Сайт биофизики физического факультета МГУ

   Создание новых материалов и устройств с улучшенными или уникальными свойствами и характеристиками является важнейшей предпосылкой и условием научного и технологического прогресса. Тенденции развития современных высоких технологий делают актуальным разработку подходов, позволяющих эффективно контролировать структуру и, соответственно, свойства материалов на наноуровне. Выяснение механизмов структурообразования и самоорганизации на наноуровне позволит разработать фундаментальные основы новых эффективных методов получения нанофазных материалов и функциональных супрамолекулярных структур, имеющих перспективы широкого практического применения в различных областях от нанотехнологии и наноэлектроники до медицины и биоинженерии. В связи с этим изучение фундаментальных механизмов структурообразования и физико-химических свойств межфазных границ, систем с пониженной размерностью, различных супрамолекулярных структур и наноструктур, в том числе биологической природы, становится одной из важнейших задач современного естествознания.

Руководитель направления: профессор Хомутов Геннадий Борисович

   Одним из наиболее ярких, исторически значимых достижений сотрудников кафедры является введение в биофизику и развитие представлений о макромолекулярных машинах как физической основе функционирования биологических каталитических, энергопреобразующих, транспортных и сократительных систем (профессор Л.А.Блюменфельд, профессор С.Э.Шноль, 60-е годы, В.А.Твердислов, Л.В.Яковенко, А.Н.Тихонов – 80-е и далее годы). Современное развитие данной темы на кафедре предполагает поиск и изучение физических основ структурообразования и функционирования молекулярных машин как иерархически организованных, хиральных, преобразующих энергию, вещество и информацию, устройств. 

    Руководитель направления:  профессор Твердислов Всеволод Александрович

     Вода играет большую роль в живых организмах. Одной из проблем молекулярной биофизики является проблема малых концентраций. Она заключается в неожиданно больших откликах живых организмов и модельных систем на очень малые концентрации добавляемых органических и неорганических веществ и даже на небольшие вариации изотопного состава нерадиоактивных атомов, составляющих молекулу воды. Многие результаты не укладываются в рамки стандартных представлений физической химии. По этой причине данная проблема является фундаментальной.

    Руководитель направления: профессор Лобышев Валентин Иванович

   Исследования основаны на применении качественной теории нелинейных дифференциальных уравнений для построения математических моделей сложных клеточных и ферментативных систем.  Большая часть наших исследований посвящена изучению метаболических систем. В своей работе мы широко используем математическое моделирование и методы компьютерной симуляции, а также экспериментальные методы для исследования биохимических и биофизических задач, в том числе для дизайна новых лекарств. 

Руководитель направления: профессор Атауллаханов Фазоил Иноятович.

Наша команда изучает биофизические аспекты образования тромбов в сосудах. Мы пытаемся понять, как регулируется система свертывания крови, почему возникают опасные тромбозы и кровотечения, а также создаем новые диагностические методы оценки состояния этой важной физиологической системы. 

Для решения этих задач наша команда использует такие подходы, как микрофлюидика, флуоресцентная микроскопия, а также разнообразные компьютерные и суперкомпьютерные модели гемостатического ответа.

Руководитель направления: к.ф.-м.н. Нечипуренко Дмитрий Юрьевич.

   Группа занимается изучением физических проблем, связанных с различными стадиями фотосинтеза высших растений. К ним относятся: теоретическое описание изменения во времени возбужденных состояний светособирающих пигментов, кинетика и механизмы переноса электронов, теоретическое описание регуляции фотосинтеза. В группе также проводятся экспериментальные и теоретические исследования кинетики быстрой и замедленной флуоресценции листьев растений в связи с задачами мониторинга растений и окружающей среды.

   Руководитель направления: профессор Тихонов Александр Николаевич

   Множество жизненно важных процессов в клетке выполняются особыми белковыми структурами – тубулиновыми микротрубочками. Среди них внутриклеточный транспорт, поддержание формы клетки, внутренняя организация органелл, клеточное деление, миграция, поляризация, движение жгутиков и ресничек и другие.  Микротрубочки обладают важной, но до конца не разгаданной способностью удлиняться и укорачиваться, благодаря чему могут динамически подстраивать внутриклеточный скелет под текущие задачи клетки. Кроме того, их динамика позволяет развивать толкающие и тянущие силы, которые играют ключевую роль при разделении хромосом в процессе деления клеток. Процессы сборки и разборки микротрубочек тонко регулируются десятками различных белков, точные механизмы работы большинства из которых также остаются неизвестны.  Из-за важной роли динамики микротрубочек во время клеточного деления, она являются ключевой мишенью для многих современных препаратов химиотерапии рака.

