C момента разработки Фредериком Сэнгером и его коллегами революционного метода секвенирования ДНК прошло несколько десятилетий. Это исследование дало толчок усовершенствованию новых методов, которые открыли большие возможности для недорогого и быстрого секвенирования ДНК. После проекта "Геном человека" временной интервал между технологиями секвенирования начал сокращаться, в то время как объем научных знаний продолжал расти в геометрической прогрессии. Вслед за секвенированием Сэнгера, рассматриваемом как первое поколение, последовательно в практику были введены новые поколения секвенирования ДНК. Развитие технологий секвенирования следующего поколения (NGS) внесло существенный вклад в эту тенденцию за счет снижения затрат и получения массивных данных секвенирования. К настоящему времени выделяют три поколения технологий секвенирования.
Секвенирование второго поколения, которое в настоящее время является наиболее часто используемой технологией NGS, состоит из этапов подготовки библиотеки, амплификации и секвенирования, в то время как при секвенировании третьего поколения отдельные нуклеиновые кислоты секвенируются напрямую, чтобы избежать систематических ошибок и иметь более высокую пропускную способность. Развитие новых поколений секвенирования позволило преодолеть ограничения традиционных методов секвенирования ДНК и нашло применение в широком спектре приложений молекулярной биологии.
С другой стороны, с развитием технологий следующих поколений возникает множество технических проблем, которые необходимо глубоко анализировать и решать. Каждое поколение и платформа секвенирования в силу своего методологического подхода имеет характерные преимущества и недостатки, которые определяют пригодность для тех или иных приложений. Таким образом, оценка этих характеристик, ограничений и потенциальных приложений помогает сформировать направления дальнейших исследований технологий секвенирования.

 
Кл. сл.: секвенирование нуклеиновых кислот, исследования генома, поколения технологий секвенирования ДНК, направления исследований технологий секвенирования

Институт аналитического приборостроения РАН, Санкт-Петербург
Контакты: Бородинов Андрей Геннадьевич, borodinov@gmail.com

 
Материал поступил в редакцию 27.10.2020

Методами термоформования и герметизации специальными пленками для ПЦР изготовлены микрочипы из поликарбоната и полипропилена. Работоспособность микрочипов продемонстрирована путем проведения ПЦР-РВ на тест-объекте. Полученные микрочипы из поликарбоната и полипропилена выдерживают хранение при отрицательных температурах (–40 C).

 
Кл. сл.: микрочип, термопласт, поликарбонат, полипропилен, полимеразная цепная реакция в реальном времени, оптическое детектирование

Институт аналитического приборостроения РАН, Санкт-Петербург
Контакты: Есикова Надежда Александровна, elpis-san@yandex.ru

 
Материал поступил в редакцию 26.10.2020

В настоящей работе рассматривается возможность электрораспыления на поверхность жидкости с целью накопления продуктов реакций, протекающих в микро- и нанокаплях факела электрораспыления. Для целей исследования была изготовлена экспериментальная установка. Стабильный режим электрораспыления водно-спиртовой смеси (4:1) на жидкий электрод, состоящий из аналогичной смеси, без использования потока спутного газа был получен при напряжении распыления U не менее 4 кВ и расстоянии между распылительной иглой и поверхностью жидкости R не более 15 мм. Ток распыления возрастал при уменьшении расстояния между распылительной иглой и поверхностью жидкого электрода и увеличении напряжения распыления. При использовании потока спутного газа был получен стабильный режим электрораспыления реакционной смеси, состоящей из 4 мл смеси ацетонитрила и 0.2 %-го раствора муравьиной кислоты в воде (1:1), 0.5 мл анилина и 0.5 мл ацетона, на поверхность жидкого электрода. Жидкий электрод – смесь 6 мл ацетонитрила и 6 мл 0.2 %-го раствора муравьиной кислоты в воде либо смесь 6 мл ацетонитрила и 6 мл воды при следующих значениях параметров работы экспериментальной установки: скорость подачи распыляемого раствора Q_р = 100 мкл/мин, напряжение распыления U = 3.2 кВ, расстояние между поверхностью жидкого электрода и распылительной иглой R = 35 мм. Максимальная скорость потока спутного газа (до начала разбрызгивания жидкого электрода) составляла 2 л/мин. При использовании указанных значений параметров работы экспериментальной установки в жидком электроде накапливались соединения, представляющие собой продукты реакции компонентов распыляемой реакционной смеси между собой, и непрореагировавшие вещества, часть из которых была обнаружена спектрофотометрически.

