУ по нанотехнологиям.

Введение в компьютерное моделирование био- и наноструктур

IV курс, VIII семестр, специализация «Нанобиоматериалы и нанобиотехнологии» (подгруппа НБ1).

Лекторы — с.н.с., к.ф-м.н. Упоров Игорь Владимирович (химический факультет МГУ); ст. преподаватель, к.х.н. Головин Андрей Викторович (факультет биоинженерии и биоинформатики МГУ).

26 часов.

Курс сочетает в себе как лекционные занятия для изучения теоретических основ методов компьютерного моделирования, так и практические занятия, в ходе которых происходит закрепление полученных знаний на модельных примерах.

Компьютерное моделирование нанобиоструктур является важным инструментом исследования их свойств и способствует более глубокому осмыслению структурно-функциональных особенностей этих объектов. Нанобиообъекты построены из составляющих блоков – пептидов и белков, нуклеиновых кислот, искусственных и биологических мембран. Задачей компьютерного моделирование является построение моделей пространственной структуры каждого из составляющих блоков, и затем сборка этих объектов в цельный объект с использованием инструментов компьютерной графики. Методы компьютерного моделирования пространственных структур пептидов, белков и нуклеиновых кислот хорошо разработаны и широко применяются в научных исследованиях. Знакомству с этими методами посвящён предлагаемый курс.

Введение в физику конденсированных сред и макромолекул

IV курс, VII семестр, специализация «Нанобиоматериалы и нанобиотехнологии» (подгруппа НБ2).

К.ф.м.н., доц. Красильников П.М. (биологический факультет МГУ); Д.ф.м.н., проф. Левшин Н.Л.; К.ф.м.н., с.н.с. Тамм М.В. (физический факультет МГУ).

28 часов.

Курс состоит из трех разделов: 1) Введение. Физические механизмы некоторых молекулярных биопроцессов. 2) Наносистемы и наноустройства. 3) Физика полимеров.

Введение в физику наноструктур

IV курс, VII семестр, специализация «Нанобиоматериалы и нанобиотехнологии» (подгруппа НБ1).

Проф., д.ф.-м.н. Головин Юрий Иванович (Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина).

Экспериментальный вводный курс по физике наноструктур адресован студентам нефизических специальностей, изучающим биохимические аспекты синтеза и применения наночастиц и наноструктур в нанобиотехнологиях, наномедицине, экологии. Он кратко знакомит студентов с физическими причинами специфики нанообъектов, классических и квантовых размерных эффектов в них, методами получения и исследования их структуры и свойств. Спецкурс призван обеспечить межпредметные связи и наметить наддисциплинарные подходы рассмотрения сложных физико-химических явлений с участием нанообъектов.

Высокомолекулярные соединения

IV курс, VII семестр, специализация «Нанобиоматериалы и нанобиотехнологии» (подгруппа НБ1).

Доцент, к.х.н. Лысенко Евгений Александрович (химический факультет МГУ, кафедра ВМС).

Курс представляет собой сокращенную и адаптированную версию курса «Высокомолекулярные соединения» Химического факультета МГУ. В оптимальной сжатой форме, сочетающей лекционные и семинарские занятия, излагаются основы науки о полимерах.

Коллоидные системы

IV курс, VII семестр, общий курс.

Проф., д.ф.м.н. О.И. Виноградова (физический факультет МГУ и ИФХЭ РАН).

36 часов.

Наука о коллоидах и поверхностях (Colloid and Interface Science в англоязычной литературе) изучает микро- и наногетерогенные системы, в которых взаимодействия между фазами и/или явления на межфазной границе являются доминирующим аспектом поведения. Коллоидными системами является большинство окружающих нас объектов, от агропочв, пищевых продуктов, косметики и лекарств, до биологических клеток. Цель курса — дать междисциплинарное представление об основных явлениях, определяющих поведение таких систем и лежащих в основе современных нанотехнологических приложений. В курс включены разделы, посвящённые термодинамике поверхности, капиллярности и смачиванию, гидродинамике тонких плёнок, межфазным транспортным явлениям, поверхностным силам, устойчивости коллоидов и тонких плёнок, мицеллам, эмульсиям и пенам, адгезии. Курс состоит из вводной лекции и нескольких тематических блоков.

