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

Микко Карттунена выиграл следующие награды:

Academy of Finland Fellowship (2003),

DEISA European Union High Performance Computing Award (2007),

Province of Ontario Early Researcher Award (2008),

Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada’s Discovery Accelerator Supplement Award (2009).

С 2009 по 2010 Микко Карттунен работал в университете Западного Онтарио в качестве профессора-исследователя. В Университете Сантьяго (Чили), Университете Фудань (Шанхай) и Университете Аалто (Финляндия) он работал как приглашенный профессор.

 

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