homyrouz.ru — Банкетный зал Хоми Роуз

{{article.content_lang.display}}

{{l10n_strings.AUTHOR_TOOLTIP_TEXT}}

Фьюжн.

что такое фьюжн подробно, особенности и история возникновения. Примеры дизайна в стиле фьюжн

Фьюжн, или фьюжен (от английского fusion — «слияние») — стиль дизайна интерьера, для которого характерно гармоничное сочетание идей из совершенно разных стилей. Фьюжн не имеет четких границ и правил, его последователи нередко нарушают традиционные дизайнерские стереотипы и совмещают необычные элементы в любых пропорциях.

Фьюжн часто выходит за рамки привычного интерьера и искусно объединяет в единое целое различные культуры, технологии и формы. Это могут быть этнические мотивы и классические предметы декора, современная бытовая техника и уютный домашний камин, старинный диван и ультрамодный журнальный столик.

Характерные особенности стиля фьюжн

Фьюжн — не единственный стиль, в котором при планировании интерьера помещения допускается смешивание разнообразных элементов из других стилей. Аналогичный художественный подход применяется также для эклектики и китча, но в иных пропорциях.

Эклектика — самый умеренный вариант сочетания цвета, материалов, фактуры и прочих элементов. Она обычно объединяет родственные стили, в которых есть много общего. Например, барокко и рококо или хайтек и минимализм. В эклектике всегда ощущается некая сдержанность, художник осторожно сочетает цветовые оттенки и материалы.

Китч — это, напротив, максимально агрессивный и скандальный вариант смешения стилей. В нем чувствуется дух бунтарства и глубокая ирония, цветовой диссонанс и вызов окружающим. Китч олицетворяет беспорядок и насмехается над опостылевшими традициями.

Фьюжн — это «золотая середина» между эклектикой и китчем. В нем уже присутствует ярко выраженная экзотика, но еще нет места стилевому нигилизму. Фьюжн умело балансирует на грани дозволенного и неприемлемого, этим он и привлекает миллионы людей во всем мире.

Фьюжн — это всегда нестандартное решение дизайнера, обладающего вкусом и чувством меры. Хотя в этом стиле отсутствуют строгие ограничения, но его важные составляющие можно без труда определить визуально:

• По яркой и насыщенной цветовой гамме. Художники отдают предпочтение оранжевым, сиреневым, малиновым, зеленым и бирюзовым оттенкам. Приветствуется контрастность обстановки, в которой темная мебель размещена на фоне светлой отделки стен и пола.
• По смелому сочетанию совершенно разных материалов. Здесь фантазия дизайнеров практически не ограничена ничем. Пластиковые стулья могут находиться рядом с дорогой мебелью из элитного дерева, а шерстяной разноцветный ковер — украшать пол из строгого ламината.
• По умелому объединению нескольких фактур. В этом стиле керамика искусно сочетается с текстилем, натуральный камень столешницы с кирпичной кладкой стены, а грубая циновка на полу с мягкими восточными подушками на диване.

Фьюжн не приемлет разделение общего пространства на отдельные зоны, он идеально подходит для габаритных залов и помещений. А для подчеркивания индивидуальности интерьера дизайнеры часто дополняют его оригинальными узорами:

• рисунками на этническую тематику;
• зигзагами и геометрическими фигурами;
• цветочными орнаментами;
• анималистическими изображениями.

Своеобразный фьюжн нравится творческим людям, которые ценят свободу и индивидуальность. Он стирает стереотипы и подчеркивает креативность не только дизайнера, но и владельца квартиры или частного дома.

История стиля фьюжн

Фьюжн относится к группе современных стилей дизайна интерьера, поэтому его история весьма коротка. Предпосылки создания стиля появились в 70-х годах ХХ века, когда представители самых разных профессий начали смело смешивать традиции разных культур. Например, музыканты включали в джазовые композиции народные мелодии, а повара предлагали посетителям ресторана попробовать традиционные блюда одной кухни с экзотическим соусом другой.

Дизайнеры художественного оформления помещений также поддались этому новому влиянию. В 1980-х гг. появились первые попытки смешения разных стилей в интерьере, и они были очень своевременными. Многих людей не устраивали не только классические или этнические, но и чересчур революционные современные стили дизайна интерьера. Поэтому идея их умелого объединения пришлась по вкусу сначала американцам, а затем быстро распространилась по всему миру.

В течение прошедших 40 лет фьюжн неизменно оставался одним из лидеров среди стилей дизайна интерьера. В наступившем XXI веке он востребован в разных странах мира и абсолютно не намерен терять завоеванные позиции под натиском «конкурентов».

На портале Very Important Lot каждый посетитель может принять участие в аукционах искусства и приобрести уникальные шедевры мировой культуры. Наш сайт также дарит всем желающим уникальную возможность напрямую купить картины и мебель у современных художников, которые идеально подойдут, если вы планируете обставить интерьер в стиле фьюжн.

что это за стиль, дизайн гостиной, спальни в квартира

Одним из наиболее запоминающихся современных стилей интерьера по праву можно считать фьюжн. Данное направление отличается яркостью и стремлением к самовыражению. В нём нет каких-либо значительных ограничений или правил. Фьюжн позволяет сочетать любые стилевые элементы и создавать из них что-то новое. За счёт своей гибкости и стремления к максимальному комфорту этот стиль по сей день остаётся одним из популярнейших во всём мире.

История развития направления

Название “фьюжн” происходит от английского слова «fusion», что означает слияние или смешение.

Фьюжн, как обособленный стиль, возник в результате пересечения разных течений и культурных особенностей. Изначально направление проявило себя в музыке. Так в результате слияния европейского и африканского исполнительского искусства в 70-х годах прошлого века появился популярный поныне джаз.

Позднее, к началу 90-х фьюжн стал применяться в ресторанном искусстве. Однако дикие смешения солёного и сладкого и переплетение европейской и азиатской кухонь пришлись по вкусу немногим гурманам. Наибольший размах фьюжн получил в дизайне интерьеров.

Родиной этого стиля принято считать США.

Американские дизайнеры первые начали экспериментировать с объединением противоположных на первый взгляд элементов. Позже стиль стал активно использоваться в Германии, Франции и других европейских странах. В начале 90-х в уставшую от авангарда и бесконечных стилистических ограничений Европу хлынул поток экзотических украшений и вещей из Африки, Азии и Латинской Америки.

Так в минималистичных европейских домах вместе со стеклянными столиками стали появляться леопардовые шкуры и глиняные статуэтки. Стиль фьюжн дал возможность сочетать в рамках одного помещения абсолютно разноплановые вещи. Это направление зачастую относят не к архитектурному, а к дизайнерском стилю.

Современное течение

В наши дни стиль фьюжн является одним из наиболее прогрессивных и смелых. К данному направлению нередко прибегают решительные неординарные люди с хорошим чувством вкуса.

Фьюжн не просто позволяет объединить любые разноплановые вещи, он создаёт условия, при которых подобное объединение будет уместным. Этот стиль активно используется во всём мире, в том числе и в России.

В отечественные дома фьюжн стал проникать в начале 90-х, когда рухнувший железный занавес открыл свободный доступ граждан к любым заграничным вещам. В страну хлынули потоки замысловатых диковинных статуэток, светильников, мебели. Фьюжн же давал возможность объединить имеющийся классический интерьер с любыми заграничными ноу-хау. Например объединить стили Эклектика и Хай – Тек.

На сегодняшний день фьюжн нередко применяется для обустройства ресторанов, отелей или баров. Это направление позволяет создать наиболее уютную и запоминающуюся атмосферу без нужды придерживаться каких-либо жёстких канонов.

Интерьер

Интерьер в стиле фьюжн даёт максимальную свободу действий, позволяет сочетать любые материалы и цвета. Однако, не смотря на кажущуюся вседозволенность, здесь тоже имеются свои каноны.

Основным в подобном интерьере является подержание логики построения коллажа и борьба с минимализмом.

Фьюжн позволяет использовать любые материалы и цвета, однако, все они должны органично между собой сочетаться в едином пространстве.

Направление предполагает гармоничное соседство взаимоисключающих элементов и вещей. Для создания такого интерьера требуется немало решительности и тонкий вкус, чтобы не перегрузить комнату ненужными элементами и суметь объединить все вещи в единую композицию. Зачастую делается это за счёт сочетания фактур и текстиля.

Ещё одним важным элементом фьюжн является освещение. Свет нередко используют для создания особого настроения и зонирования помещения. Так в комнате может находиться большое число всевозможных светильников и ламп, применяться так называемое точечное освещение. Светильники могут разниться по форме и стилю.

Цветовая гамма

Стиль фьюжн основывается на свободном применении любых оттенков. Главное требование к цветам – они не должны быть скучными. Пастельные или нейтральные краски для этого стиля не свойственны, а наоборот, применяются зачастую насыщенные ярки тона, хорошо между собой гармонирующие. Это могут быть сочетания малинового, золотого, бирюзового, зелёного или более тёплые оттенки красного, оранжевого, желтого, в сочетании с чёрным и чернильно-синим. Однако и здесь нужно знать меру и не переборщить.

Материалы

Фьюжн позволяет использовать любые приглянувшиеся вам материалы. Данный стиль предполагает, что все предметы и вещи должны гармонично сочетаться и быть максимально комфортными. Для чего особое внимание следует уделить фактурам. Лучше отказаться от использования холодных глянцевых и скользких поверхностей и отдать предпочтение более тёплым шелковистым и шероховатым поверхностям. Наилучшим вариантом будет применение натуральных материалов – камня, глины, шкур животных или их имитации, дерева различных пород, позолоченных или серебристых покрытий и большого количества текстиля. Это могут быть всевозможные занавески подушки, драпировки или обивки.