Кристаллохимия и белковая кристаллография

IV курс, VII семестр, специализация «Нанобиоматериалы и нанобиотехнологии» (подгруппа НБ1).

Лекторы — с.н.с., к.х.н. Гринева Ольга Витальевна (химический факультет МГУ); н.с., к.х.н. Миронов Андрей Вениаминович (химический факультет МГУ); проф., д.х.н. Куранова Инна Петровна (Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова РАН); доц., к.х.н. Родина Елена Валерьевна (химический факультет МГУ).

48 часов.

Курс является адаптированной версией курса «Кристаллохимия» Химического факультета МГУ и включает в себя как вопросы общего строения кристаллов, так и специализированные разделы, посвященные методу рентгеноструктурного анализа и вопросам белковой кристаллографии.

Математические модели клеточных процессов

V курс, IX семестр, специализация «Наноструктуры биологической мембраны» (подгруппа НБ2).

Ризниченко Галина Юрьевна (д.б.н. проф.)

В результате изучения курса студент должен уметь самостоятельно формулировать логическую и математическую модель сложного биологического явления. Самостоятельно проводить численные эксперименты и верификацию модели.

Нанобиоматериалы и фундаментальные основы нанобиотехнологий

IV курс, VII семестр, специализация «Нанобиоматериалы и нанобиотехнологии» (подгруппа НБ1).

Лекторы — доц., к.х.н. Родина Елена Валерьевна (химический факультет МГУ); проф., д.х.н. Курочкин Илья Николаевич (химический факультет МГУ); с.н.с., к.б.н. Зиновкин Роман Алексеевич (биологический факультет МГУ); проф., д.х.н. Готтих Марина Борисовна (химический факультет МГУ); доц., к.х.н. Зверева Мария Эмильевна (химический факультет МГУ); в.н.с., д.х.н. Ярославов Александр Анатольевич (химический факультет МГУ); н.с., к.х.н. Пышкина Ольга Александровна (химический факультет МГУ).

36 лекционных часов.

Составной курс «Нанобиоматериалы» разработан для студентов, обучающихся по специализации «Нанобиоматериалы и нанобиотехнологии» Научно-Образовательного Центра по нанотехнологиям МГУ.

На стыке современной биотехнологии и нанотехнологии возникли новые междисциплинарные области: нанобиотехнология и бионанотехнология. Курс рассматривает принципы построения и функционирования природных и искусственных бионаносистем, а также практические аспекты получения, свойств и применения нанобиоматериалов и бионаноматериалов. Предметы исследования нанобиотехнологии и бионанотехнологии рассмотрены на отдельных примерах, с учётом различных аспектов разработки и применения нанобиоматериалов и бионаноматериалов.

Нанобиотехнологии

V курс, IX семестр, специализация «Нанобиоматериалы и нанобиотехнологии» (подгруппа НБ1).

Лекторы — проф., д.б.н. Максимов Георгий Владимирович (биологический факультет МГУ); проф. д.х.н. Курочкин Илья Николаевич (химический факультет МГУ); проф. д.х.н. Шеховцова Татьяна Николаевна (химический факультет МГУ) и приглашенные лекторы.

32 лекционных часа.

Курс посвящен обзору бурно развивающейся практической области нанобиотехнологий. Основной упор делается на перспективах применения наноматериалов в клинической диагностике и терапии, а также нанобиоаналитических приложениях.

Наряду с образовательными лекциями курс содержит ряд докладов ведущих российских ученых в области наномедицины и нанобиоаналитики, позволяющих студентам 5 курса на примере конкретных исследований и инноваций проследить достоинства использования нанобиотехнологических подходов.