 
Кл. сл.: электрораспылительная ионизация, факел электроспрея, микрокапли, химические реакции, жидкий электрод

Институт аналитического приборостроения РАН, Санкт-Петербург (Кулешов Д.О. , Галль Л.Н.)
Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург (Громов И.А, Галль Н.Р.)
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
(Алексеюк Е.Н., Соловьева А.В.)
Контакты: Кулешов Денис Олегович, hellchemist@yandex.ru

 
Материал поступил в редакцию 4.11.2020

В обзоре проанализированы два подхода к описанию поляризации дисперсных систем при приложении, в общем случае, переменного электрического поля. Рассмотрены модели поляризации Трухана и Духина–Шилова. В результате проведенного обзора следует вывод о том, что наиболее предпочтительной моделью, позволяющей существенно нарастить скорость электрофореза дисперсной фазы, является модель Духина–Шилова, при реализации которой возможно появление гигантской дисперсии диэлектрической проницаемости гетерогенной дисперсной системы при выполнении условия наличия тонкого двойного слоя вокруг непроводящих дисперсных частиц в проводящей дисперсионной среде.

 
Кл. сл.: диэлектрическая проницаемость, гигантская дисперсия диэлектрической проницаемости, электрофорез, приближение тонкого двойного слоя, гетерогенная среда, поляризация Максвелла–Вагнера, дисперсная система

Институт аналитического приборостроения РАН, Санкт-Петербург
Контакты: Шарфарец Борис Пинкусович, sharb@mail.ru

 
Материал поступил в редакцию 28.08.2020

Рассмотрена гидродинамика электрофореза при одновременном воздействии постоянного и переменного электрических полей. Показано, что при совмещении постоянного и переменного внешних полей происходит перекачка энергии постоянного электрического поля в переменное гидродинамическое поле. Приведен пример дисперсной среды, в которой может возникнуть гигантская дисперсия диэлектрической проницаемости, что в свою очередь может способствовать повышению суммарной скорости электрофореза. Приведены аналогии поведения рассмотренной дисперсной среды с поведением электроакустического преобразователя, основанного на применении электрокинетических явлений.

 
Кл. сл.: электрофорез, электрическое поле, дисперсная частица, дисперсная среда, переменные течения, стационарные течения, уравнение Навье–Стокса

Институт аналитического приборостроения РАН, Санкт-Петербург
Контакты: Шарфарец Борис Пинкусович, sharb@mail.ru

 
Материал поступил в редакцию 22.09.2020

Разработаны и синтезированы чувствительные к аммиаку материалы на основе диоксида олова. Произведена оценка степени дефектности структуры, исследованы кислотно-основные центры поверхности синтезированных материалов индикаторным методом. Установлена и проанализирована взаимосвязь хемосорбционных свойств синтезированных газочувствительных слоев сенсоров (газовый отклик на концентрационное воздействие аммиака) и структуры материала датчика. Новизна исследования заключается в представленном в работе комплексном подходе к созданию, разработке и изготовлению сенсоров на аммиак путем синтеза материала с наперед заданными свойствами с использованием сразу нескольких методов модернизации поверхности.

 
Кл. сл.: газоанализатор, полупроводниковый сенсор, детектирование аммиака, хемосорбция, дефектная структура, рентгеноструктурный анализ

АО "Научно-производственное объединение  "ПРИБОР", Санкт-Петербур
(Дуйкова М.В., Шконда С.Э.)
Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург
(Казаков С.А., Гревцев М.А.)
Контакты: Дуйкова Маргарита Вадимовна, mduykova@bk.ru

 
Материал поступил в редакцию 18.09.2020

В ряде применений интерферометра Майкельсона, в частности при его использовании в лазерном резонаторе, необходима высокая точность стабилизации фаз пучков, распространяющихся в его оптических плечах. В настоящей работе экспериментально исследована долговременная стабильность нескольких конструктивных решений и выбран оптимальный вариант интерферометра для применения в качестве составного резонаторного зеркала с управляемым коэффициентом отражения для генерации ультракоротких лазерных импульсов.