Полы и стены

Как и при выборе цветов, фьюжн предоставляет значительную свободу в выборе способов и материалов для отделки комнат. В данном направлении стены зачастую используют не только в качестве перегородок, но и для зонирования комнат. Они могут быть окрашены в различные цвета или их сочетания, отделаны камнем или деревом. Нередко используют и фактурную штукатурку, обои с нейтральным рисунком (в данном случае основной акцент делается на сочетании цветов).

Что касается отделки пола, то наиболее распространённым и удобным вариантом является ламинат или деревянный паркет.

В спальне или гостиной можно постелить ковёр с длинным ворсом ярких или же наоборот, нейтральных цветов.

Потолки нередко окрашивают. В последние годы популярными стали навесные потолки и фотопотолки.

В целом отделка комнат в стиле фьюжн – это, прежде всего, эксперимент с фактурами и цветами, где у хозяина имеется полная свобода действий.

Окна

Размеры окон в подобном интерьере могут варьироваться в зависимости от предпочтений хозяина. Традиционно они украшаются всевозможными занавесками, шторам и прочим текстилем.

Декор и аксессуары

В зависимости от характера и размеров помещения стиль фьюжн предполагает применение разных методов и средств для создания действительно яркого и уютного интерьера. Так яркие открытые цвета в спальне стоит разбавить белым. Это может быть белый ковёр, или постельное бельё. Белый цвет поможет создать успокаивающую обстановку, что необходимо для нормального отдыха.

Пол и стены могут быть окрашены в яркие цвета, однако, их сочетание не должно быть агрессивным.

Что касается мебели, то можно использовать несколько тумбочек или комод. По стилю они не обязаны полностью подходить к кровати и быть сделанными в одном ключе, но должны гармонировать с общей обстановкой. Слишком спокойный интерьер можно разбавить яркой авангардистской вещью. Это может быть необычная картина или ковёр в виде шкуры животного.

Основным с точки зрения интерьера помещением является гостиная. В центре комнаты уместен будет яркий диван с кожаной или тканевой обивкой. Касательно мебели, предпочтение стоит отдать приятным наощупь шероховатым поверхностям или дереву. Строгих возрастных ограничений в плане мебели нет. Так в гостиной в стиле фьюжн раритетный мягкий диван вполне может соседствовать с минималистичным столиком или авангардистскими полотнами. Главное, чтобы все предметы в комнате были объединены общей идеей. Это может быть сочетание цветов или похожие орнаментальные элементы.

Для декорирования помещения вполне можно использовать всевозможные картины, фотографии, плакаты, сувениры, привезённые из всевозможных путешествий, семейные реликвии или просто памятные вещи.

Создать действительно яркую гостиную в стиле фьюжн необычайно сложно. Ниже приведен ряд проблем, с которыми вам предстоит столкнуться в этом нелёгком процессе:

• Фьюжн – это органичный набор на первый взгляд немыслимых сочетаний. Связать между собой разноплановые предметы подчас бывает крайне сложно. Но связь эта должна присутствовать, иначе вы рискуете превратить гостиную в большую кладовую, заставленную кучей непонятной мебели.
• Подбор цветов – стоит ошибиться с цветом на пол тона, и интерьер можно считать испорченным.
• Гостиная в стиле фьюжн должна быть абсолютно уникальной. Эта комната является отражением предпочтений и натуры хозяина. Данный стиль практически не имеет ограничений и канонов, поэтому сориентироваться что уместно, а что нет бывает крайне сложно, а чтобы в полной мере отразить характер человека в интерьере предстоит приложить титанические усилия.
• Интерьер гостиной изначально необходимо обдумывать с перспективой его дальнейшего преображения. Фьюжн очень динамичное направление. Предполагается, что за годы жизни каждый обитатель дома будет привносить в интерьер что-то новое.

При создании интерьера кухни в стиле фьюж нельзя выделить каких-то особых требований. Можно подобрать любые предметы и фактуры. Главное, чтобы они в результате выглядели как единое целое. Как правило, в отделке кухни используются приёмы из других более простых стилей. Для этого идеально подходил лофт со своими голыми кирпичными стенами, деревянные потолки шало или блестящая хромированная утварь в стиле хай-тек. Это всё вполне можно дополнить расписными марокканскими тарелками, африканскими статуэтками или уютными лёгкими занавесками.

Также для фьюжн характерно чёткое разделение функциональных зон. С помощью цвета и освещения можно визуально отделить непосредственно кухонную зону от столовой (в случае кухни объеденной с гостиной).

Фьюжн в интерьере: видео

Какие обои выбрать для кухни?

Как организовать дизайн с обоями под кирпичную кладку читайте в этой статье.

Детские обои для мальчиков: https://trendsdesign.ru/home/child/tonkosti-vybora-oboev-v-detskuyu.html

Заключение

Стиль фьюжн является одним из наиболее раскованных и свободных направлений в современном интерьерном искусстве. Однако придумать действительно запоминающееся и стоящее сочетание оттенков и предметов – задача крайне сложная. Это направление зародилось в начале 90-х годов и по сей день остаётся одним из наиболее популярных в мире. Благодаря стилю фьюжн каждый имеет возможность создать действительно уникальное жильё, которое в полной мере будет отражать предпочтения и натуру хозяина дома.

Подобным ему направлением в дизайне интерьеров можно смело считать стиль бохо в интерьере и стиль контемпорари.

Стиль Фьюжн в интерьере (Fusion). Фото, описание, детали.

Стиль Фьюжн в интерьере – выбор креативных людей, для которых обыденное, рядовое не имеет ценности, не допускающих нейтральности и невыразительности, воспринимающих быт как площадку для непрерывного творчества. Фьюжн – стиль «сумасшедших» вещей, идеи которых возникают в экстравагантных грезах мастеров дизайна. Фьюжн позволит вам украсить спальню всего лишь одной напольной вазой – при условии, что это будет античная амфора до потолка, занимающая целый угол, или же разместить в гостиной огромный диван, отороченной не классическими «рюшами», а пестрым «заборчиком» из разноцветных пластиковых «бревнышек».

Иными словами, концепция фьюжн – материализованная фантазия, помещенная в соответствующий контекст. Разумеется, это один из самых дорогих стилей, ведь речь идет о наполнении дома авторскими работами.

Стиль Фьюжн в интерьере – гармония вычурного

Обустраивая жилье в стиле фьюжн, важно подчеркнуть смешение различных стилей (именно «смешение» означает его название). Традиция не отвергается – ей предлагается «параллельное» решение с использованием смелых материалов и тонов.

1. С одной стороны, в интерьере доминирует максимализм – плотные обивки, громоздкие аксессуары, с другой – вызывающий шик, придача обыденным вещам вызывающих черт.
2. Обивка стен вполне может быть выполнена из искусственной «леопардовой» либо «тигриной» кожи и соседствовать с драпировкой в стиле ампир.
3. Тяжелая классическая мебель может обивать тканью кантри – например, в цветной горошек, и соседствовать с занавесками из органзы с элементами кристаллов Сваровски.
4. Расположение мебели – островное, по центру помещения.
5. Репродукция картины эпохи Ренессанса моет соседствовать с семейными фотографиями и дешевой аляповатой экзотической картинкой, купленной в путешествии.

Фьюжн – колониальная роскошь и милое дурачество

Подлинный хозяин интерьера в стиле фьюжн – декор. Стена, расписанная силуэтом мультяшного героя, может служить фоном большого дивана, обитого восточной тканью, а уравновешиваться стеклянным столиком с пластиковыми стульчиками в форме ладони.

1. Богемность соседствует с простотой: кожаное покрывало на кровати в сочетании с типовым черным шкафом для одежды и кокетливыми светильниками, расположенным на приставленных к изголовью столиках – выразительный пример.
2. Нейтральные оттенки можно оставить лишь потолку и дверям. Интересные палитры – бирюзовое, зеленое, золотое и малиновое, красное, оранжевое и чернильно-синее, черное, белое и фиолетовое.
3. Стиль фьюжн в интерьере использует разноцветность всюду, где только возможно – стулья в столовой, встроенные светильники, рамки картин, окружающих зеркало.
4. Фактура материалов ориентирована на высокую тактильность – должно быть не только приятно смотреть на вещи, но и прикасаться к ним.

Цельность всех разномастных предметов – вот что должно быть достигнуто в итоге. «Самодостаточные» материалы, мебель, декор являют собой унисон общей «картинки».

Прицениться к стоимости разработки дизайн-проекта любого помещения и узнать цены на ремонт можно в следующих разделах нашего сайта:

Оставьте заявку на сайте и наши дизайнеры разработают индивидуальное стилевое решение для Вашего жилья. Загляните в наше портфолио  →

Эклектика и Фьюжн — Студия дизайна интерьера Надежды Кузиной

Эклектика и Фьюжн

В дизайне интерьера

Блог о дизайне интерьера

05.12.2021

Интерьерные тренды, которые будут популярны еще 10 лет

У меня недавно вышло видео про тренды 2022 года — https://youtu.be/7ayVqiFBioU. Давайте различать краткосрочные тренды – на 1-2 года, и…

18.11.2021

Три простые правила дизайна, которые улучшат ваш интерьер

Есть большое количество советов по улучшению интерьера. Я сама их активно раздаю на своем Ютуб канале в каждом видео. :)…

05.11.2021

Дизайн интерьера 2022: новинки мебели, стиля и цвета | Видео

В начале каждого года принято смотреть, что будет популярно и модно в следующем году. Давайте посмотрим, что по мнению производителей…

16.10.2021

Обман в интерьере: тромплей, Тимати и фальшивый мрамор

Фальшивые материалы используются в интерьерах с незапамятных времен. И часто это даже не способ сэкономить. Скорее это своеобразная игра со…

26.09.2021

Как правильно сделать электрику и освещение на кухне

Если перед вами стоит задача сделать электрику на кухне – спланировать розетки, подсветку и электровыводы, то это не такая простая…

Читать другие статьи от дизайнера

Другие проекты

Дизайн загородного дома 200 кв.м.

