ШАНОВНІ КОЛЕГИ !
На базі Інституту біохімії ім. О.В.Палладіна НАН України продовжує свою роботу міждисциплінарний загальноакадемічний семінар у галузі природничих наук «Актуальні питання фізико-хімічної та математичної біології». Засідання семінару відбуваються в Актовій залі Інституту.
Інформую Вас, що у квітні місяці 2025 р. відбудуться два (!) засідання семінару.
Як Вам вже відомо з попередньої розсилки, 18 квітня (п’ятниця, 10-30) на семінарському засіданні із доповіддю «Еволюція як універсальний природний закон» виступіть академік НАН України професор В.А.Широков (засідання буде провадитися безпосередньо в Актовій залі, адреса для підключення в онлайн-режимі, як раніше було анонсовано - https://meet.google.com/tox-zmxe-dbb ).
А 25 квітня (п’ятниця, 10-30) на черговому засіданні семінару (22-му) з доповіддю «Нефункціоналізовані наночастинки та наноструктуровані поверхні як антивірусні/антимікробні агенти» виступить доктор фіз.-мат. наук професор Лозовський Валерій Зіновійович, кафедра теоретичних основ високих технологій Інституту високих технологій Київського національного університету імені Тараса Шевченка. По-суті, у доповіді буде йти мова за наступне: «Чи можна зламати вірус?».
До цього листа додаю авторські тези доповіді проф. Лозовського В.З.
Як завжди, прийняти участь у роботі семінару можна буде й в онлайн-режимі за наступною адресою: https://meet.google.com/jvg-kcsp-uxj
Запрошую Вас та Ваших колег до участі у роботі семінару.
Мета загальноакадемічного семінару полягає у періодичному заслуховуванні та обговоренні наукових доповідей, присвячених застосуванню сучасних експериментальних та теоретичних методів хімії, фізики та математики для вирішення нагальних проблем біології, зокрема – у галузі біохімії, біофізики, молекулярної та клітинної біології, молекулярної фізіології, біоенергетики, геномики, медичної біології, фармакології, нанобіотехнології, системної та синтетичної біології та т.і.
Організація зазначеного семінару була обумовлена прогресуючим розвитком таких «перехресних» наук та наукових напрямів, як біофізична хімія, фізична біохімія, хімічна біофізика, біохімічна фізика, фізико-хімічна біологія, фізика живого, математична біофізика, теоретична біологія, біоінформатика, штучний інтелект в біології та медицині тощо.
Шановні колеги! У квітні місяці нашому семінару виконується 2 роки – його відкриття та перша доповідь мали місце 21 квітня 2023 р. За час, що минув, на засіданнях семінару з міждисциплінарними науковими доповідями вже виступили 20 доповідачіів:
- заступник директора з наукової роботи Інституту проблем математичних машин і систем НАН України член-кореспондент НАН України Ігор Бровченко, доповідь «Математичне моделювання поширення вірусних інфекцій, досвід аналізу і прогнозування епідемії COVID-19 в Україні»;
- директор Навчально-наукового інституту високих технологій Київського національного університету імені Тараса Шевченка доктор хімічних наук професор Ігор Комаров, доповідь «Фотофармакологія та фотодинамічна терапія – вчора, сьогодні, завтра»;
- професор кафедри загальної та медичної генетики Навчально-наукового центру «Інститут біології і медицини» Київського національного університету імені Тараса Шевченка професор Андрій Сиволоб, доповідь «Від нуклеосоми до петельних фрагментів: як топологичні обмеження у хроматині зумовлюють його унікальні властивості»;
- завідувач відділу медичної хімії Інституту органічної хімії НАН України, професор кафедри супрамолекулярної хімії Інституту високих технологій Київського національного університету імені Тараса Шевченка, науковий консультант компанії ТОВ «НПВ «Єнамін»» член-кореспондент НАН України Дмитро Волочнюк, доповідь «Органічний синтез як інструмент для біомедичних досліджень»;
- завідувач лабораторії медико-біологічних досліджень відділу хімії макроциклічних сполук Інституту органічної хімії НАН України кандидат хімічних наук Роман Родік, доповідь «Біомедичний потенціал каліксаренів: літературні дані та результати власних досліджень»;
- професор кафедри загальної фізики та моделювання фізичних процесів фізико-математичного факультету Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» доктор фізико-математичних наук Оксана Горобець, доповідь «Біогенні магнітні наночастинки в організмі, їх роль в метаболізмі та перспективи управління цим процесом»;