 
Кл. сл.: интерферометр Майкельсона (ИМ), разность оптических длин плеч (РОДП), стабилизация, случайные и систематические флуктуации интенсивности излучения

Федеральное государственное автономное научное учреждение
"Центральный научно-исследователь­ский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики", Санкт-Петербург
Контакты: Горячкин Дмитрий Алексеевич, d.goryachkin@rtc.ru

 
Материал поступил в редакцию 15.10.2020

Экспериментально определен вклад газового потока в транспортировку ионного тока из атмосферы в ближнюю к соплу форвакуумную область интерфейса. Получены экспериментальные вольт-амперные характеристики ионного потока, увлекаемого газодинамическим течением за сопло. Показано, что доля ионного тока, проходящего за сопло под воздействием газового потока, может быть увеличена в несколько раз по отношению к величине тока, обусловленной только экстракцией электрическим полем. Проведено моделирование процесса движения ионов в газе для условий, близких к экспериментальным.

 
Кл. сл.: источник ионов, газодинамическое течение, сопло, транспортировка ионов при высоком давлении газа

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (Куприй П.А.)
Институт аналитического приборостроения РАН, Санкт-Петербург
(Мурадымов М.З., Краснов Н.В., Курнин И.В., Арсеньев А.Н.)
Контакты: Краснов Николай Васильевич, krasnov@alpha-ms.com

 
Материал поступил в редакцию 28.10.2020

В работе изучаются возможности применения газового масс-спектрометра в составе диагностического комплекса, позволяющего оценить эффективность динамических постуральных воздействий с использованием поворотного (механургического) стола. Анализ получаемых при этом данных о динамике компонентов выдыхаемого воздуха пациентов позволяют существенно дополнить их индивидуальную диагностическую карту.

 
Кл. сл.: масс-спектрометрия, анализ выдыхаемого воздуха, постуральные воздействия, механургический стол

Институт аналитического приборостроения РАН, Санкт-Петербург (Кузьмин А.Г., Титов Ю.А.)
Институт экспериментальной медицины, Санкт-Петербург (Суворов Н.Б., Куропатенко М.В.)
Контакты: Кузьмин Алексей Георгиевич, agqz55@rambler.ru

 
Материал поступил в редакцию 09.10.2020

Данная работа является развитием исследований, опубликованных в журнале "Научное приборостроение" № 1, 2019. В сравнении с указанной статьей в данной работе расширен литературный обзор, впервые разработан и апробирован алгоритм расчета вероятности заболеваний. Приводятся результаты обработки данных больных, находящихся на лечении в двух онкологических клиниках Расчет вероятности заболевания по данным масс-спектрометрического анализа выдыхаемого воздуха основан на определении принадлежности масс-спектра тестируемого больного соответствующей контрольной группе. Каждая контрольная группа формируются путем набора массива спектров не менее десяти пациентов с одним и тем же заболеванием. Диагностика выполняется путем преобразования матрицы спектров контрольной группы и спектра тестируемого больного в пространство главных компонент. Вероятность заболевания, определяется по евклидову расстоянию координат больного от центроиды контрольной группы в многомерном пространстве главных компонент.