Задача Нам заказали сделать дизайн интерьера загородного дома для четырех человек – семейной пары с двумя дочками. Дом находится в…

Дизайн дома в Звенигороде

Задача Клиенты попросили нас оформить двухэтажный загородный дом размером чуть более 400 кв.м. для трех поколений одной семьи: Заказчиков, их…

Контакты

Москва, Одинцово, Звенигород, Красногорск
+7 (926) 466-56-43, [email protected]

открыть карту

Благодарим !

Ваша заявка успешно отправлена.
Мы скоро с Вами свяжемся.

Дизайн вакцины на основе эпитопа дает антитела, направленные на гибридный пептид, которые нейтрализуют различные штаммы ВИЧ-1

Синтез пептидов и приготовление конъюгата пептид-белок-носитель

Гибридные пептиды (FP) ВИЧ-1 были синтезированы (GenScript) со свободным амином на конечной N. Пептиды, меченные гистидином FP, были синтезированы (GenScript) с меткой из шести остатков гистидина на С-конце. Для получения конъюгатов пептид-белок-носитель каждый пептид с остатком цистеина, присоединенным к С-концу, конъюгировали с остатком лизина на гемоцианине блюдца улитки (KLH; Thermo-Scientific), используя сложный эфир м-малеимидобензоил- N -гидроксисукцинимида ( MBS), следуя протоколу производителя.

Экспрессия и очистка белка

BG505 SOSIP, BG505 DS-SOSIP и их варианты с дефицитом гликана были экспрессированы и очищены, как описано ранее ⁴¹ . Каркасные белки FP-эпитопа, включая FP-1M6T, FP-1Y12, FP-3HSH и FP-1SLF, были экспрессированы и очищены, как описано ранее ³¹ . Антитела vFP1.01, vFP7.04, vFP16.02 и vFP20.01, используемые для определения структуры, получали, как показано ниже. Плазмиды тяжелой цепи, кодирующие химеру вариабельного домена мыши и константного домена человека, с сайтом расщепления HRV3C в шарнирной области; плазмиды легкой цепи, кодирующие химеру вариабельного домена мыши и константный домен человека, котрансфицировали в клетки Expi293F (Thermo Fisher) с использованием реагента для трансфекции Turbo293 (SPEED BioSystem) в соответствии с протоколом производителя.Трансфицированные клетки инкубировали в шейкерных инкубаторах при 120 об / мин, 37 ° C, 9% CO ₂ в течение ночи. На второй день в каждую колбу с трансфицированными клетками добавляли одну десятую культурального объема среды AbBooster (ABI Scientific) и инкубировали культуры клеток при 120 об / мин, 33 ° C, 9% CO ₂ в течение дополнительных 5 дней. Супернатанты клеточных культур собирали через 6 дней после трансфекции. IgG очищали из супернатантов с помощью хроматографии на протеине А: после промывки PBS и элюирования глициновым буфером с низким pH элюат немедленно нейтрализовали с использованием 10% объема 1 М Трис-буфера, pH 8.0. Fab были получены либо расщеплением HRV3C, либо перевариванием папаином. Фрагментированные Fab дополнительно очищали эксклюзионным хроматографом (SEC) в колонке Superdex 200 (GE) с буфером, содержащим 5 мМ HEPES, pH 7,5 и 150 мМ NaCl.

Электронная микроскопия с отрицательным окрашиванием

Образцы разбавляли буфером, содержащим 20 мМ HEPES, pH 7,0, и 150 мМ NaCl, адсорбировали на свежеотверждаемой углеродной пленочной сетке, промывали указанным выше буфером и окрашивали 0,7. % уранилформиата.Изображения получали полуавтоматически при увеличении 100000 × с использованием SerialEM ⁶¹ на микроскопе FEI Tecnai T20, оборудованном камерой Eagle CCD 2k × 2k и работающем при 200 кВ. Размер пикселя составлял 0,22 нм / пиксель. Частицы собирали вручную в режиме роя в e2boxer из пакета программ EMAN2 ⁶² . Безреференсная двухмерная классификация была выполнена с использованием EMAN2 и SPIDER ⁶³ .

Антигенные характеристики гибридных пептидных иммуногенов с помощью биослойной интерферометрии и MSD-ECLIA

Антигенные характеристики KLH-связанного гибридного пептида, каркасов FP и тримеров Env BG505 по отношению к различным антителам ВИЧ, направленным на FP и не нацеленным на FP, оценивали с помощью биослоя. Интерферометрия на приборе Octet RED384 (ForteBio) и с MSD-ECLIA, как описано ранее ⁴¹ .

Оценка антигенности

Оценка антигенности для иммуногенов FP рассчитывалась в соответствии с показателем, указанным на дополнительном рисунке 1a. Этот показатель суммирует среднее связывание нейтрализующих антител по сравнению с плохо / ненейтрализующими антителами, причем связывание определяется как функция логарифма антигенсвязывающей аффинности относительно верхнего и нижнего пределов связывания. Это суммирование взвешивается по целевому сайту. Оценка антигенности 1 для иммуногена FP, следовательно, указывает как на высокую специфичность, так и на высокую аффинность к FP-направленным нейтрализующим антителам; оценка антигенности, равная 0 для иммуногена FP, будет указывать либо на низкую специфичность, либо на слабое сродство к FP-направленным нейтрализующим антителам.На рис. 1а оценка антигенности рассчитывалась только с антителами, направленными против FP; мы ожидаем, что оценка FP-антигенности для тримерных иммуногенов снизилась бы по сравнению с FP-специфическими иммуногенами, такими как FP8-KLH, если рассматривать антитела, не направленные на FP.

Иммунизация мышей (GenScript)

Самок мышей (C57BL / 6) в возрасте около 8 недель иммунизировали с двухнедельными интервалами либо тримером Env ВИЧ-1, либо FP-KLH, используя адъюплекс в качестве адъюванта (Sigma-Aldrich Inc. , MO) для тримера или GS-адъюванта (GenScript) для FP-KLH.Мы использовали 50 мкг иммуногенов для первичной иммунизации и 25 мкг иммуногенов для бустерной иммунизации. Для иммунизации мышей использовали внутрибрюшинные (IP) инъекции. Образцы сыворотки собирали через 7 или 14 дней после каждой иммунизации для ELISA и других анализов.

Все эксперименты проводились в соответствии с протоколами, рассмотренными и одобренными Комитетом по уходу и использованию животных GenScript (IACUC, # ANT14-003 и # ANT17-003). Все мыши были размещены и содержались в учреждении GenScript, аккредитованном Ассоциацией по оценке и аккредитации Международной организации по уходу за лабораторными животными (AAALAC International).

Создание гибридомы и продуцирование моноклональных антител

Терминальные бустеры выполняли для наиболее ответивших респондентов из каждой схемы иммунизации, согласно оценке с помощью ELISA, против иммуногенов через 3 недели после последней иммунизации. Селезенки мышей собирали через 3 дня после конечной иммунизации, и гибридомы были созданы для отбора моноклональных антител, следуя стандартной процедуре GenScript. Отбор моноклональных антител был основан на аффинности к FP-каркасу (FP-1M6T) и тримеру BG505 Env, как измерено с помощью ELISA.

Протоколы и иммунизация морских свинок и NHP

Для проведения исследований по иммунизации все животные содержались и содержались под присмотром в соответствии с местными, государственными, федеральными и институциональными политиками Американской ассоциации по аккредитации лаборатории по уходу за лабораторными животными в учреждении, аккредитованном при Вакцине. Исследовательский центр, NIAID, NIH или в контрактном учреждении (Bioqual Inc., MD). Все эксперименты на животных были рассмотрены и одобрены Комитетом по уходу и использованию животных Центра исследований вакцин, NIAID, NIH, и охватывались протоколами VRC-13-431, VRC16-552 и VRC-16-667.

Самок морских свинок Хартли с массой тела 300 г каждая была приобретена в Charles River Laboratories, Массачусетс. Для каждой иммунизации 400 мкл смеси иммуногенов, содержащей 25 мкг определенного стерилизованного фильтрацией белкового иммуногена и 80 мкл адъюплекса (Sigma-Aldrich Inc., штат Миссури, или эквивалент адъюплекса, созданный в VRC на основании патента США № 6,676,958 B2, Пример 1) в PBS, вводили в мышцу двух задних ног. Пока животные находились под наркозом, кровь собирали с помощью ретроорбитального кровотечения для серологических анализов.

Самки и самцы макак-резус индийского происхождения с массой тела 2–9 кг были использованы для исследований по иммунизации. Для каждой иммунизации 1 мл смеси иммуногенов, содержащей 100 мкг указанного, стерилизованного фильтрованием белкового иммуногена и 200 мкл адъюплекса (Sigma-Aldrich Inc., штат Миссури, или эквивалент адъюплекса, созданный в VRC на основании патента США № 6,676,958 B2, Пример 1) в PBS вводили шприцем с иглой в хвостовые части бедер двух задних конечностей. Кровь собирали через 2 недели после иммунизации для серологического анализа.

ELISA

ELISA слитого пептида: 96-луночные планшеты Costar с высоким уровнем связывания на половину площади (Corning, Kennebunk, ME) покрывали 50 мкл / лунку каркасных белков с концентрацией 2 мкг / мл в PBS в течение ночи при 4 ° C. Между этапами планшеты пять раз промывали PBS-T (PBS + 0,05% твин) и инкубировали при 37 ° C в течение 1 часа. После покрытия планшеты блокировали 100 мкл / лунку блокирующего буфера (B3T: 150 мМ NaCl, 50 мМ Трис-HCl, 1 мМ ЭДТА, 3,3% FBS, 2% бычий альбумин, 0,07% Твин 20, 0,02% тимеросал). В ELISA использовали двукратные серийные разведения сывороток до иммунизации 1: 100 и после иммунизации 1: 1000.Для обнаружения использовали козий антимышиный IgG (конъюгированный с HRP, GenScript) в разведении 1: 5000. Планшеты проявляли с субстратом тетраметилбензидин (TMB) (SureBlue, KPL, Gaithersburg, MD) в течение 10 минут перед добавлением 1 н. Серной кислоты (Fisher Chemical) для остановки реакции. Планшеты считывали при 450 нм (Molecular Devices, SpectraMax с использованием программного обеспечения SoftMax Pro 5) и записывали оптические плотности (OD).

