МЕГАГРАНТЫ

Лаборатория биосовместимых материалов

О лаборатории

Наименование проекта
Разработка биосовместимых материалов на основе химически модифицированной целлюлозы

№ договора:

14.W03.31.0014

 

Наименование организации
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокомолекулярных соединений Российской академии наук

Область научных исследований
Химические технологии

Конечной целью проекта является создание и оптимизация методологического подхода к синтезу бионанокомпозитных материалов на основе химически модифицированной целлюлозы. Это включает в себя: i) разработку методики многомасштабного моделирования данных материалов для прогнозирования их свойств и структуры; ii) проверку результатов моделирования, путем их сравнения с выводами аналитической теории и результатами экспериментальных исследований; iii) создание современной междисциплинарной лаборатории в Институте высокомолекулярных соединений Российской академии наук для разработки новых материалов с использованием методов компьютерного моделирования. Такой комплексный подход обеспечит создание новой инновационной и масштабируемой платформы для оптимизации и развития биоразлагаемых и биосовместимых полимерных материалов с химически модифицированной поверхности, в первую очередь, бионанокомпозитов для высокотехнологичных экологически безопасных промышленных и биомедицинских применений.
Основной задачей проекта является объединение опыта крупных российских академических и образовательных центров в области исследования полимеров (ИВС РАН, СПбГУ, МГУ), а также внедрение современных научных и технологических методов с целью разработки инновационных промышленных технологий, в первую очередь, в области создания новых материалов для биосовместимой 3D-печати, экологически чистой упаковки, тканевой инженерии и раневых покрытий. Оправданным вариантом таких материалов могут являться бионанокомпозиты на основе биоразлагаемых и биосовместимых полимеров с наполнителями в виде наночастиц целлюлозы с химически модифицированной поверхностью, необходимых для улучшения целевых свойств и биосовместимости конечных продуктов. Запланированные фундаментальные исследования будут сосредоточены на разработке новых феноменологических моделей высокоэффективных полимерных материалов с использованием современных аналитических и вычислительных методов. Эти методы будут верифицированы и откалиброваны с помощью соответствующих комплексных химических и физических экспериментов, с использованием многокомпонентных полимерных систем. Для получения конечных продуктов будут разработаны и оптимизированы методы и подходы химического синтеза. Основной научной целью проекта является разработка и исследование новых биосовместимых композиционных материалов на основе биоразлагаемых полимеров. В частности, в качестве полимерного компонента в таких материалах может использоваться как бактериальная целлюлоза (БЦ), так и различные полиэфиры: полимолочная кислота (ПМК), полигидрооксибутират (ПГБ), поли(капролактон) (ПКЛ). Их свойства будут улучшены и оптимизированы для использования в вышеперечисленных областях применений.

Ведущий учёный

1480 

ФИО: Карттунен Микко

 

Дата рождения 25.02.1968

Гражданство
Финляндия, Канада

Ученые степень и звание

Доктор философии

Место работы

Кафедра математики и компьютерных наук и Институт сложных молекулярных систем (ИСМС), Технологический университет Эйндховена

Область научных интересов

Биополимеры, протеины, нанокомпозиты, биомембраны, современные методы моделирования

Достижения и награды

Приглашенный докладчик в более чем 50 международных конференциях и семинарах.
Организатор и соорганизатор 18 международных конференций.
Общий объём внешнего финансирования за 10-ти летний период составляет около 3.5 миллионов евро.
Публикационная политика: На протяжении всей карьеры ведущий ученый соблюдал традиционный порядок авторов. Важным вопросом всегда оставалась расстановка студентов, аспирантов и кандидатов на те места, которые они заслуживают. Эта точка зрения неортодоксальна, но она позволила реализовывать новые идеи и поддерживать долгосрочные совместные работы.
Ведущий ученый руководил исследовательской группой начиная с 2000 г, Он руководил работой 11 аспирантов, 6 магистров и 14 кандидатов наук. Эти студенты и кандидаты наук продолжали свою научную профессиональную деятельность в компаниях мирового уровня Zeiss, Tesla Motors и др. их работа высоко оценена. Через своих сотрудников Микко Карттунен был руководителем более чем 50 магистерских и кандидатских работ в институтах Santa Barbara, Carnegie Mellon, Max Planck Inst и др. На данный момент в группе профессора Картуненна 4 аспиранта, 1 кандидат и один помощник профессора.