 
Кл. сл.: экспресс-диагностика заболевания, метод главных компонент, многомерная плотность вероятности, обработка многомерных данных

Институт аналитического приборостроения РАН, Санкт-Петербург
(Новиков Л.В., Манойлов В.В., Кузьмин А.Г., Титов Ю.А., Заруцкий И.В.)
Санкт-Петербургский клинический научно-практический центр специализированных видов медицинской помощи (онкологический) (Нефедов А.О., Нефедова А.В.)
Научно-исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Петрова Минздрава России (Арсеньев А.И.)
Контакты: Манойлов Владимир Владимирович, manoilov_vv@mail.ru

 
Материал поступил в редакцию 15.10.2020

В ходе реализации проекта создан макет диагностической оптической системы неинвазивного контроля кислородного о беспечения тканей человека, основанный на многоканальном оптическом анализаторе спектров с рабочими длинами волн в диапазоне 450—650 нм. В результате экспериментальных исследований было показано, что каждый испытуемый имеет свой индивидуальный, воспроизводимый "образ" кислородного статуса. Математический анализ полученных "образов" кислородного состояния тканей испытуемых позволил выделить группы испытуемых с различными компенсаторно-приспособительными реакциями на функциональную нагрузку. Результаты исследования подтверждают эффективность предложенного метода оценки кислородного обеспечения тканей человека и перспективы его использования в практической медицине.

 
Кл. сл.: спектрофотометрия, неинвазивный метод диагностики, кислородное обеспечение тканей, оптическая система, функциональное состояние

Институт аналитического приборостроения РАН, Санкт-Петербург
(Зайцева А.Ю., Мазинг М.С., Кисляков Ю.Я.)
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (Мазинг М.С.)
Контакты: Зайцева Анна Юрьевна, anna@da-24.ru

 
Материал поступил в редакцию 30.10.2020

Предложен неинвазивный метод анализа кислородного обеспечения тканей человека с применением методов математической обработки многомерных данных, имеющий важное диагностическое значение. В результате экспериментальных исследований с участием 10 испытуемых при помощи неинвазивной оптической обучаемой диагностической системы были проведены измерения с целью получения массива информации в условных единицах многоканального оптического анализатора видимого диапазона спектров. Полученные результаты математической обработки экспериментальных данных показывают, что предложенная методика является эффективной и может найти применение в практической медико-биологической экспресс-диагностике.

 
Кл. сл.: оптическая система, мультисенсорные системы, оценка функционального состояния, неинвазивный метод диагностики

Институт аналитического приборостроения РАН, Санкт-Петербург
(Зайцева А.Ю., Кисляков Ю.Я., Мазинг М.С.)
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
(Мазинг М.С., Давыдов В.В.)
Всероссийский научно-исследовательский институт фитопатологии, Московская обл. (Давыдов В.В.)
Контакты: Зайцева Анна Юрьевна, anna@da-24.ru

 
Материал поступил в редакцию 16.10.2020

 
 НОМЕР 1 (80 c.)
  ФИЗИКА ПРИБОРОСТРОЕНИЯ (c. 3–38)
  СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ПРИБОРОВ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ МЕТОДИК (c. 39–67)
  МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ И МОДЕЛИРОВАНИЕ В ПРИБОРОСТРОЕНИИ (c. 68–79)
  ОТ РЕДАКЦИИ   Ушел из жизни Валерий Эдуардович Птицын (80)

 
 НОМЕР 2 (76 c.)
  ПРИБОРОСТРОЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЙ БИОЛОГИИ (c. 3–32)
  ФИЗИКА ПРИБОРОСТРОЕНИЯ (c. 33–50)
  МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ И МОДЕЛИРОВАНИЕ В ПРИБОРОСТРОЕНИИ (c. 51–60)
  ИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И УПРАВЛЕНИЕ (c. 61–75)

 
 НОМЕР 3 (76 c.)
  ФИЗИКА ПРИБОРОСТРОЕНИЯ (c. 3–18)
  ПРИБОРОСТРОЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЙ БИОЛОГИИ (c. 19–48)
  ИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И УПРАВЛЕНИЕ (c. 49–76)

 
 НОМЕР 4 (128 c.)
  ПРИБОРОСТРОЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЙ БИОЛОГИИ (c. 3–38)
  ФИЗИКА ПРИБОРОСТРОЕНИЯ (c. 39–88)
  ПРИБОРОСТРОЕНИЕ ДЛЯ БИОЛОГИИ И МЕДИЦИНЫ (c. 89–118)