BG505 SOSIP D7324 для захвата ELISA: 96-луночные планшеты Costar с высокой степенью связывания на половину площади (Corning, Kennebunk, ME) покрывали 50 мкл / лунку 2 мкг / мл овечьего антитела D7324 (AALTO Bio Reagents) в PBS в течение ночи при 4 ° С.Между стадиями, за исключением добавления тримера, планшеты пять раз промывали PBS-T (PBS + 0,05% твин) и инкубировали при комнатной температуре (RT; 20-25 ° C) в течение 1 часа. После покрытия планшеты блокировали 100 мкл / лунку блокирующего буфера (5% обезжиренное молоко, 2% бычий альбумин, 0,1% Tween 20 в TBS). Затем добавляли 50 мкл / лунку 0,5 мкг / мл D7324-меченного тримера BG505.SOSIP, разведенного в 10% FBS в PBS, и инкубировали при комнатной температуре в течение 2 часов. В ELISA использовали двукратные серийные разведения сывороток до иммунизации 1: 100 и после иммунизации 1: 1000.Для обнаружения использовали козий антимышиный IgG (конъюгированный с HRP, GenScript) в разведении 1: 5000. Планшеты проявляли с субстратом тетраметилбензидин (TMB) (SureBlue, KPL, Gaithersburg, MD) в течение 10 минут перед добавлением 1 н. Серной кислоты (Fisher Chemical) для остановки реакции. Планшеты считывали при 450 нм (Molecular Devices, SpectraMax с использованием программного обеспечения SoftMax Pro 5) и записывали оптические плотности (OD). Ответы ELISA строили с использованием PRISM (программное обеспечение PRISM 7 GraphPad для Mac OS X).

Генетическая принадлежность антител

Последовательности антител были отправлены в информационную систему ImMunoGeneTics (IMGT, http: // www.imgt.org), подвергнутых идентификации вариабельного (V), разнообразного (D) и присоединяющегося (J) гена путем выравнивания с последовательностями зародышевой линии мыши справочного каталога IMGT, и подвергнутого анализу IMGT / JunctionAnalysis для подробного анализа V –J- и V – D – J-переходы. Мы рассматривали только подтвержденные функциональные гены зародышевой линии для назначенной зародышевой линии. Программное обеспечение Clustal Omega использовалось для подготовки множественных выравниваний последовательностей последовательностей антител для построения филогенетического дерева максимальной вероятности с использованием программы DNAML в пакете PHYLIP версии 3.69 (http://evolution.genetics.washington.edu/phylip.html). Расчеты были выполнены на основе эмпирических базовых частот с отношением переход / трансверсия (Ti / Tv) 2,0. Дендроскоп 3 (dendroscope.org) использовался для визуализации филогенетических деревьев ⁶⁴ . Выравнивания аминокислотных последовательностей визуализировали с использованием программного обеспечения для редактирования BioEdit v7.2.5 ⁶⁵ . Чтобы рассчитать минимальное количество мутаций, необходимых для переключения между двумя разными неизмененными общими предками, последовательность немутированного общего предка была подготовлена ​​путем преобразования присвоенных последовательностей гена V (D) J в их соответствующие последовательности зародышевой линии.Различия между последовательностями неизмененного общего предка считались минимальным числом мутаций, необходимым для перехода от одного немутированного общего предка к другому.

Сканирование аланина / глицина антител

Связывание вакцинных антител vFP мыши с 16 His-меченным гибридным пептидом (остатки 512-521), включая мутанты дикого типа и аланин / глицин, оценивали с использованием прибора fortéBio Octet Red384. Вкратце, 16 пептидов в концентрации 50 мкг / мл в PBS загружали на биосенсоры Ni-NTA с использованием их С-концевых гистидиновых меток в течение 60 с.Типичные уровни захвата составляли от 1,1 до 1,3 нм, а вариабельность в ряду из восьми наконечников не превышала 0,1 нм. Эти связанные с пептидом биосенсоры уравновешивали в PBS в течение 60 с с последующим захватом антигенсвязывающих фрагментов (Fab, 250 нМ) вызванных вакциной антител против vFP, VRC34.01 и антитела к RSV F (мотавизумаб) в течение 120 с и последующая стадия диссоциации в PBS.

Во всех измерениях октетов проводилась параллельная коррекция для вычитания систематического дрейфа базовой линии путем вычитания измерений, записанных для загруженного датчика, инкубированного в PBS.Анализ данных проводился с использованием программы Octet версии 9.0. Нормализованные ответы, полученные из одного набора данных или из трех наборов данных, были нанесены на график с использованием PRISM (программное обеспечение PRISM 7 GraphPad).

Анализ поверхностного плазмонного резонанса

Аффинность связывания и кинетика антител к тримерам DS-SOSIP ВИЧ-1 и гибридному пептиду, меченному His, оценивали с помощью поверхностного плазмонного резонанса на Biacore T-200 (GE Healthcare) при 25 ° C. Чтобы проверить связывание антител с тримером DS-SOSIP ВИЧ-1, сначала иммобилизовали 2G12 IgG на проточных ячейках чипа CM5 при ~ 3000–8000 единиц ответа.Тример BG505 DS-SOSIP и его мутанты с делецией гликана, BG505 DS-SOSIP.∆88 и BG505 DS-SOSIP.∆611, при 500 нМ в буфере HBS-EP + (10 мМ HEPES, pH 7,4, 150 мМ NaCl, 3 мМ Затем ЭДТА и 0,05% поверхностно-активного вещества P-20) были захвачены на 2G12 одной проточной ячейки, пропуская через нее раствор белка в течение 60 с со скоростью 6 мкл / мин. Аффинность связывания для захваченного 2G12 тримера определяли с использованием серийных разведений растворов Fab антител, начиная с 200 нМ во время фазы ассоциации. Фазу диссоциации при 30 мкл / мин в течение 300 с использовали для определения кинетики связывания.Поверхность регенерировали, пропуская через нее 3 M раствор MgCl ₂ в течение 30 с при скорости потока 50 мкл / мин. Пустые сенсограммы были получены путем инъекции того же объема буфера HBS-EP + вместо раствора Fab антитела. Сенсограммы серий концентраций были скорректированы с помощью соответствующих холостых кривых и согласованы в целом с помощью оценочной программы Biacore T200 с использованием модели связывания Ленгмюра 1: 1.

Сродство Fab антитела к слитому пептиду, меченному His, измеряли на сенсорном чипе Ni-NTA (GE Healthcare).Поверхность Ni-NTA активировали инъекцией 5 мМ Ni ₂ SO ₄ в буфере HBS-P + (10 мМ HEPES, pH 7,4, 150 мМ NaCl и 0,05% поверхностно-активное вещество P-20) в течение 60 с при 6 мкл / мин, а затем стабилизировали промыванием буфером HBS-EP +, содержащим 3 мМ EDTA, в течение 60 с при 30 мкл / мин. Слитый пептид с His-меткой при 20 нг / мл улавливался при скорости потока 6 мкл / мин в течение 60 с над поверхностью сенсора, активированной никелем. Аффинность связывания для захваченного 2G12 тримера определяли с использованием серийных разведений растворов Fab антител, начиная с 200 нМ во время фазы ассоциации.Фазу диссоциации при 30 мкл / мин в течение 300 с использовали для определения кинетики связывания. Поверхность регенерировали путем пропускания 300 мМ имидазола в оба канала со скоростью 6 мкл / мин в течение 60 с. Сенсограммы серий концентраций были скорректированы с помощью соответствующих холостых кривых и согласованы в целом с помощью оценочной программы Biacore T200 с использованием модели связывания Ленгмюра 1: 1.

Мутагенез Env ВИЧ-1

Сайт-направленный мутагенез плазмид ВИЧ-1 Env выполняли через GeneImmune Biotechnology LLC, Нью-Йорк.Мутации T90A и S613A были созданы для удаления гликанов 88 и 611 соответственно.

ВИЧ-1-псевдотипированный вирус

293T-выращенные запасы псевдотипированного Env-вируса ВИЧ-1 были получены путем котрансфекции экспрессионных плазмид дикого типа или мутантного Env с остовом pSG3ΔEnv ¹¹ .

Анализы нейтрализации

Для оценки нейтрализации моноклональных антител проводили один цикл анализов нейтрализации входа с использованием клеток-мишеней TZM-bl для оценки нейтрализации моноклональных антител, как описано ¹¹ .Вкратце, моноклональные антитела тестировали с помощью пятикратных серийных разведений, начиная с концентрации до 500 мкг / мл. Моноклональные антитела смешивали с исходными вирусами в общем объеме 50 мкл и инкубировали при 37 ° C в течение 1 часа. Затем мы добавили к смеси 20 мкл клеток TZM-bl (0,5 млн / мл) и инкубировали ее при 37 ° C в течение ночи. На 2 день добавляли 130 мкл cDMEM, а на 3 день клетки лизировали и оценивали люциферазную активность (RLU). 50% и 80% ингибирующие концентрации (IC ₅₀ и IC ₈₀ ) определяли с использованием регрессионного анализа по наклонной плоскости, как описано в ¹¹ .