- завідувач кафедри біофізики та медичної інформатики Навчально-наукового центру «Інститут біології та медицини» Київського національного університету імені Тараса Шевченка доктор біологічних наук професор Олександр Жолос, доповідь «Рецептор холоду і ментолу TRPM8: від біофізичних і фармакологічних властивостей до біологічних функцій і ризіків гіпотермії»;
- директор Інституту проблем штучного інтелекту МОН України і НАН України член-кореспондент НАН України професор Анатолій Шевченко, доповідь «Пріоритети і виклики реалізації стратегії розвитку штучного інтелекту в Україні»;
- головний науковий співробітник лабораторії біофізики макромолекул відділу теорії нелінійних процесів в конденсованих середовищах Інституту теоретичної фізики ім. М.М. Боголюбова НАН України доктор фізико-математичних наук професор Сергій Волков, доповідь «Можлива роль молекул пероксиду водню в йонній терапії ракових клітин»;
- завідувач відділу білкової інженерії та біоінформатики Інституту молекулярної біології та генетики НАН України член-кореспондент НАН України професор Олександр Корнелюк, доповідь «Штучний інтелект і моделювання просторової структури білків»;
- завідувач кафедри фізичної хімії хімічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка член-кореспондент НАН України професор Ігор Фрицький, доповідь «Біоміметичне моделювання металоензимів: від дослідження механізмів до створення інноваційних каталізаторів»;
- директор та завідувач відділу ензимології білкового синтезу Інституту молекулярної біології і генетики НАН України академік НАН України професор Михайло Тукало, доповідь «Ключова роль аміноацил-тРНК синтетаз в біології і медицині»;
- заступник директора та головний науковий співробітник лабораторії біомолекулярної електроніки Інституту молекулярної біології і генетики НАН України академік НАН України професор Сергій Дзядевич, доповідь «Ензимні електрохімічні біосенсори та їхнє практичне застосування»;
- професор кафедри органічної хімії хімічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченкапрофесор Василь Пивоваренко, доповідь «Абіогенез. Деталі хімічного етапу еволюції біосфери»;
- завідувач відділу нервово-м'язової фізіології Інституту фізіології ім. О.О.Богомольця академік НАН України професор Ярослав Шуба, доповідь «Іонні канали як важливі детермінанти канцерогенезу і перспективні мішені для терапії раку»;
- завідувач відділу механізмів біоорганічних реакцій Інституту біоорганічної хімії та нафтохімії ім. В.П.Кухаря НАН України член-кореспондент НАН України професор Андрій Вовк, доповідь «Структурні і механістичні аспекти конструювання біоактивних сполук»;
- завідувачка відділу клітинної біології та біотехнології ДУ «Інститут харчової біотехнології та геноміки НАН України» член-кореспондент НАН України професор Алла Ємець, доповідь «Цитоскелет як внутрішньоклітинний регулятор і мішень для біологічно активних сполук»;
- завідувач відділу сигнальних систем клітини Інституту молекулярної біології і генетики НАН України академік НАН України професор Валерій Філоненко, доповідь «СоАлювання як нова складова системи антиоксидантного захисту клітини і новий механізм регулювання активності протеїнів»;
- директор Інституту теоретичної фізики ім. М.М. Боголюбова НАН України доктор фізико-математичних наук Сергій Перепелиця, доповідь «Протийони ДНК: від біологічних функцій до технологічних застосувань»;
- доктор біол. наук В’ячеслав Шкриль, Інститут фізіології ім. О.О.Богомольця НАН України, доповідь «Молекулярні механізми кальцієвої сигналізації в збудливих клітинах: функціональна роль ріанодинових рецепторів».
Відеозаписи всіх доповідей можна продивитися на сайтах НАН України та Інституту біохімії ім. О.В.Палладіна НАН України.
У подальшому пропозиції щодо виступів з доповідями (тези доповіді – 1-2 стор.) на міждисциплінарному загальноакадемічному семінарі необхідно надсилати на ім’я Костеріна Сергія Олексійовича за електронними адресами:
Наступне засідання семінару заплановано на травень м-ць 2025 р.
Будемо раді зустрітися з Вами на засіданнях нашого міждисциплінарного загальноакадемічного наукового семінару !
З повагою -
керівник семінару, академік НАН України, професор С.О.Костерін 14 квітня 2025 р.
