Исследование применения пьезоактуаторов в технологии низкотемпературного консервирования репродуктивных клеток рыб с интеллектуальным управлением процесса замораживания

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 21-16-00118

НазваниеИсследование применения пьезоактуаторов в технологии низкотемпературного консервирования репродуктивных клеток рыб с интеллектуальным управлением процесса замораживания

Руководитель Пономарева Елена Николаевна, Доктор биологических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" , Ростовская обл

Конкурс №55 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 06 - Сельскохозяйственные науки; 06-204 - Животноводство

Ключевые слова криоконсервация, акустическо-механическое воздействие, высокоинтенсивные криотехнологии, репродуктивные клетки рыб

Код ГРНТИ69.25.14

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Научная проблема, на решение которой направлен проект состоит в получение новых фундаментальных знаний и принципов в решении проблемы сохранения репродуктивных клеток рыб, расширяющих познания в сфере сельскохозяйственных наук (06) применительно к аквакультуре, необходимых для разработки новых технологий и методик, повышающих сохранность этих объектов в естественной среде обитания, позволяющих формировать высокопродуктивные маточные стада в аквабиокультуре для прогресса сельскохозяйственного сектора. Проект содержит фундаментальную физико-математическую составляющую, ориентированную на создание теоретических моделей воздействия акустическо-механических полей на процессы криоконсервации; мощную алгоритмическую составляющую проекта, заключающуюся в создании компьютерных моделей воздействия акустическо-механического воздействия на процессы криоконсервации; включает в себя важную программную составляющую проекта, заключающуюся в разработке компьютерных программ и компьютерных конечно-элементных моделей процесса криоконсервации. Также проект основан на вычислительной экспериментальной составляющей проекта, заключающейся в проведении численных экспериментов, в том числе оптимизационных и на лабораторной экспериментальной составляющей проекта, заключающейся в ориентации моделей и методов компьютерного моделирования на практическое применение при низкотемпературном консервировании. Новизна исследований, обусловлена тем, что впервые в технологии криоконсервации репродуктивных клеток рыб будет применяться акустико-механическое воздействие на замораживаемый материал, что позволит увеличить сохранность клеток во время двойного температурного шока. В рамках реализации проекта будут получены новые принципиальные результаты, имеющие как фундаментальное, так и прикладное значение. Впервые будут созданы теоретические механические модели акустическо-механического воздействия на процессы криоконсервации, создана компьютерная модель его воздействия на процессы криоконсервации, разработана компьютерные программы и компьютерные конечно-элементные модели воздействия акустическо-механического воздействия на процессы криоконсервации. Также будет впервые разработан модуль интеллектуального управления процессом пробоподготовки к замораживанию с применением пьезоактуаторов. Это позволит существенно повысить воспроизводимость результатов работ по криоконсервации, внесет дополнительный вклад в развитие фундаментальных представлений о процессе замораживания клеток и существенно повысит качество дефрострированного материала. Значимость и актуальность использования электрофизических воздействий при низкотемпературном консервировании заключается в том, что это новое современное научное направление исследования процесса низкотемпературного консервирования репродуктивных клеток рыб, направлено на совершенствование глобальной проблемы сохранения видов и обеспечения продовольственной безопасности в масштабах всего человечества. Применение нового методологического подхода к методам длительного сохранения при низких температурах генетического и репродуктивного материала гидробионтов с применением акустико-механического воздействия и интеллектуального модуля управления, открывает большие возможности для создания новых экономически эффективных биотехнологий, позволяющих сделать переход к аквахозяйствам нового типа, повысить стабильность аквакультуры в целом, сделать более результативными природоохранные мероприятия по спасению редких и исчезающих видов.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Е.Н. Пономарёва, А.Н. Соловьев, А.А. Матросов, В.А. Чебаненко, Д.А. Нижник, А.А. Егорова, А.А. Красильникова МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ АКУСТИЧЕСКОГО ПОЛЯ ДЛЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА РЕПРОДУКТИВНЫЕ КЛЕТКИ РЫБ В КРИОЗАЩИТНОМ РАСТВОРЕ ПРИ ЭКВИЛИБРАЦИИ Биофизика (год публикации - 2022)