Для оценки нейтрализации моноклональных антител на панели из 208 ВИЧ-1-псевдотипированных Env вирусов был проведен автоматический 384-луночный анализ микронейтрализации, как описано ранее ⁶⁶ .

Нейтрализацию сыворотки также оценивали в одном раунде анализов нейтрализации входа с использованием клеток-мишеней TZM-bl, как описано выше. Перед оценкой все сыворотки от иммунизированных и контрольных животных были инактивированы нагреванием при 56 ° C в течение 1 часа. Все сыворотки были протестированы с помощью четырехкратных серийных разведений, начиная с разведения 1:20.

Нейтрализацию сыворотки с конкуренцией FP проводили с сывороткой в ​​присутствии либо ПЭГилированного FP9 (AVGIGAVFL), либо ПЭГилированного некогнатного пептида FLAG. Среднее и стандартное отклонение результатов трехкратных экспериментов.

Приготовление белкового комплекса

Комплексы антитела Fab и слитого пептида (остатки 512–518) получали, сначала растворяя слитый пептид в 100% ДМСО при концентрации 50 мг / мл, а затем смешивая его с раствором Fab в молярном соотношении 10: 1. для достижения конечной концентрации белкового комплекса 15 мг / мл.

Скрининг кристаллов белка

Комплексы антитела Fab и слитого пептида (остатки 512–518) были подвергнуты скринингу на кристаллизацию в наборах для скрининга белок-кристалл JCSG1-4 с использованием робота-кристаллизатора Cartesian Honeybee, как описано ранее ¹⁵ , и робота-комара . Кристаллы, первоначально наблюдаемые из лунок, были воспроизведены вручную. Кристалл комплекса vFP1.01 / FP выращивали в 0,2 М AmSO ₄ и 0,1 М NaOAc, pH 4,6; кристалл комплекса vFP7.04 / FP вырос в 0.1 M MES, pH 6,0, 30% PEG 6000; кристалл комплекса vFP16.02 / FP выращивали в 0,1 М NaOAc, pH 4,5 и 2 М AmSO ₄ ; кристалл комплекса vFP20.01 / FP вырос в 0,1 М лимонной кислоте, pH 3,5, ад 2 М AmSO ₄ ; и кристаллы комплекса vFP5.01 / FP выросли в 0,2 M MgCl ₂ , 0,1 M Tris-HCl, pH 8,5 и 20% PEG 8000.

Сбор рентгеновских данных, структурное решение, построение модели и уточнение

Кристаллы подвергали криозащите в 20% глицерине и мгновенно замораживали в жидком азоте.Данные были собраны при температуре 100 К и длине волны 1,00 Å на канале связи SER-CAT ID-22 (усовершенствованный источник фотонов, Аргоннская национальная лаборатория). Дифракционные данные обрабатывались с помощью программы HKL2000 suite ⁶⁷ . Структурный раствор был получен путем молекулярной замены с помощью Phaser с использованием гомологичных структур Fab (идентификаторы PDB: 3BKY для комплекса антител класса vFP1 и 3LEY для комплекса антител vFP5.01) в качестве моделей поиска. Построение модели осуществлялось с помощью Coot ⁶⁸ . Уточнение проводилось с помощью Phenix ⁶⁹ .Статистический анализ Рамачандрана показал, что конечные структуры не содержали запрещенных остатков или не более 0,23% запрещенных остатков. Статистика сбора и уточнения данных показана в дополнительной таблице 4.

Сбор и обработка данных Cryo-EM

Тример Env, используемый в крио-EM, был получен в клеточной линии GNTI–, как описано ранее ⁴¹ . Для приготовления комплексов Env BG505 DS-SOSIP в конечной концентрации 0,3–0,5 мг / мл инкубировали с 4–5-кратным молярным избытком Fab-фрагментов антител в течение 30–60 мин.Чтобы предотвратить агрегацию во время витрификации, образец инкубировали в 0,085 мМ n -додецил-β-D-мальтозид (DDM). Связанные с vFP1.01 и vFP5.01 комплексы витрифицировали, нанося 3 мкл образца на только что очищенные плазмой углеродные решетки с плоскими отверстиями C (CF-1.2 / 1.3-4C; EMS, Hatfield, PA) для vFP1.01 и золота. сетки для vFP5.01, позволяющие образцу адсорбироваться на сетке в течение 60 с с последующим промоканием фильтровальной бумагой и погружением в жидкий этан с использованием криоплунжера CP3 (Gatan, Inc.; 20 ° C, относительная влажность 85–90%).

Связанные с vFP16.02 и vFP20.01 комплексы были застеклованы с использованием полуавтоматического робота Spotiton V1.0 ^70,71 Используемые сетки представляли собой специально разработанные самоблоттинговые сетки Nanowire с поддерживающей подложкой из углеродного кружева ⁷² . Образец наносился на эти решетки из нанопроволоки с использованием пиколитровой пьезодозирующей головки. Всего пробы объемом ~ 5 нл были распределены полосой по каждой сетке, после чего следовала пауза в несколько миллисекунд, прежде чем сетка была погружена в жидкий этан.

Данные были получены с использованием системы Leginon, установленной на электронных микроскопах Titan Krios, работающих при 300 кВ и оснащенной устройством прямого обнаружения Gatan K2 Summit. Доза была разделена на 50 необработанных кадров и собрана за время воздействия 10 с. Индивидуальные кадры были выровнены и взвешены по дозе с использованием MotionCor2 ⁷³ .

CTF было оценено с помощью пакета GCTF ⁷⁴ . Частицы собирались с помощью DoG Picker в конвейере Appion ⁷⁵ .2D и 3D классификации были выполнены с использованием RELION ⁷⁶ . Карта безлигандированного BG505 SOSIP.664 (EMDB ID EMD-5782), прошедшего фильтр нижних частот до 60 Å, была использована в качестве отправной точки для 3D-классификации с последующим 3D-уточнением в RELION или cryoSparc ⁷⁷ . Для комплексов vFP16.02 и vFP20.01 после 3D-классификации в RELION был выполнен дополнительный этап ab initio реконструкции с использованием cryoSparc.

Подгонка модели крио-ЭМ

Подбор тримеров ВИЧ-1 и Fab к картам, реконструированным крио-ЭМ, выполняли с использованием Chimera ⁷⁸ .Для подбора тримеров использовали гликозилированную структуру тримера SOSIP BG505 (PDB ID: 5FYL). Для подбора антител мы использовали координаты связанного слитым пептидом vFP1.01 и vFP5.01. Для Fabs антител были протестированы обе ориентации (повернутые на ~ 180 ° относительно продольной оси Fab), и оптимальное соответствие было принято на основании корреляции между картой и моделью и позиционирования слитого пептида, связанного с Fab, относительно Env. Для связанных комплексов vFP16.02 и vFP20.01 координаты были дополнительно подогнаны к электронной плотности с помощью итеративного процесса ручной подгонки с использованием Coot ⁶⁸ и уточнения реального пространства в Phenix ⁶⁹ .Molprobity ⁷⁹ и EMRinger ⁸⁰ использовались для проверки геометрии и оценки структур на каждой итерации. Рис. были созданы в UCSF Chimera и PyMOL. Корреляция подгонки карты была рассчитана с использованием функции Fit-in-Map в UCSF Chimera. Кривые FSC от карты к модели были построены с использованием EMAN2. Локальное разрешение крио-ЭМ карт определялось с помощью RELION.

Определение сигнатуры последовательности V-гена антител класса vFP1

Сигнатуры последовательностей V-гена для антител класса vFP1 были определены путем изучения последовательностей антител класса vFP1, которые нейтрализуют по крайней мере семь из десяти протестированных штаммов, и структуры FP в комплексе с vFP1.01, vFP16.02 и vFP20.01. Положение остатка считалось частью сигнатуры последовательности, если хотя бы один тяжелый атом боковой цепи находился в пределах 5 Å от любого тяжелого атома слитого пептида для всех трех сложных структур, не более трех одинаковых типов аминокислот имели комбинированное преобладание более чем 90%, и распространенность каждого из этих типов аминокислот превышала 10%.

Моделирование молекулярной динамики тримера маннозы-5 Env

Используя структуру тримера Env BG505 SOSIP.664 (PDB ID: 4TVP) в качестве исходного шаблона, мы смоделировали полностью расширенный фрагмент маннозы-5 на каждом N — связанный секвон гликозилирования.Затем структуру гибридного пептида прививали на нашу полную модель маннозы-5 с последующими 5000 этапами минимизации энергии градиента конъюгата в неявном растворителе с использованием NAMD. Полученную структуру затем сольватировали в набивной водяной камере 17 Å, нейтрализовали добавлением NaCl в концентрации 150 мМ. Силовое поле CHARMM (https://www.charmm.org) использовалось для параметризации белка (включая поправки CMAP и маннозу-9). Параметризация воды TIP3P ⁸¹ использовалась для описания молекул воды.

Два независимых молекулярных моделирования были выполнены с использованием программного обеспечения молекулярной динамики ACEMD на их рабочей станции METROCUBO (https://www.acellera.com/products/GPU-hardware-molecular-dynamics-metrocubo/). Система была минимизирована на 2000 шагов с последующим уравновешиванием с использованием ансамбля NPT в течение 50 нс при 1 атм и 300 К с использованием временного шага 2 фс. Мы также использовали жесткие связи и отсечение 9 Å с использованием PME для электростатики на больших расстояниях. Во время фазы уравновешивания тяжелые атомы в белке ограничивались пружинной константой 1 ккал / моль Å ² и медленно расслаблялись в течение первых 5 нс.После фазы релаксации белку позволяли свободно перемещаться и моделировали в течение 500 нс в ансамбле NVT с использованием ансамбля ACEMD NVT с термостатом Ланжевена. Для достижения шага по времени 4 пс мы использовали затухание при 0,1 пс -1 и схему перераспределения водородной массы. Каждое моделирование длилось до 500 нс.

