The object of research, development or design (in Russian) : Растущая область нанотехнологий привела к появлению наночастиц (NP) с разнообразными применениями, включая доставку лекарств и медицинскую визуализацию. Понимание взаимодействий между наночастицами и биологическими объектами, в частности белками крови человека, имеет первостепенное значение для оценки их биосовместимости. В этом исследовании используется моделирование молекулярной динамики, чтобы обеспечить беспрецедентное понимание сложной динамики и структурных изменений, происходящих на наноразмерной границе раздела между наночастицами и белками крови. Проясняя детали на молекулярном уровне, это исследование способствует всестороннему пониманию воздействия наночастиц на белки крови человека, облегчая обоснованный дизайн и использование наноматериалов в биомедицинских приложениях.

The object of research, development or design (in Kazakh) : Нанотехнологиялардың қарқынды дамуы дәрі жеткізу және медициналық бейнелеу сияқты әртүрлі қолданбаларға ие нанобөлшектердің (НБ) пайда болуына алып келді. Нанобөлшектер мен биологиялық объектілердің, әсіресе адам қанының ақуыздарының, өзара әрекеттесуін түсіну олардың биосыйымдылығын бағалау үшін аса маңызды. Бұл зерттеуде молекулалық динамика (МД) модельдеуі қолданылып, нанобөлшектер мен қан ақуыздары арасындағы наноөлшемді шекаралық аймақта жүретін күрделі динамикалық және құрылымдық өзгерістерді бұрын-соңды болмаған деңгейде түсінуге мүмкіндік береді. Молекулалық деңгейдегі өзара әрекеттесулердің егжей-тегжейін ашу арқылы бұл жұмыс нанобөлшектердің адам қаны ақуыздарына әсерін терең түсінуге және наноматериалдарды биомедициналық қолданбаларда ғылыми тұрғыдан негізделген жобалау мен пайдалануға жол ашады.

Aim of work (in Russian) : Цель проекта - использовать моделирование молекулярной динамики для исследования влияния наночастиц на белки крови человека. Проливая свет на сложные взаимодействия на молекулярном уровне, цель состоит в том, чтобы получить всестороннее представление о структурной динамике, конформационных изменениях и механизмах связывания, способствуя пониманию взаимодействий между наноматериалами и биологическими материалами.

Aim of work (in Kazakh) : Жобаның мақсаты – нанобөлшектердің адам қаны ақуыздарына әсерін зерттеу үшін молекулалық динамика (МД) модельдеуін қолдану. Молекулалық деңгейдегі күрделі өзара әрекеттесулерді анықтау арқылы жоба құрылымдық динамика, конформациялық өзгерістер және байланысу механизмдері туралы жан-жақты түсінік алуды көздейді. Бұл өз кезегінде наноматериалдар мен биологиялық материалдар арасындағы өзара әрекеттесулерді тереңірек түсінуге ықпал етеді.

Методы исследования (на русском) : В этом проекте представлен новый подход, основанный на использовании передовых методов молекулярно-динамического моделирования для изучения сложной динамики взаимодействия наночастиц с белками крови человека на молекулярном уровне. Инновационный аспект заключается в детальном изучении структурных изменений, конформационных перестроек и механизмов связывания, происходящих в ходе этих взаимодействий. Этот проект будет состоять из нескольких методов исследования, таких как обзор литературы, молекулярное моделирование с помощью методов молекулярной динамики (MD) и экспериментальные проверки в лаборатории нашего международного консультанта. В нашей работе для выполнения атомистического моделирования используется программное обеспечение Gromacs с силовым полем Amber99SB, выбранным на основе валидаций из литературы. Структуры NP будут создаваться с помощью веб-сайта с открытым исходным кодом, генератора входных данных для моделирования CHARMM-GUI. Учитывая цель этого исследования и ограничения размера блока моделирования, обычно используемого в исследованиях MD, максимальный размер NP, используемых в моделировании, будет ограничен несколькими нанометрами. При моделировании будут учитываться различные факторы, влияющие на NP-белковые взаимодействия, такие как размер NP, форма и поверхностный заряд, а также тип вовлеченных белков крови, чтобы обеспечить всестороннее понимание сложного взаимодействия между NP и белками крови

