График работ по проекту.
1. Начало проекта: июнь 01, 2000 (ИНЭПХФ, Университет Педью)
2. Квантовохимические расчеты относительных стабильностей ионно-молекулярных комплексов, состоящих из аминокислот, комплексообразующих ионов и хиральных стандартов (аминокислот, тартратов и краунэфиров) различных хиральностей с использованием суперкомпьютера университета Педью: август 01, 2000 (ИНЭПХФ)
3. Синтез изотопно-меченых хиральных веществ: сентябрь 01, 2000 (ИНЭПХФ, Университет Педью)
4. Изготовление источника электрораспыления для масс-спектрометра в Москве: январь 01, 2001 (ИНЭПХФ)
5. Исследование влияния хиральности на образование комплексов аминокислот (кинетики и термодинамики соответствующих реакций) с использованием ионов металлов в качестве координационных центров на радиочастотном и ИЦР спектрометрах: июнь 01, 2001 (ИНЭПХФ, Университет Педью)
6. Использование источника ионизации при атмосферном давлении на LCQ приборе в университете Педью. январь 01,2001
7. Исследование влияния хиральности на процессы комплексообразования с участием аминокислот с помощью ионной ловушки при атмосферном давлении. март 01, 2001 (университет Педью)
8. Создание метода анализа, основанного на атмосферной ионизации. июнь 01.2001 (университет Педью)
9. Исследование методом масс - спектрометрии ИЦР влияния хиральности на реакции комплексообразования аминокислот с участием тартратов и краун-эфиров (кинетика и термодинамика ) октябрь 01,2001 (ИНЭП ХФ)
10. Демонстрация возможности хирального распознавания в твердой смеси энантиомеров аминокислот, используя лазерную десорбцию и атмосферную ионизацию (в случае успешного выполнения п.8) август 01, 2001 (университет Педью)
11. Демонстрация работы миниатюрного, потребляющего низкую мощность, масс-спектрометра с цилиндрической ионной ловушкой. Оценка возможности его применения в экспериментах по хиральному распознаванию аминокислот. октябрь 31,2001 (ИНЭП ХФ, университет Педью)
12. Окончательный выбор веществ для хирального распознавания аминокислот. Написание рекомендаций для прямого хирального анализа аминокислот в масс-спектрометрических экспериментах на Марсе и Титане. декабрь 31, 2001 (ИНЭП ХФ, университет Педью)
13. Окончание проекта: декабрь 2001(ИНЭП ХФ, университет Педью)
Ожидаемые результаты и выгоды сторон.
В процессе работы над проектом участники выполнят серию экспериментов на самом высоком экспериментальном уровне в области фундаментальной науки на стыке аналитической органической и космохимической наук, которые откроют новый взгляд на хиральные эффекты в классе моделей, важных для условий планетарной атмосферы. Группа исследователей выявит эффекты хиральной дискриминации в ионно-молекулярных комплексах аминокислот с пробными хиральными молекулами, выбор которых будет основан на квантово-химических расчетах и экспериментальных
исследованиях в классах тартратов и аминокислот. Предлагаемая совместная работа будет также включать в себя оценку экспериментов на аминокислотных системах с точки зрения возможности их аналитического применения в астробиологических условиях. Будут разработаны новые конструкции миниатюрных масс-спектрометров, специфическая методология планетарных химических исследований, даны рекомендации по типу и набору аналитических инструментов для хирального анализа. Также данный проект внесет значительный вклад в знание о природе хиральной асимметрии на Земле, взаимодействиях "хозяин-гость" в органических и биологических молекулах и их супрамолекулярных структурах, а также о процессах молекулярной самоорганизации. Таким образом, будут получены новые фундаментальные химические знания, безотносительно к тому будут ли они использованы в дальнейшем в космических исследованиях. Метод, предложенный здесь, является весьма общим. Мы не будем ограничиваться только аминокислотами в выборе возможных анализируемых веществ и хиральных реагентов. Пептиды и весь спектр важнейших лекарств, имеющих характеристические функциональные группы, могут быть также успешно исследованы.
Участники будут распространять информацию о результатах работы через строго рецензируемые журналы и путем представления их на конференциях высокого уровня. Российская лаборатория, участвующая в проекте, является одной из исследовательских баз Московского Физико-Технического Института(МФТИ) и Московского Государственного Университета. Студенты выполняют здесь дипломные работы, а аспиранты кандидатские диссертации. Над данным проектом будут работать два студента и два аспиранта МФТИ. Участие в исследованиях позволит им повысить уровень профессионального умения и приобрести дополнительные навыки необходимые для работы в международной исследовательской деятельности. Американская группа принадлежит к одному из крупнейших аналитических центров США и имеет давние традиции в масс - спектрометрии.