Конформации гибридного пептида (остатки 512–519) извлекались из моделирования MD каждые 100 пс, создавая ансамбль из 30 000 структур. Prody (http: //prody.csb.pitt.edu) был использован для выполнения анализа главных компонент атомов основной цепи. Затем конформации пяти кристаллизованных слитых пептидов проецировали в собственное подпространство, определяемое первыми двумя компонентами: vFP1.01, vF5.01, PGT151 (PDB: 5FUU), VRC34.01 (PDB: 5I8H) и кладой G (PDB: 5FYJ. ).

Анализ угла приближения антитела к Env ВИЧ-1

Для сравнения способов распознавания антителом Env ВИЧ-1 с помощью вакцин-вызванных антител к гибридному пептиду и VRC34.01, структурные модели антитела в комплексе с ВИЧ-1 BG505 SOSIP Тример Env, полученный из рентгеновской кристаллографии и ЭМ, накладывали попарным выравниванием координат атомов Cα Env ВИЧ-1.Чтобы упростить сравнение, мы сначала определили две общие оси на Env ВИЧ-1, ось тримера и ось протомера, как контрольные линии. Ось тримера определялась двумя точками, каждая с координатами x , y , z , полученными усреднением координат атома Cα остатка и его партнеров тройной симметрии на одном и том же тримере. Ось протомера определялась линией, перпендикулярной оси тримера и проходящей через центр протомера. Со стороны антител мы также определили две оси для каждого Fab.Длинная ось Fab определялась двумя точками, одна точка из вариабельной области с координатами x , y , z , полученными усреднением координат атома Cα четырех консервативных Cys (Cys 22 и Cys92 тяжелой цепи и Cys23 и Cys88 легкой цепи), а другая точка из константного домена с координатами x , y , z , полученными усреднением координат атома Cα четырех консервативных Cys (Cys 140 и Cys196 тяжелой цепи и Cys134 и Cys194 легкой цепи).Короткая ось Fab определялась линией, соединяющей атомы Cα тяжелой цепи Cys22 и легкой цепи Cys23. Затем рассчитывали углы приближения каждого антитела как (i) угол между осью тримера и длинной осью Fab и (ii) угол между осью основного взаимодействующего протомера и длинной осью Fab. Кроме того, углы между вариабельными доменами Fab определялись углами их коротких осей. Оси были визуализированы в PyMOL путем помещения их координат в файл PDB.

Анализ аутореактивности

Антитела оценивали на аутореактивность путем тестирования связывания с клетками HEp2 с помощью непрямой иммунофлуоресценции (Zeus Scientific, тест-система ANA HEp2) и кардиолипина с помощью ELISA (Inova Diagnostics, QUANTA Lite ACA IgG III) в соответствии с инструкциями производителей .На клетках HEp2 антителам присваивали балл от 0 до 3+ с использованием контрольных антител в качестве эталона. В анализе связывания кардиолипина значения OD были преобразованы в GPL с использованием стандартных образцов, предоставленных в наборе. Моноклональные антитела с оценкой более 20 GPL при 33 мкг / мл считались аутореактивными.

Анализ отпечатков пальцев нейтрализации

Отпечаток пальца нейтрализации моноклонального антитела или поликлональной плазмы определяется как образец эффективности, с помощью которого антитело / плазма нейтрализует набор различных вирусных штаммов.Отпечатки пальцев нейтрализации набора моноклональных антител и плазмы NHP сравнивали и группировали в соответствии с сходством отпечатков пальцев, как описано ранее ⁸² . Набор из 132 штаммов ⁸³ был использован в анализе отпечатков пальцев нейтрализации для дополнительного рисунка 11, а 58 выбранных FP штаммов были использованы для рисунка 6.

Связи между паттернами гликозилирования и нейтрализацией

Мы вычислили связи между вариабельность последовательностей сайтов гликозилирования, соседних с FP (HXB2 с номерами 88, 241, 448 и 611), и нейтрализация на большой панели с использованием подхода, реализованного с помощью пакета R SeqFeatR (https: // seqfeatr.zmb.uni-due.de). Вкратце, для каждого положения остатка мы создали таблицу сопряженности, основанную на наличии гликанов и чувствительности к нейтрализации, и оценили связь с использованием точного критерия Фишера. Полученные значения P были скорректированы с использованием метода множественных испытаний Холма.

Статистический анализ

Корреляция между широтой нейтрализации на панели с 58 штаммами с FP8 = AVGIGAVF и шириной нейтрализации на панели с полной 208 штаммами была проведена с использованием корреляции Пирсона.Различия в количестве нейтрализованных штаммов между группой, получавшей FP-KLH + бустер DS-SOSIP, и группой, получавшей только DS-SOSIP, оценивали с помощью односторонних тестов Манна-Уитни. Различия в нейтрализации между группами FP-KLH и группой, получавшей только KLH, оценивали с помощью односторонних тестов Манна-Уитни. Корреляцию между связыванием тримеров антител и шириной нейтрализации антител проводили с использованием корреляции Пирсона. Различия в расхождении зародышевой линии между антителами из групп, праймерованных тримером, и антителами из групп, не праймерованных тримером, оценивали с помощью двусторонних тестов Манна-Уитни.Различия в нейтрализации сывороток между животными, получавшими тример, и животными, не получавшими тример, оценивали с помощью односторонних тестов Манна-Уитни. Связь FP-проксимальных N-гликановых секвонов (N88, N241, N448 и N611) и нейтрализации на основе панели из 208 штаммов оценивалась с использованием двусторонних точных тестов Фишера. Если не указано иное, все данные были нанесены на график с использованием GraphPad Prism, версия 7.0; и P <0,05 указали на статистически значимое различие.

Сводка отчетов

Дополнительная информация о дизайне экспериментов доступна в Сводке отчетов по исследованиям природы, связанной с этой статьей.

Доступность кода

Никаких исследований, которые считались ключевыми для вывода, не проводилось с использованием специального кода.

Доступность данных

Все данные, полученные или проанализированные в ходе этого исследования, включены в эту опубликованную статью (и ее файлы с дополнительной информацией). Координаты атомов и структурные факторы указанных кристаллических структур были депонированы в банке данных белков с идентификаторами PDB 5TKJ, 5TKK, 6CDM, 6CDO, 6CDP.Крио-ЭМ реконструкции были депонированы в банке данных электронной микроскопии с кодами доступа EMDB EMD-7460, EMD-7459, EMD-8420, EMD-8421 и EMD-8422, а также в банке данных белков с PDB ID 6CDI и 6CDE. Вариабельные последовательности тяжелых и легких цепей моноклональных антител vFP1.01 – vFP7.05 и vFP7.06 – vFP 32.07 были депонированы в GenBank под номерами доступа KX949064 – KX949087 и MH017667 – MH017826 соответственно.

Исследователи из США проектируют компактную термоядерную электростанцию ​​

Новая концепция обеспечивает непрерывное электроснабжение с подходом, который снижает затраты и риски

Сан-Диего, 29 марта 2021 года — Энергия термоядерного синтеза накаляется.За последние несколько месяцев Консультативный комитет по наукам о термоядерной энергии (FESAC) Министерства энергетики США (DOE) и Национальные академии наук, инженерии и медицины (NASEM) опубликовали отчеты, призывающие к агрессивному развитию термоядерной энергии в США.

Теперь ученые из DIII-D National Fusion Facility представили новую конструкцию компактного термоядерного реактора, который может вырабатывать электричество и помочь определить технологию, необходимую для получения коммерческой термоядерной энергии. Подход основан на концепции «Усовершенствованный токамак», впервые примененной в программе DIII-D, которая обеспечивает более производительную, самоподдерживающуюся конфигурацию, которая удерживает энергию более эффективно, чем в типичных импульсных конфигурациях, что позволяет создавать ее в меньшем масштабе. и стоимость.

Подробный заключительный отчет, выпущенный FESAC в конце февраля, излагает стратегический план термоядерной энергетики в США на следующее десятилетие. В отчете NASEM содержится призыв к смелым действиям по включению термоядерной энергии в энергосистему в период 2035–2040 годов. Ключевая рекомендация обоих отчетов — разработка научно-технической базы для экспериментальной термоядерной установки с низкими капитальными затратами, которая заложит основу для коммерческих термоядерных реакторов.

Термоядерная электростанция использует магнитные поля, чтобы удерживать шар с токонесущим горячим газом, называемым плазмой, чтобы создать миниатюрное солнце, которое генерирует энергию посредством ядерного синтеза.Плазма удерживается в мощной вакуумной камере, известной как токамак.

«Ключом к нашему подходу является повышение давления внутри токамака», — сказал руководитель проекта д-р Ричард Баттери. «Это способствует большему слиянию, что позволяет нам снизить ток, что, в свою очередь, делает плазму более устойчивой и более устойчивой. Наше моделирование показывает, что, тщательно формируя плазму и перемещая ток к ее краю, мы можем подавить турбулентные тепловые потери и поддерживать более высокие давления при более низких токах, чтобы достичь состояния, при котором плазма поддерживает себя.Это позволяет устройству, которое можно просто включить, непрерывно вырабатывать электроэнергию в стабильном состоянии ».

Концепция компактного усовершенствованного токамака (CAT), описанная в статье, опубликованной в журнале Nuclear Fusion, возникла в результате моделирования первого в своем роде реактора, в котором используются новейшие знания физики этой плазмы для повышения производительности. Этот подход сочетает в себе новейшую теорию, разработанную в GA, с передовыми вычислениями, выполненными учеными Национальной лаборатории Ок-Ридж, с использованием суперкомпьютера Cori в Национальном научном вычислительном центре исследований в области энергетики (NERSC), и основан на разработке и тестировании основные концепции физики на DIII-D.