   Руководитель направления: д.ф.-м.н. Гудимчук Никита Борисович 

  Исследования нашей научной группы посвящены биомеханике и биогидродинамике на организменных, клеточных и молекулярных масштабах организации живых систем. Наша главная цель – понять, какую роль в регуляции биологических процессов играют механические явления. В частности, мы изучаем, как гидродинамические течения и силы в системе кровообращения влияют на патологические или защитные процессы, такие как образование и рост тромба, воспаление, атеросклероз. Исследуем особенности гемодинамики в зависимости от геометрии сосудов, реологических и биохимических особенностей крови. Разрабатываем новые математические модели и вычислительные методы, которые объединяют биофизические и биохимические процессы, охватывают различные пространственные и временные масштабы. Также мы изучаем физические принципы, лежащие в основе механочувствительности живых клеток, и пытаемся понять взаимосвязь между механическими деформациями биополимеров и биохимическими процессами. Подобные задачи требуют комбинации самых разных подходов — от континуальной многофазной гидродинамики до молекулярного моделирования. Наш основной на данный момент научный проект - “Биомеханические особенности агрегации тромбоцитов и лейкоцитов при воспалении микрососудов” - поддержан грантом РНФ. Детальное понимание причин устойчивости тромбоцитарно-лейкоцитарных агрегатов к механическим и лекарственным воздействиям позволит решить одну из актуальных проблем медицины — предотвращение тромбозов и тромбоэмболий, в том числе после хирургических операций, а также при инфекционных заболеваниях.

     Руководитель направления: к.ф.-м.н. Беляев Алексей Вячеславович

       Наша группа занимается, в основном, влиянием различных физических и биохимических факторов на модельные системы, клетки и целые организмы. Физические факторы – это электрические поля и неионизирующее электромагнитное излучение. К биохимическим относятся лекарственные препараты и некоторые биологически активные соединения. Основные модельные системы – границы разделов фаз, бислойные липидные мембраны, фрагменты биологических мембран. Последний проект, который только разрабатывается совместно с биологическим факультетом, направлен на выяснение роли иммунной системы в адаптации к электромагнитному облучению (рентген, СВЧ и КВЧ)   

Руководитель направления:  профессор Яковенко Леонид Владимирович.

  Научные исследования по данной теме  проводятся на кафедре биофизики физического факультета МГУ с охватом широкого круга проблем устойчивого развития на разных уровнях организации экосистем, от клеточных популяций до биосферы. Важнейшие направления работы связаны с сохранением экосистем, обусловленным, в частности, видовым разнообразием, которое связано с процессами видообразования и исчезновения видов, которые связаны с фиксацией мутаций в популяциях. В связи с этим необходима разработка соответствующих математических моделей.

   Руководитель направления: доцент Сидорова Алла Эдуардовна.

   Криобиофизика изучает эффекты воздействия низких температур на биологические объекты (белки, клетки, ткани, органы, живые организмы). Основными задачами криобиологии являются сохранение материала вымирающих видов; создание криобанков для хранения крови, или, например, для вспомогательных репродуктивных технологий криобанки гамет, предимплантационных эмбрионов, тканей яичников; а также решение вопросов с транспортировкой биологического материала. Наука криобиология стала основой для биобанкирования.

   Руководители направления: 

   доцент Симоненко Екатерина Юрьевна,

   ст.н.с. Яковенко Сергей Александрович

   м.н.с. Иванова Анна Александровна

 Лаборатория клеточной биологии и трансляционной медицины НМИЦ ДГОИ занимается вопросами активации и смерти клеток в приложении к онкологическим и иммунологическим процессам. В лаборатории применяется широкий спектр методов исследования от компьютерной биологии и технологий "виртуальной клетки" до конфокальной микроскопии и наблюдения поведения клеток в микрофлюиидных системах. Основные научные вызовы сосредоточены на определения молекулярной природы заболеваний и возможностей фармакологической модуляции работы клетки.

   Руководитель направления: д.ф.-м.н. Свешникова Анастасия Никитична.

   Углеводы покрывают клетки каждого организма и, по оценкам,  представляют собой наиболее обильный класс органических молекул на Земле. В последние годы исследования подтвердили, что полисахариды из натуральных продуктов обладают разнообразными полезными терапевтическими эффектами для укрепления здоровья людей. Одной из текущих задач является изучение физико-химических свойств полисахаридов, установление их биологической активности и молекулярных механизмов реализации последней. На основе этих знаний разработан ряд лекарственных средств: АДВА, HTLP и Иммеран, БАД - Витахитоп и др. Кроме того, отдельное внимание уделяется изучению роли полисахаридов в патогенезе онкологических, инфекционных и аутоиммунных заболеваний и иммунологических процессах.

Руководитель направления: к.ф.-м.н. Генералов Евгений Александрович. 

    Полтора века назад великий Пастер обратил внимание на то, что живая природа построена из неодинакового количества «левых» и «правых» молекул, отличающихся по оптическим свойствам и, следовательно, по своим структурам, связанным с симметрией. Данное явление нарушения симметрии названо «хиральностью» (χειρ = греч. «рука»). Так, все аминокислоты в белках – левые (L), все сахара, в т.ч. рибоза и дезоксирибоза в нуклеиновых кислотах, – правые (D), липиды в мембранах клеток – левые и т.д. Все годы исследователей занимал вопрос, каким образом произошло подобное нарушение симметрии на заре возникновения Жизни на Земле. Ответа до сих пор нет.

     Руководители направления:

     к.ф.-м.н. Малышко Екатерина Владимировна,

     профессор Твердислов Всеволод Александрович