НЕФУНКЦІОНАЛІЗОВАНІ НАНОЧАСТИНКИ
ТА НАНОСТРУКТУРОВАНІ ПОВЕРХНІ
ЯК АНТИВІРУСНІ/АНТИМІКРОБНІ АГЕНТИ
проф. Валерій Лозовський
Інститут високих технологій Київського національного університету імені Тараса Шевченка
Як відомо, боротьба з інфекціями є однім з основних напрямів сучасної медицини. Стандартні методи боротьби з інфекціями натикаються на протидію хімічним препаратам з боку вірусів/мікробів, що базується на процесах мутагенезу. Таким чином можливість знаходження нових нетрадиційних методів боротьби з вірусними/бактеріальними інфекціями є актуальною проблемою сучасної біомедичної науки. Останні роки велика кількість наукових груп вивчає антивірусну/антибактеріальну дію наночастинок [1-11]. Сукупно результати цих робіт демонструють універсальний характер взаємодії, а саме наночастинки, що виготовлені з різних матеріалів – металів, оксидів металів, напівпровідників, полімерів – демонструють антивірусні/анти-мікробні властивості. Головною вимогою до наночастинок є їх розмір – вони повинні бути набагато меншими, ніж лінійні розміри вірусів. Аналіз властивостей взаємодії наночастинок з вірусами та мікробами дозволяє думати, що характерні риси такої взаємодії подібні до так званої ближньопольової взаємодії в нанофізиці [12]. Зокрема, аналіз процесів взаємної адсорбції наночастинки на наночастинку, показав, що якщо наночастинка невеликих розмірів адсорбується на більшу частинку, то фізична адсорбція відбувається так, що рівноважна відстань приблизно дорівнює розміру меншої частинки. Якщо взяти до уваги, що менша наночастинка має розміри декількох нанометрів, а велика є вірусом з розмірами декілька десятків нанометрів, то відстань між ними складає декілька нанометрів. Тобто хімічні зв’язки між наночастинками не можуть утворюватись. Якщо така система з двох наночастинок знаходиться під дією зовнішнього електромагнітного поля (наприклад поле денного освітлення) за рахунок ефекту посилення локального поля [13], на поверхні більшої наночастинки формується область посиленого локального поля, що характеризується великими значеннями просторових похідних. Це означає, що в області посиленого локального поля виникають так звані пондеромоторні сили, що є причиною механічних напружень на поверхні наночастинки. Такі сили, що виникають в оболонці вірусу, на поверхні якого адсорбується наночастинка, можуть деформувати оболонку аж до її руйнування [14]. Таким чином, модель взаємодії між наночастинкою та вірусом, що була запропонована нами (див., напр., [2,4,12,14]), пояснює всі відомі на цей час риси антивірусної дії наночастинок, в рамках цієї моделі можна запропонувати нові методи посилення антивірусної/антибактеріальної дії наночастинок в умовах плазмонного резонансу. Дійсно, величина пондеромоторної сили, що діє на оболонку вірусу/бактерії, може бути обчислена згідно виразу
де
- 
ефективна сприйнятливість системи (суспензія вірусів/бактерій з наночастинками в робочій пробірці або над
наноструктурованою поверхнею золота), 
- електродинамічна функція Гріна середовища, у яке поміщено вірус/бактерію, -
зовнішнє поле. Використовуючи вищенаведений вираз можна довести, що в умовах резонансу, коли ефективна сприйнятливість набуває максимальних значень, пондеромоторна сила може бути суттєво підвищена. І, таким чином, можна запропонувати додатковий інструмент для підвищення антивірусної/антибактеріальної дії нанооб’єктів.
Зокрема, як було показано в роботі [15], взаємодія вірусу з наноструктурованою поверхнею золота в умовах плазмонного резонансу призводить до посилення дії поверхні золотої плівки більше ніж у два рази у порівнянні з дією наноструктурованої золотої поверхні, вздовж якої поверхневий плазмон не розповсюджується. Дослідження з впливу наночастинок та наноструктурованих поверхонь на антивірусні/антибактеріальні властивості в умовах плазмонного резонансу будут проводитися й надалі.
[1] Lu L, Sun R W, Chen R, Hui C K, Ho C M, Luk J M, Lau G K and Che C M , Antivir. Ther., 13, 253 (2008)
[2] Lozovski V, Lysenko V, Piatnytsia V, Scherbakov O, Zholobak N and Spivak M , J. Bionanosci., 6, 109 (2012)
[3] Shionoiri N, Sato T, Fujimori Y, Nakayama T, Nemoto M, Matsunaga T and Tanaka T , J. Biosci. Bioeng., 113, 580 (2012)
[4] Lysenko V, Lozovski V, Lokshyn M, Gomeniuk Yu V, Dorovskih A, Rusinchuk N, Pankivska Yu, Povnitsa O, Zagorodnya S and Tertykh V, Adv. Nat. Sci.: Nanosci. Nanotechnol., 9, 025021 (2018)
[5] Qi L, Xu Z, Jiang X, Hu C and Zou X , Carbohydr. Res., 339, 2693 (2004)
[6] Morones J R, Elechiguerra J L, Camacho A, Holt K, Kouri J B, Ramírez J T and Yacaman M, J Nanotechnology, 16, 2346 (2005)
[7] Raghupathi K R, Koodali R T and Manna A C, Langmuir 27, 4020 (2011)
[8] Azam A, Ahmed A S, Oves M, Khan MS and Memic A , Int. J. Nanomed., 7, 3527 (2012)
[9] Van Dong P, Ha C, Binh L and Kasbohm J, Int. Nano. Lett., 2, 9 (2012)
[10] Pal S, Tak Y K and Song J M Appl. Environ. Microbiol. 73, 1712 (2007)
[11] Siddiqi K S, Ur Rahman A, Tajuddin and Husen A Nanoscale Res. Lett. 13, 141(2018)
[12].Valeri Z Lozovski, Volodymyr S Lysenko and Natalia M Rusinchuk, Adv. Nat. Sci.: Nanosci. Nanotechnol. 11, 015014 (2020)
[13]. Katsuaki Tanabe, J. Phys. Chem. C , 112, 40, 15721 (2008)
[14]. Valeri Lozovski, Volodymyr Lysenko, Natalia Rusinchuk, Scientifc Reports , 12, 17768 (2022)
[15]. M. Lokshyn, V. Lozovski, V. Lysenko, Yu. Ushenin, N. Rusinchuk, O. Shydlovska, M. Spivak,