Поскольку CAT управляет большей частью собственного тока во время работы, это снижает потребность в дорогостоящих системах привода тока, которые потребляют генерируемую мощность и снижают эффективность установки. Повышенная производительность и энергоемкость подхода CAT позволяет ему работать при более низком плазменном токе, чем в импульсных концепциях. Это, а также непрерывная работа в установившемся режиме, уменьшают нагрузку на устройство и снижают риски для целостности машины, делая конструкцию более прочной и компактной с более низкими тепловыми нагрузками.

«На пути к созданию термоядерной электростанции еще предстоит рассмотреть множество вариантов конструкции», — сказал профессор Хартмут Зом, ведущий ученый в области разработки термоядерной энергии из Института физики плазмы им. Макса Планка в Германии. не участвовал в проектировании. «Представленный здесь подход представляет собой агрессивный, оптимистичный подход, основанный на работе, проделанной на токамаке DIII-D за последние два десятилетия, и я думаю, что он добавляет интересный взгляд на проблему».

По мере того, как в Соединенных Штатах формируется национальная стратегия термоядерной энергии, этот новый дизайн помогает определить необходимые технологии и решает важнейшие проблемы проектирования.Центр DIII-D, директором которого является Баттери, лежит в основе этого исследования. DIII-D — крупнейшая исследовательская лаборатория магнитного синтеза в США, управляемая General Atomics (GA) в качестве национального пользовательского центра Управления науки Министерства энергетики США. DIII-D является пионером в разработке передовых технологий управления током и плазменного формирования, чтобы найти путь к высоким характеристикам термоядерного синтеза. В настоящее время ведутся работы по решению проблемы контроля и управления теплом в установившейся плазме. Тем временем в Соединенных Штатах набирают обороты технологические программы по разработке реакторных материалов, магнитов и других передовых технологий, необходимых для развертывания первой экспериментальной термоядерной установки.( Подробнее о том, как работает термоядерный синтез, см. Ниже в объяснении Fusion Energy 101.)

«Это захватывающие времена для термоядерной энергии», — сказал Баттери. «У США теперь есть видение пилотной установки по термоядерному синтезу, проектирование которой начнется в ближайшее время. У нас есть хорошее представление о работе, необходимой для того, чтобы добраться туда, и о многих удивительных инструментах, которые мы можем использовать в этом поиске, чтобы принести на планету безграничную безуглеродную энергию ».

Об General Atomics: С самого начала атомной эры инновации General Atomics продвинули передовые достижения во всем спектре науки и технологий — от ядерной энергии и обороны до медицины и высоких технологий. -производительные вычисления.За спиной талантливой глобальной команды ученых, инженеров и профессионалов уникальный опыт и возможности GA продолжают предоставлять безопасные, устойчивые, экономичные и инновационные решения для удовлетворения растущих глобальных требований.

О Национальном центре термоядерного синтеза DIII-D. DIII-D — крупнейшая исследовательская лаборатория магнитного синтеза в США, которая внесла многочисленные новаторские вклады в развитие науки о термоядерной энергии. DIII-D продолжает движение к практической термоядерной энергии с критическими исследованиями, проводимыми в сотрудничестве с более чем 600 учеными, представляющими более 100 организаций по всему миру.Для получения дополнительной информации посетите www.ga.com/diii-d

За дополнительной информацией обращайтесь:
Забрина Йохал
858-455-4004
[email protected]

Fusion Energy 101

• Ядерный синтез происходит, когда легкие элементы, такие как водород, объединяются при чрезвычайно высоких температурах и давлениях, заставляя ядра сливаться с более тяжелыми элементами, такими как гелий. Этот процесс приводит в действие такие звезды, как наше Солнце, и высвобождает огромное количество энергии.
• Синтез отличается от ядерного деления, когда тяжелые элементы разделяются на более легкие, высвобождая энергию. Деление — это процесс, используемый на существующих коммерческих атомных электростанциях.
• Термоядерные электростанции будут работать на смеси изотопов водорода: дейтерия (ядро состоит из протона и нейтрона) и трития (ядро состоит из протона и двух нейтронов).
• Дейтерий можно извлечь из морской воды, а тритий можно получить из небольшого количества лития в реакторе, что делает синтез практически безграничным безуглеродным источником энергии, который не оставляет долгоживущих радиоактивных отходов.
• Один из способов осуществить термоядерный синтез на Земле — это токамак (металлическая вакуумная камера в форме пончика), окруженный чрезвычайно мощными магнитами, которые создают сильные магнитные поля.
• Для создания термоядерного синтеза в токамаке необходимо преобразовать топливо в плазму, нагревая ее до температуры более 100 миллионов градусов.
• Плазма — это «четвертое состояние вещества», в котором электроны отделяются от ядер своих атомов. Это создает электрический заряд, который позволяет удерживать плазму магнитными полями внутри токамака, не касаясь внутренних стенок.
• Плазма — наиболее распространенное состояние материи во Вселенной. Его можно увидеть повсюду вокруг нас в таких местах, как звезды, молнии и люминесцентные лампы.

Токамаки по своей сути безопасны — любая потеря контроля приводит к тому, что плазма касается внутренней стенки, немедленно охлаждая ее и останавливая реакцию термоядерного синтеза.

Многоструйная сварка | Руководство по дизайну 3D-печати

Телефон

* Страна Соединенные Штаты AmericaAfghanistanÅland IslandsAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntarcticaAntigua и BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBolivia, многонациональное государство ofBonaire, Синт-Эстатиус и SabaBosnia и HerzegovinaBotswanaBouvet IslandBrazilBritish Индийский океан TerritoryBrunei DarussalamBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCanadaCape VerdeCayman IslandsCentral африканских RepublicChadChileChinaChristmas IslandCocos (Килинг) IslandsColombiaComorosCongoCongo, Демократическая Республика theCook IslandsCosta RicaCôte d’IvoireCroatiaCubaCuraçaoCyprusCzech RepublicDenmarkDjiboutiDominicaDominican RepublicEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEstoniaEthiopiaFalkland острова (Мальвинские) Фарерские острова ФиджиФинляндияФранцияФранцузская ГвианаФранцузская ПолинезияФранцузские Южные территорииГабонГамбияГрузияГерманияГанаГибралтарГрецияГренландияГренадаГваделупаГуамГватемалаГернсиГвинияГвин еа-BissauGuyanaHaitiHeard Island и McDonald IslandsHoly Престол (Ватикан) HondurasHong KongHungaryIcelandIndiaIndonesiaIran, Исламская Республика ofIraqIrelandIsle из ManIsraelItalyJamaicaJapanJerseyJordanKazakhstanKenyaKiribatiKorea, Корейская Народно-Демократическая Республика ofKorea, Республика ofKuwaitKyrgyzstanLao Народная Демократическая RepublicLatviaLebanonLesothoLiberiaLibyaLiechtensteinLithuaniaLuxembourgMacaoMacedonia, бывшая югославская Республика ofMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMicronesia, Федеративные Штаты ofMoldova, Республика ofMonacoMongoliaMontenegroMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNepalNetherlandsNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorfolk IslandNorthern Mariana ОстроваНорвегия, Оман, Пакистан, Палау, Палестина, Панама, Папуа-Новая Гвинея, Парагвай, Перу, Филиппины, Питкэрн, Польша, Португалия, Пуэрто-Рико, Катар, Румыния, Российская Федерация, Руанда, Сен-Бартелеми, Святой Елены, острова Вознесения и острова Тристан, ИВС и NevisSaint LuciaSaint Мартин (французская часть) Сен-Пьер и MiquelonSaint Винсент и GrenadinesSamoaSan MarinoSao Томе и PrincipeSaudi ArabiaSenegalSerbiaSeychellesSierra LeoneSingaporeSint Маартен (Голландская часть) SlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSouth Джорджия и Южные Сандвичевы IslandsSouth SudanSpainSri LankaSudanSuriNameSvalbard и Ян MayenSwazilandSwedenSwitzerlandSyrian Arab RepublicTaiwan, провинция ChinaTajikistanTanzania, United РеспубликаТаиландТимор-ЛештиТогоТокелауТонгаТринидад и ТобагоТунисТурцияТуркменистанТуркс и КайкосТувалуУгандаУкраинаОбъединенные Арабские ЭмиратыВеликобританияМалые Соединенные Штаты Внешние острова УругвайУзбекистанВиргинату, Британские острова, Венесуэла, Венесуэла, ВенесуэлаС. Уоллис и Футуна, Западная Сахара, Йемен, Замбия, Зимбабве,

Разработка и применение синтетических слитых белков

Обзор

Принадлежности Расширять

Принадлежности

• ¹ Департамент химической и биомолекулярной инженерии, Консорциум исследований синтетической биологии, Национальный университет Сингапура, 4 Engineering Drive 4, Singapore 117585, Singapore.
• ² Институт биотехнологических технологий, Агентство науки, технологий и исследований (A * STAR), 20 Biopolis Way, # 06-01, Сингапур 138668, Сингапур.
• ³ Школа химической и биологической инженерии, Сеульский национальный университет, 599 Кванак-ро, Кванак-гу, Сеул 151742, Южная Корея.
• ⁴ Департамент химической и биомолекулярной инженерии, Консорциум исследований синтетической биологии, Национальный университет Сингапура, 4 Engineering Drive 4, Singapore 117585, Singapore; Институт биотехнологических технологий, Агентство науки, технологий и исследований (A * STAR), 20 Biopolis Way, # 06-01, Singapore 138668, Singapore.Электронный адрес: [email protected].

Элемент в буфере обмена

Обзор

Кай Ю и др. Biotechnol Adv. Январь-февраль 2015 г.