2. Aнгелина Фирсова, Елена Пономарева, Александра Красильникова, Мария Белая Study of the properties of the ovarian fluid of the Russian sturgeon (Acipenser gueldenstaedtii Brandt, 1833) during freezing IOP Conference Series: Earth and Environmental Science (EES) (год публикации - 2021)

3. Пономарева Е.Н., Осипова В.П., Коляда М.Н., Белая М.М., Красильникова А.А. The effectiveness of using lipid- and water-soluble analogues of vitamin e as antioxidant protectors for cryopreservation of sperm of sterlet (Acipenser ruthenus) and russian sturgeon (Acipenser gueldenstaedtii) E3S Web of Conferences, 363, 03069 (год публикации - 2022)
10.1051/e3sconf/202236303069

4. ПОНОМАРЕВА Е.Н., КРАСИЛЬНИКОВА А.А., БЕЛАЯ М.М., КОВАЛЕНКО М.В. СОХРАНЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ МЕТОДАМИ КРИОКОНСЕРВАЦИИ: ОПЫТ ЮЖНОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА РАН МОРСКОЙ БИОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, T.7., № 3, c. 80-87 (год публикации - 2022)

5. ПОНОМАРЕВА Е.Н., БЕЛАЯ М.М., ФИРСОВА А.В., КРАСИЛЬНИКОВА А.А. ВЛИЯНИЕ АКУСТИКО-МЕХАНИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА РЕПРОДУКТИВНЫЕ КАЧЕСТВА СПЕРМЫ ОСЕТРОВЫХ РЫБ ПРИ КРИОКОНСЕРВАЦИИ ДОКЛАДЫ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК. НАУКИ О ЖИЗНИ, Т. 505, №1, С.314-317 (год публикации - 2022)
10.31857/S2686738922040126

6. Пономарева Е.Н., Фирсова А.В., Красильникова А.А., Коваленко М.В., Рудой Д.В. Acoustic-mechanical effect on the sperm of sturgeon fish using piezoactuators E3S Web of Conferences, 363, 03020 (год публикации - 2022)
10.1051/e3sconf/202236303020

7. Пономарева Е.Н., Фирсова А.В., Коваленко М.В., Половинкина М., Кузов А.А., Александрова У.С., Пахомов В.И. APPLICATION OF PIEZOACTUATORS IN THE TECHNOLOGY OF LOW-TEMPERATURE PRESERVATION OF FISH REPRODUCTIVE CELLS E3S Web of Conferences, 381, 01074 (год публикации - 2023)
10.1051/e3sconf/202338101074

8. Пономарева Е.Н.,Фирсова А.В., Кузов А.А., Корчунов А.А., Коваленко М.В., Рудой Д.В. Investigation of ice particle formation points during fish sperm cryopreservation E3S Web of Conferences, 431, 01042 (год публикации - 2023)
10.1051/e3sconf/202343101042

9. Матровов А.А,, Соловьев А.Н., Серебрянная И., Пустовалова О., Нижник Д. Modelling of phase transitions in the process of cryopreservation of biological material Physics and Mechanics of New Materials and Their Application (год публикации - 2024)

10. Пономарева Е.Н., Матросов А.А. Коваленко М.В., Рудой Д.В., Пахомов В.И. Low-temperature preservation of sterlet reproductive cells (Acipenser ruthenus Linnaeus, 1758) by the acoustic-mechanical influence method E3S Web of Conferences (год публикации - 2023)

11. Матросов А.А., Нижник Д.А., Пахомов В.И., Соловьев А. Н. Diffusion of Cryoprotectant Through the Membrane of Reproductive Cells During Equilibration Physics and Mechanics of New Materials and Their Applications, P. 508-514 (год публикации - 2023)

Публикации