 

НазваниеГод
Molecular Dynamics Simulations of Lipid Bilayers: Major Artifacts Due to Truncating Electrostatic Interactions.
M Patra, M Karttunen, MT Hyvonen, E Falck, P Lindqvist, I Vattulainen
Biophysical Journal 84 (6), 3636-3645
2003
Ordering effects of cholesterol and its analogues
T Róg, M Pasenkiewicz-Gierula, I Vattulainen, M Karttunen
Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Biomembranes 1788 (1), 97-121
2009
Lessons of slicing membranes: interplay of packing, free area, and lateral diffusion in phospholipid/cholesterol bilayers
E Falck, M Patra, M Karttunen, MT Hyvönen, I Vattulainen
Biophysical journal 87 (2), 1076-1091
2004
Assessing the nature of lipid raft membranes
PS Niemelä, S Ollila, MT Hyvönen, M Karttunen, I Vattulainen
PLoS Comput Biol 3 (2), e34
2007
Under the influence of alcohol: the effect of ethanol and methanol on lipid bilayers
M Patra, E Salonen, E Terama, I Vattulainen, R Faller, BW Lee, ...
Biophysical journal 90 (4), 1121-1135
2006
Lipid bilayers driven to a wrong lane in molecular dynamics simulations by subtle changes in long-range electrostatic interactions
M Patra, M Karttunen, MT Hyvönen, E Falck, I Vattulainen
The Journal of Physical Chemistry B 108 (14), 4485-4494
2004
How would you integrate the equations of motion in dissipative particle dynamics simulations?
P Nikunen, M Karttunen, I Vattulainen
Computer Physics Communications 153 (3), 407-423
2003
Multiscale modeling of emergent materials: biological and soft matter
T Murtola, A Bunker, I Vattulainen, M Deserno, M Karttunen
Physical Chemistry Chemical Physics 11 (12), 1869-1892
2009
Integration schemes for dissipative particle dynamics simulations: From softly interacting systems towards hybrid models
I Vattulainen, M Karttunen, G Besold, JM Polson
The Journal of chemical physics 116 (10), 3967-3979
2002
Systematic comparison of force fields for microscopic simulations of NaCl in aqueous solutions: diffusion, free energy of hydration, and structural properties
M Patra, M Karttunen
Journal of computational chemistry 25 (5), 678-689
2004
Cationic DMPC/DMTAP lipid bilayers: molecular dynamics study
AA Gurtovenko, M Patra, M Karttunen, I Vattulainen
Biophysical journal 86 (6), 3461-3472
2004
Atomic-Scale Structure and Electrostatics of Anionic Palmitoyloleoylphosphatidylglycerol Lipid Bilayers with Na+ Counterions.
W Zhao, T Rog, AA Gurtovenko, I Vattulainen, M Karttunen
Biophysical Journal 92 (4), 1114-1124
2007
Structural properties of ionic detergent aggregates: a large-scale molecular dynamics study of sodium dodecyl sulfate
M Sammalkorpi, M Karttunen, M Haataja
The Journal of Physical Chemistry B 111 (40), 11722-11733
2007
Coarse-grained model for phospholipid/cholesterol bilayer
T Murtola, E Falck, M Patra, M Karttunen, I Vattulainen
The Journal of chemical physics 121 (18), 9156-9165
2004
Towards better integrators for dissipative particle dynamics simulations
G Besold, I Vattulainen, M Karttunen, JM Polson
Physical Review E 62 (6), R7611
2000
Significance of sterol structural specificity desmosterol cannot replace cholesterol in lipid rafts
S Vainio, M Jansen, M Koivusalo, T Róg, M Karttunen, I Vattulainen, ...
Journal of Biological Chemistry 281 (1), 348-355
2006
Ionic surfactant aggregates in saline solutions: sodium dodecyl sulfate (SDS) in the presence of excess sodium chloride (NaCl) or calcium chloride (CaCl2)
M Sammalkorpi, M Karttunen, M Haataja
The Journal of Physical Chemistry B 113 (17), 5863-5870
2009
Molecular dynamics of a microscopic droplet on solid surface
JA Nieminen, DB Abraham, M Karttunen, K Kaski
Physical review letters 69 (1), 124
1992
Insight into the putative specific interactions between cholesterol, sphingomyelin, and palmitoyl-oleoyl phosphatidylcholine
J Aittoniemi, PS Niemela, MT Hyvonen, M Karttunen, I Vattulainen
Biophysical Journal 92 (4), 1125-1137
2007
Comparison of Secondary Structure Formation Using 10 Different Force Fields in Microsecond Molecular Dynamics Simulations
EA Cino, WY Choy, M Karttunen
Journal of Chemical Theory and Computation 8 (8), 2725-2740
2012
Back to top