Нанодиагностика и визуализация нанобиоструктур

IV курс, VIII семестр, специализация «Нанобиоматериалы и нанобиотехнологии» (подгруппа НБ1).

Лекторы — с.н.с., к.б.н. Киреев Игорь Игоревич (НИИ Физ.-хим. биологии имени А.Н. Белозерского МГУ); ассист. Евтушенко Евгений Геннадиевич (химический факультет МГУ); проф., д.х.н. Савицкий Александр Павлович (Институт биохимии им. А.Н. Баха РАН); доц., к.х.н. Литманович Екатерина Аркадьевна (химический факультет МГУ); с.н.с., д.х.н. Карякин Аркадий Аркадьевич (химический факультет МГУ); н.с., к.х.н. Мажуга Александр Георгиевич (химический факультет МГУ); н.с., к.х.н. Белоглазкина Елена Кимовна (химический факультет МГУ).

44 лекционных часа.

Подготовка современных кадров в области нанобиотехнологий невозможна без изучения физико-химических методов исследования нано- и нанобиоматериалов. Основной задачей данного составного курса является привитие навыков корректного и обоснованного выбора метода исследования для получаемых или используемых нанобиоматериалов и нанобиоструктур. Основной упор делается на понимание физических основ метода на уровне, достаточном для корректной интерпретации результатов исследования, а также на практических аспектах (подготовка образца, трудоемкость метода, продолжительность измерений, возможные артефакты и искажения, обработка и интерпретация результатов). Особое снимание уделяется привитию навыков комплексного исследования образца, использованию сопутствующих и дополняющих друг друга методов.

Наноструктуры биологической мембраны

IV курс, VII семестр, специализация «Наноструктуры биологической мембраны» (подгруппа НБ2).

Ю.А. Чизмаджев (д.х.н., профессор, Ин-т электрохимии РАН), П.М. Красильников (к.ф.-м.н., доцент, каф. Биофизики Биологического ф-та).

Курс состоит из двух разделов: 1) Биофизика мембранных процессов; 2) Механизмы переноса зарядов в биоструктурах.

Основы генной инженерии

IV курс, VII семестр, специализация «Наноструктуры биологической мембраны» (подгруппа НБ2).

Шатский Иван Николаевич (д.х.н., главный научный сотрудник МГУ, профессор).

Студент должен иметь представление о современных проблемах генной инженерии, ее методах, достижениях и принциапиальных трудностях. Должен иметь знания о плазмидах и их применении в генной инженерии, использовании фагов, способах отборов колоний, принципах секвенирования ДНК, методе ПЦР, методе космид, челночных векторах, сай-направленном мутагенезе, эмбриональных стволовых клетках, идентификации белок-белковых партнёров.

Применение нанотехнологий в биологии и медицине

V курс, IX семестр, специализация «Нанобиоматериалы и нанобиотехнологии»

Проф. Соболев А.С., проф. Максимов Г.В. (биологический факультет).