Методы исследования (на казахском) : Бұл жобада адам қанының ақуыздарымен нанобөлшектердің өзара әрекеттесу динамикасын молекулалық деңгейде зерттеу үшін молекулалық динамика (МД) модельдеудің заманауи әдістеріне негізделген жаңа тәсіл ұсынылады. Жобаның инновациялық қыры — осы өзара әрекеттесу барысында жүретін құрылымдық өзгерістерді, конформациялық қайта құруларды және байланысу механизмдерін егжей-тегжейлі зерттеуде. Жоба бірнеше зерттеу кезеңдерінен тұрады: әдеби шолу, молекулалық динамика әдістерін пайдалана отырып молекулалық модельдеу және халықаралық кеңесшіміздің зертханасында жүргізілетін эксперименттік тексерулер. Атомистік модельдеуді орындау үшін біздің жұмысымызда Gromacs бағдарламалық жасақтамасы қолданылады, ал күш өрісі ретінде әдебиеттегі валидацияларға негізделіп таңдалған Amber99SB пайдаланылады. Нанобөлшек құрылымдары ашық бастапқы кодты CHARMM-GUI веб-сайты арқылы, модельдеуге арналған кіріс деректерін генерациялау құралын қолдана отырып жасалады. Бұл зерттеудің мақсаты мен МД зерттеулерінде жиі қолданылатын модельдеу ұяшығының өлшем шектеулерін ескере отырып, модельдеуде қолданылатын нанобөлшектердің ең үлкен өлшемі бірнеше нанометрмен шектеледі. Модельдеу кезінде нанобөлшек–ақуыз өзара әрекеттесуіне әсер ететін әртүрлі факторлар — нанобөлшектің өлшемі, пішіні, беткі заряды және қан ақуыздарының түрлері ескеріліп, нанобөлшектер мен қан ақуыздары арасындағы күрделі өзара әрекеттесуді жан-жақты түсінуге мүмкіндік береді.

Obtained results and novelty (in Russian) : Наши МД-моделирования показали, что, хотя органические растворители будут активно взаимодействовать с субдоменами BSA, связанными с AuNP, молекулы воды имеют более высокую склонность к взаимодействию с субдоменами, расположенными несколько дальше от NP. В целом, такие специфические взаимодействия мономера белка с водой и молекулами органического растворителя могут способствовать частичному разворачиванию белка в присутствии AuNP при концентрации ACN 5–15 об.%. Более того, наиболее выраженный эффект наблюдался при концентрации ACN 15 об.%, что было связано с усилением взаимодействия белок-ACN в присутствии AuNP. Следовательно, в то время как органические растворители могут вызывать структурные изменения в белках при пониженной полярности растворителя, присутствие NP может изменять взаимодействия белок-растворитель, усиливая разворачивание белка и образование крупных межмолекулярных агрегатов. В целом, это комплексное экспериментальное и компьютерное исследование дает всестороннее представление о механизмах взаимодействия между белком, NP и органическим растворителем, связанных со структурными изменениями белка, необходимыми для разработки систем доставки лекарств с повышенной биосовместимостью и эффективностью

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Біздің МД модельдеулеріміз көрсеткендей, органикалық еріткіштер AuNP-мен байланысқан BSA субдомендерімен белсенді әрекеттескенімен, су молекулалары нанобөлшектен сәл алшақ орналасқан субдомендермен өзара әрекеттесуге жоғары бейімділікке ие. Жалпы, ақуыз мономерінің су және органикалық еріткіш молекулаларымен мұндай арнайы әрекеттесулері AuNP қатысуында 5–15 көлемдік % ACN концентрацияларында ақуыздың ішінара жазылуына ықпал етуі мүмкін. Ең айқын әсер 15 көлемдік % ACN кезінде байқалды, бұл AuNP болған жағдайда ақуыз–ACN өзара әрекеттесуінің күшеюімен байланысты болды. Демек, органикалық еріткіштер еріткіштің полярлығы төмендегенде ақуыз құрылымына өзгерістер енгізуі мүмкін болса, нанобөлшектердің болуы ақуыз–еріткіш өзара әрекеттесулерін өзгертіп, ақуыздың жазылуын және ірі аралықмолекулалық агрегаттардың түзілуін күшейтеді. Жалпы, бұл кешенді эксперименттік және есептеу зерттеуі ақуыз, нанобөлшек және органикалық еріткіш арасындағы өзара әрекеттесу механизмдері туралы жан-жақты түсінік береді, бұл биосыйымды және тиімді дәрі жеткізу жүйелерін әзірлеуге қажетті ақуыз құрылымдық өзгерістерін түсінуге мүмкіндік береді.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Применение моделирования снижает затраты на эксперименты и ускоряет выявление перспективных направлений для дальнейших исследований в сфере разработки безопасных медицинских нанотехнологий. Экономия достигается за счет сокращения числа экспериментов in vitro. Проект ориентирован на разработку более безопасных наноматериалов для медицины, снижая токсичность и минимизируя экологические риски. Долгосрочная цель — содействие патентоориентированным инновациям, которые могут привести к созданию интеллектуальной собственности и коммерциализации безопасных наноматериалов в медицине и биотехнологиях.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Модельдеуді қолдану эксперименттерге кететін шығындарды азайтып, қауіпсіз медициналық нанотехнологияларды әзірлеу саласында алдағы зерттеулер үшін перспективалы бағыттарды жылдам анықтауға мүмкіндік береді. Бұл үнемдеу in vitro эксперименттердің санын қысқарту арқылы жүзеге асады. Жоба медицина үшін қауіпсіз наноматериалдарды әзірлеуге, токсиктілікті азайтуға және экологиялық тәуекелдерді минимумға келтіруге бағытталған. Ұзақ мерзімді мақсат — патентке бағытталған инновацияларды қолдау, бұл медицина мен биотехнологияда қауіпсіз наноматериалдарды коммерцияландыруға және зияткерлік меншік құруға ықпал етуі мүмкін.