Реализация проекта принесет выгоду обеим участвующим группам.
Американские исследователи освоят метод изучения хиральных молекул и ионно-молекулярных реакций ассоциации, разработанный московской группой. Российские исследователи получат доступ к современному экспериментальному оборудованию, а также приобретут опыт работы в группах ученых, имеющих различные культурные
традиции и жизненный опыт. Финансовая поддержка проекта поможет сохранить инфраструктуру и коллектив сотрудников российской лаборатории.
Оборудование, используемое в проекте.
Московская лаборатория располагает масс-спектрометром ионного циклотронного резонанса с преобразованием Фурье с магнитом 4,7 Тесла и двумя вакуумными системами. Коммерческий масс-спектрометр с ионной ловушкой(LCQ, Finnigan, SanJose) будет использоваться американскими исследователями. Российский прибор был приобретен в 1983 году и будет усовершенствован с помощью электроспрея, расширяющего класс соединений, которые можно исследовать. Это усовершенствование важнейшее условие применения методик, описанных выше.
Координация проекта.
Как группа Николаева, так и группа Кукса выполнила значительную предварительную работу, имеющую непосредственное отношение к данному проекту. Совместная работа по распознаванию хиральности в системе аминокислота - Сu(II) в процессе, уже имеется публикация. Член группы Николаева, к. ф-м. н. Франкевич, провел один год в группе Кукса, работая над проектом, связанным с созданием ионной ловушки.
Высокая исследовательская активность сосредоточена вокруг масс-спектрометра ИЦР-ПФ в Москве и коммерческого LCQ спектрометра, а также ионных ловушек, сделанных по особому заказу в Западном Лафайетте.
Группы-участники будут тесно координировать свою деятельность. В частности, группа Кукса примет участие в модернизации московского спектрометра путем установки на него ионного источника, реализующего метод электрораспыления в вакуум. Исследователи обеих групп будут обмениваться визитами для проведения совместных экспериментов. Одна встреча в форме семинара будет проведена во время конференции Американского Общества
Масс-спектрометристов для интенсивного обмена информацией. Обмен информацией через электронные средства связи, уже хорошо налаженный между группами, позволит координировать эксперименты и осуществлять быстрый обмен результатами.
Для координации исследований мы планируем несколько обменных визитов. Двухнедельные визиты американских участников в 2000 и 2001 годах позволят им познакомиться с прибором, подходами и методами, используемыми московской группой.
Они также помогут в проведении экспериментов, использующих метод электрораспыления в вакуум. Во время второго визита будет подготовлена совместная публикация. В рамках проекта планируется два двухмесячных визита российских участников. Целью этих визитов является работа на оборудовании американской группы и выполнение квантово-химических расчетов на суперкомпьютере Университета Педью. Во время визита российские ученые будут исследовать влияние типа иона на стабильность хиральных комплексов с помощью метода электрораспыления в вакуум, а также влияние хиральности на диссоциацию комплексов с помощью источника с атмосферной ионизацией. Во время одного их запланированных визитов российский исследователь посетит конференцию Американского Общества Масс-спектрометристов(Чикаго,2001), на котором представит результаты, полученные в рамках проекта.
Российская и американская группы взаимно обогатят друг друга. Прибор в Москве имеет ионный источник с ионизацией электронами и полевой ионизацией, он также снабжен термическим экраном для предотвращения нагрева ячейки спектрометра. Это дает возможность работать в области низких температур и обнаруживать слабые хиральные эффекты в молекулярных взаимодействиях. Прибор, установленный в лаборатории американских участников, снабжен ионными источниками с электрораспылением в вакуум и с ионизацией при атмосферном давлении, которые позволяют получать широкий набор катионов и анионов различных молекулярных веществ. Использование метода электрораспыления в вакуум значительно облегчит исследование хиральности в больших молекулах и полимерах.
Список литературы
Badman, E. R., Johnson, R. C., Plass, W. R. & Cooks, R. G. (1998) Anal. Chem. 70, 4896-4901
Busch, K. L., Glish, G. L. & McLuckey S. A. (1988) Mass Spectrometry/Mass Spectrometry, Techniques and Applications of Tandem Mass Spectrometry. VCH Publishers Inc., New York
Calvin, M. (1969) Chemical Evolution: Molecular Evolution towards the Living. Oxford University Press, Oxford
Chyba, C. F. (1997) A left-handed solar system? Nature 389, 234-235
Cronin, J. R. & Pizzarello, S. (1997) Science 275, 951-955
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