Дается анализ современных направлений нанобиотехнологии: биомедицинская диагностика; средства доставки лекарств; генотерапия; контроль состояния и жизнеобеспечения; нанокомпозитные материалы, а также методов микроскопии в исследовании клеток. Среди клеточных нанобиотехнологий обсуждаются этапы генетического программирования: культивирование опухолевых клеток пациентов вне организма; программирование гена и синтез иммуноактиваторного белка; введение модифицированных клеток больному; запуск собственного иммунитета, направленного против опухолевых клеток, а также стволовые клетки с генными конструкциями и нанотерапия и доставка лекарств (антитела; мультимодульные транспортеры; транспортные липосомы). Особое внимание уделялось методам атомно-силовой микроскопии, лазерной интерференционной микроскопии, конфокальной лазерной сканирующей флуоресцентной микроскопии и спектроскопии комбинационного рассеяния. Дается подробное описание принципа методов их преимуществ, сопоставлены различные типы микроскопов. Дается описание методик регистрации внутриклеточной структуры, а также формы эритроцитов и нервных клеток с помощью методов атомно-силовой микроскопии, лазерной интерференционной микроскопии и конфокальной микроскопии, а также спектроскопии комбинационного рассеяния. Делается вывод о возможности создания комплекса для измерения изменений субклеточных структур этих клеток и «наносом» (липосомы). В рамках клеточной нанобиотехнологии рассматриваются вопросы (на примере эритроцита): оценка вязкости плазматической мембраны эритроцита; оценка способности гемоглобина связывать и отдавать O2; оценка содержания комплексов гемоглобина с оксидом азота; оценка проницаемости плазматической мембраны эритроцита для ионов Ca, K, и H; оценка изменений формы и объема эритроцитов; оценка антиокислительного статуса крови.

Принципы работы молекулярных наноразмерных биомашин

IV курс, VII семестр, специализация «Нанобиоматериалы и нанобиотехнологии» (подгруппа НБ2).

Лектор — Андрей Борисович Рубин, член-корреспондент РАН (МГУ, Биологический факультет, каф. биофизики).

Представлены основные биофизические аспекты «нанопроцессов», связанных с поглощением света в рецепторных мембранах, молекулярная динамика гемоглобина и АТФаз. Структура Н-АТФазы как молекулярной машины. Локализация белковых машин в фотосинтетической мембране. Распределение и динамика изменения структурированности протонов воды, а также синтез АТФ. В курсе лекций рассматриваются особенности формирования флуоресцентных полупроводниковых нанокристалов, их структура и оптические свойства, преимущества использования в биомедицине (детекция и диагностика). Рассмотрены примеры гибридных наноструктур на основе полупроводниковых квантовых точек и природных фоточувствительных белков (бактериородопсин, реакционные центры фотосинтеза, фикоэритрин).

Современные проблемы нанобиотехнологий (Наноразмерные лекарственные средства)

V курс, IX семестр, специализация «Нанобиоматериалы и нанобиотехнологии»

Руководитель курса — ст. науч. сотр., к.б.н. Бонарцев А.П.

Курс лекций «Наноразмерные средства доставки лекарственных веществ», является междисциплинарным образовательным курсом и состоит из разделов, относящихся к различным фундаментальным и прикладным направлениям науки и техники: фармакологии, нанобиотехнологии, биохимии, физиологии, биофизике, химии и физике. Лекции ориентированы на вводное знакомство студентов не только с классическими понятиями фармакологии, но и с новыми перспективными направлениями нанобиотехнологии и наномедицины в области разработки и исследования новых наноразмерных лекарственных средств, а также дают полное представление о практической работе, проводимой в МГУ в этой области. Такой подход позволяет слушателям сориентироваться и более осознанно подойти к выбору дальнейшей специализации. В курсе приведены примеры как наиболее перспективных научных исследований наноразмерных лекарственных средств, так и примеры создания, испытаний и выведения на фармацевтический рынок отдельных лекарственных препаратов на их основе.

Список задач спецпрактикума для студентов IV курса специализации «Нанобиоматериалы и нанобиотехнологии»

IV курс, специализация «Нанобиоматериалы и нанобиотехнологии».

Список задач спецпрактикума.

Физика белка

IV курс, VII семестр, специализация «Наноструктуры биологической мембраны» (подгруппа НБ2).

Финкельштейн Алексей Витальевич (дфмн, профессор, совместитель по факультету биоинжененрии, биоинформатики).

42 часа.

Данный курс посвящен физике белка, т.е. самым общим проблемам структуры, самоорганизации и функционирования белковых молекул. Изложены те физические идеи и, в частности, те элементы статистической физики и квантовой механики, которые необходимы для понимания студентами строения и функционирования белков.
Курс знакомит студентов, преимущественно, с теорией связанных с белками физических проблем; при этом в нем и дан лишь необходимый минимум экспериментальных данных и методов. Говоря о конкретных белках, даются лишь важнейшие примеры.