Level of implementation (in Russian) : Проект находится на стадии внедрения результатов в научные исследования и потенциально в методологию оценки нанотоксичности. Основные результаты моделирования уже опубликованы в рецензируемом журнале, что свидетельствует о частичном внедрении в научное сообщество. Практическое применение результатов (например, в токсикологических экспериментах или разработке безопасных наноматериалов) требует дальнейшей работы.

Level of implementation (in Kazakh) : Жоба нәтижелерін ғылыми зерттеулерге енгізу және потенциалды түрде нанотоксиктілікті бағалау әдістемесіне қолдану сатысында тұр. Модельдеу нәтижелерінің негізгі бөліктері рецензияланатын журналда жарияланған, бұл нәтижелердің ғылыми қоғамдастыққа ішінара енгізілгенін көрсетеді. Нәтижелерді тәжірибелік қолдану (мысалы, токсикологиялық эксперименттерде немесе қауіпсіз наноматериалдарды әзірлеуде) қосымша жұмыстарды қажет етеді.

Efficiency (in Russian) : Эффективность проекта заключается в получении новых знаний о взаимодействии наночастиц с белками крови, что важно для оценки безопасности наноматериалов. Применение молекулярно-динамическое моделирования для прогнозирования взаимодействий на молекулярном уровне экономит ресурсы по сравнению с экспериментальными методами. В итоге результаты проекта способствуют разработке более безопасных наноматериалов и снижению рисков для здоровья человека.

Efficiency (in Kazakh) : Жобаның тиімділігі нанобөлшектердің қан ақуыздарымен өзара әрекеттесуін зерттеу арқылы жаңа білім алуында жатыр, бұл наноматериалдардың қауіпсіздігін бағалауда маңызды. Молекулалық-динамикалық модельдеуді қолдану арқылы өзара әрекеттесулерді молекулярлық деңгейде алдын ала болжауға болады, бұл эксперименттік әдістерге қарағанда ресурстарды үнемдейді. Соңында жобаның нәтижелері қауіпсіз наноматериалдарды әзірлеуге және адам денсаулығына қауіп-қатерді азайтуға ықпал етеді.

Field of application (in Russian) : Понимание взаимодействий между наночастицами и белками крови имеет решающее значение не только для разработки более безопасных наномедицинских приложений, но и для раскрытия потенциальных биологических эффектов NP. Поскольку NP продолжают играть решающую роль в диагностике, доставке лекарств и визуализации, детальное понимание их взаимодействия с белками крови становится необходимым условием для продвижения рубежей наномедицины. Полученные результаты могут способствовать разработке биосовместимых и эффективных наномедицинских решений.

Field of application (in Kazakh) : Нанобөлшектер мен қаны ақуыздарының өзара әрекеттесуін түсіну тек қауіпсіз наномедициналық қолданбаларды әзірлеу үшін ғана емес, сонымен қатар NP-дің потенциалды биологиялық әсерлерін ашу үшін де шешуші мәнге ие. NP диагностикалау, дәрі жеткізу және бейнелеу саласында маңызды рөл атқаруды жалғастырып отырғандықтан, олардың қаны ақуыздарымен өзара әрекеттесуін егжей-тегжейлі түсіну наномедицинадағы алдағы жетістіктерді ілгерілету үшін маңызды шарт болып табылады. Алынған нәтижелер биосыйымды және тиімді наномедициналық шешімдерді әзірлеуге үлес қоса алады.