Физика нуклеиновых кислот

IV курс, VII семестр, специализация «Наноструктуры биологической мембраны» (подгруппа НБ2).

Лившиц Михаил Аронович (дфмн, зав. лаб Физики битополимеров Института молекулярной биологии РАН).

24 часа.

Компетенция: иметь чёткое представление о физико-химических свойствах молекулы ДНК, ее геометрии, ее полимерных свойствах, условиях стабилизации.

Функциональные наноматериалы: получения и свойства

IV курс, VIII семестр, специализация «Нанобиоматериалы и нанобиотехнологии» (подгруппа НБ1).

Лекторы — проф., чл.-кор. РАН, д.х.н. Гудилин Евгений Алексеевич (химический факультет МГУ); в.н.с., д.х.н. Вацадзе Сергей Зурабович (химический факультет МГУ); н.с., к.х.н. Мажуга Александр Георгиевич (химический факультет МГУ); н.с., к.х.н. Белоглазкина Елена Кимовна (химический факультет МГУ).

22 лекционных часа.

Основной задачей данного вводного курса ставится ознакомление студентов с принципами структурной иерархии наноматериалов, современными методами синтеза и свойствами небиологических наноматериалов, наноструктур и нанообъектов (неорганических и органических). В курсе рассматриваются такие часто используемые в нанобиотехнологии объекты как квантовые точки, металлические наночастицы, магнитные наночастицы, углеродные нанотрубки, супрамолекулярные самособирающиеся органические структуры, ленгмюровские слои, самоорганизующиеся монослои тиолов и прочие.

Экспериментальные методы создания и исследования нанобиоматериалов

IV курс, VIII семестр, специализация «Нанобиоматериалы и нанобиотехнологии» (подгруппа НБ1).

Практикумы проводят — с.н.с., к.б.н. Киреев Игорь Игоревич (НИИ Физ.-хим. биологии имени А.Н. Белозерского МГУ); ассист. Евтушенко Евгений Геннадиевич (химический факультет МГУ); доц., к.х.н. Литманович Екатерина Аркадьевна (химический факультет МГУ); н.с., к.х.н. Мажуга Александр Георгиевич (химический факультет МГУ).

32 лабораторных часа.

Данный лабораторный курс предназначен для закрепления теоретических знаний в области нанодиагностики и визуализации нанобиоструктур. На конкретных примерах нанобиоматериалов студенты получают практические навыки подготовки образца к измерению, знакомятся с устройством приборов, производят выбор наиболее подходящего режима измерений, а также решают задачи интерпретации результатов и их представления в виде, требуемом для публикаций.

Элективный курс лекций «Нанодиагностика и нанофармация»

Новый курс лекций по использованию нанотехнологий в медицине предназначен для студентов различных факультетов (прежде всего, ФФМ, а также химического, физического, биоинформатики и биоинженерии), желающих повысить уровень своего нанотехнологического образования. Курс лекций содержит лекционные блоки, посвященные биофизическим основам нанобиотехнологий, современным подходам к созданию лекарственных средств, конкретным путям применения нанотехнологий в клинической практике — в диагностике, терапии, при хирургических вмешательствах, — а также вопросам биобезопасности нанопродукции для человека. Полученные знания позволят объективно оценить целесообразность применения и перспективы дальнейших разработок новых наноматериалов и нанотехнологий для здравоохранения. Курс будет завершаться зачетом, предназначенным для контроля и закрепления полученных знаний. Студентам, прослушавшим курс лекций и успешно сдавшим зачет, будет выдано соответствующее свидетельство.

Лекции будут проходить во втором семестре (весна 2012 г.) по средам в аудитории № 502 факультета фундаментальной медицины с 17:00.