Показать варианты

Формат АннотацияPubMedPMID

Принадлежности

• ¹ Департамент химической и биомолекулярной инженерии, Консорциум исследований синтетической биологии, Национальный университет Сингапура, 4 Engineering Drive 4, Singapore 117585, Singapore.
• ² Институт биотехнологических технологий, Агентство науки, технологий и исследований (A * STAR), 20 Biopolis Way, # 06-01, Сингапур 138668, Сингапур.
• ³ Школа химической и биологической инженерии, Сеульский национальный университет, 599 Кванак-ро, Кванак-гу, Сеул 151742, Южная Корея.
• ⁴ Департамент химической и биомолекулярной инженерии, Консорциум исследований синтетической биологии, Национальный университет Сингапура, 4 Engineering Drive 4, Singapore 117585, Singapore; Институт биотехнологических технологий, Агентство науки, технологий и исследований (A * STAR), 20 Biopolis Way, # 06-01, Singapore 138668, Singapore.Электронный адрес: [email protected].

Элемент в буфере обмена

Показать варианты

Формат АннотацияPubMedPMID

Абстрактный

Синтетические слитые белки могут быть разработаны для достижения улучшенных свойств или новых функциональных возможностей путем синергического включения нескольких белков в один комплекс.Слияние двух или более белковых доменов увеличивает биоактивность или генерирует новые функциональные комбинации с широким спектром биотехнологических и (био) фармацевтических приложений. В этом обзоре сначала мы суммируем обычно используемые подходы для конструирования гибридных белков. Для каждого подхода стратегия дизайна и желаемые свойства разработаны с примерами недавних исследований в области биокатализаторов, белковых переключателей и биотерапевтических средств. Впоследствии представлен прогресс в структурном предсказании слитых белков, который потенциально может облегчить систематический дизайн слитых белков на основе структуры для определения лучших комбинаций партнеров слияния.Наконец, обсуждаются текущие проблемы и будущие направления в этой области.

Ключевые слова: Вставка домена; Слитый белок; Дизайн линкера; Протеиновая терапия; Синтетическая белковая инженерия.

© Elsevier Inc., 2014 г. Все права защищены.

Похожие статьи

• Рекомбинантные химерные ферменты для гидролиза лигноцеллюлозной биомассы.

  Мартинс М, Динамарко ТМ, Голдбек Р. Мартинс М. и др. Enzyme Microb Technol. 2020 Октябрь; 140: 109647. DOI: 10.1016 / j.enzmictec.2020.109647. Epub 2020 18 авг. Enzyme Microb Technol. 2020. PMID: 32912698 Рассмотрение.

• Перспективы и проблемы гибридных конструкций в биохимии и энзимологии белков.

  Ян Х, Лю Л., Сюй Ф.Ян Х и др. Appl Microbiol Biotechnol. 2016 Октябрь; 100 (19): 8273-81. DOI: 10.1007 / s00253-016-7795-у. Epub 2016 19 августа. Appl Microbiol Biotechnol. 2016 г. PMID: 27541749 Рассмотрение.

• [Последние достижения в разработке и применении ферментов слияния].

  Хуанг З., Чжан Ц., Ву Х, Су Н, Син X. Хуанг З. и др. Шэн У Гун Чэн Сюэ Бао. 2012 Апрель; 28 (4): 393-409.Шэн У Гун Чэн Сюэ Бао. 2012 г. PMID: 22803390 Рассмотрение. Китайский язык.

• Микробные липолитические ферменты слияния: текущее состояние и перспективы на будущее.

  Гудюкайте Р., Грицаева А. Гудюкайте Р. и др. Мир J Microbiol Biotechnol. 2017 27 ноября; 33 (12): 216. DOI: 10.1007 / s11274-017-2381-8. Мир J Microbiol Biotechnol. 2017 г. PMID: 29181632 Рассмотрение.

• Дизайн белка путем слияния: значение для предсказания и эволюции структуры белка.

  Скорупка К., Хан С.К., Нам Х.Дж., Ким С., Фахам С. Скорупка К. и др. Acta Crystallogr D Biol Crystallogr. 2013 декабрь; 69 (Pt 12): 2451-60. DOI: 10.1107 / S0

  4913022701. Epub 2013 19 ноября. Acta Crystallogr D Biol Crystallogr. 2013. PMID: 24311586

Процитировано

• Комплексные стратегии основанных на машинном обучении количественных моделей взаимосвязи структура-деятельность.

  Мао Дж., Ахтар Дж., Чжан Икс, Сун Л., Гуань С., Ли Х, Чен Дж., Лю Дж., Чон Х. Н., Ким М. С., Но КТ, Ван Г. Мао Дж. И др. iScience. 2021, 28 августа; 24 (9): 103052. DOI: 10.1016 / j.isci.2021.103052. eCollection 2021 24 сентября. iScience. 2021 г. PMID: 34553136 Бесплатная статья PMC. Рассмотрение.

• Ориентированная иммобилизация FAD-зависимой глюкозодегидрогеназы на электроде с помощью слияния модуля связывания углеводов для эффективного анализа глюкозы.

  Хан Цюй, Гун В., Чжан З, Ван Л., Ван Б., Цай Л., Мэн Цюй, Ли И, Лю Цюй, Ян И, Чжэн Л., Ма Ю. Хан Кью и др. Int J Mol Sci. 2021 24 мая; 22 (11): 5529. DOI: 10.3390 / ijms22115529. Int J Mol Sci. 2021 г. PMID: 34073858 Бесплатная статья PMC.

• Описание функции линкеров домена в регулировании динамики многодоменных слитых белков с помощью микросекундного моделирования молекулярной динамики и искусственного интеллекта.

  Ван Б., Су З., У Ю. Ван Б. и др. Белки. 2021 июл; 89 (7): 884-895. DOI: 10.1002 / prot.26066. Epub 2021 27 марта. Белки. 2021 г. PMID: 33620752

• Эффективное производство окисленных терпеноидов с помощью инженерных гибридных белков терпенсинтазы и цитохрома P450.

  Ван Х, Перейра Дж. Х., Цутакава С., Фанг Х, Адамс П. Д., Мукхопадхьяй А., Ли Т. С..Ван X и др. Metab Eng. 2021 Март; 64: 41-51. DOI: 10.1016 / j.ymben.2021.01.004. Epub 2021 19 января. Metab Eng. 2021 г. PMID: 33482331

• Вычислительная информация об O-гликозилировании в линкере CTLA4 Fc-слитого белка и его влиянии на характеристики качества белка.

  Сон Й, Цянь Й, Хуанг З., Хаттак С.Ф., Ли З.Дж. Song Y и др. Comput Struct Biotechnol J.2020 1 декабря; 18: 3925-3935. DOI: 10.1016 / j.csbj.2020.11.037. Электронная коллекция 2020. Comput Struct Biotechnol J. 2020. PMID: 33335689 Бесплатная статья PMC.

Типы публикаций

• Поддержка исследований, за пределами США. Правительство

Условия MeSH

• Рекомбинантные слитые белки / химия *
• Рекомбинантные слитые белки / генетика *

Вещества

• Рекомбинантные слитые белки

цитировать

Формат: AMA APA ГНД NLM

прудов, водных объектов, водных садов и прудов Олбани, штат Нью-Йорк | Пруды, водные объекты, водные сады и обслуживание прудов Саратога, штат Нью-Йорк | Пруды, водные объекты, водные сады и пруды Bolton Landing NY | Пруды, водные объекты, водные сады и пруды Клифтон-Парк, штат Нью-Йорк | Пруды, водные объекты, водные сады и пруды Латам Нью-Йорк | Пруды, водные объекты, водные сады и пруды Лаудонвилл, штат Нью-Йорк | Пруды, водные объекты, водные сады и пруды Niskayuna NY | Пруды, водные объекты, водные сады и пруды Schenectady NY | Пруды, водные объекты, водные сады и пруды Штат Нью-Йорк | Пруды, водные объекты, водные сады и пруды, столичный регион Нью-Йорк | Магазин Аквариума Рядом Клифтон Парк Нью-Йорк | Аквариумный магазин возле Олбани, штат Нью-Йорк | Аквариумный магазин возле Саратоги, штат Нью-Йорк | Аквариумный магазин возле Болтон-Лендинг, штат Нью-Йорк | Магазин Аквариум возле Латама, штат Нью-Йорк | Магазин Аквариум возле Лаудонвилля, штат Нью-Йорк | Магазин Аквариум возле Нискайуна, Нью-Йорк | Магазин-аквариум возле Скенектади, штат Нью-Йорк | Магазин Аквариума в штате Нью-Йорк | Магазин Аквариум в столичном регионе Нью-Йорк | Пруд магазин возле Клифтон Парк Нью-Йорк | Пруд магазин возле Олбани, штат Нью-Йорк | Пруд магазин возле Саратоги, штат Нью-Йорк | Пруд магазин возле Болтона Лендинг Нью-Йорк | Пруд магазин возле Латама, штат Нью-Йорк | Пруд магазин возле Лаудонвилля, штат Нью-Йорк | Магазин Пруд возле Нискайуна, Нью-Йорк | Пруд магазин возле Скенектади, штат Нью-Йорк | Магазин пруда в штате Нью-Йорк | Пруд магазин в столичном районе Нью-Йорка | Заказ аквариумов и обслуживание аквариумов Клифтон Парк Нью-Йорк | Заказ аквариумов и обслуживание аквариумов Олбани, штат Нью-Йорк | Заказ аквариумов и обслуживание аквариумов Саратога, штат Нью-Йорк | Заказ аквариумов и обслуживание аквариумов Bolton Landing NY | Пользовательские аквариумы и обслуживание аквариумов Латам Нью-Йорк | Пользовательские аквариумы и обслуживание аквариумов Лаудонвилл, штат Нью-Йорк | Пользовательские аквариумы и обслуживание аквариумов Niskayuna NY | Заказ аквариумов и обслуживание аквариумов Schenectady NY | Служба заказных аквариумов и аквариумов Штат Нью-Йорк

** Ограниченное по времени предложение — 25 долларов США.00 от нашей уже очень рентабельной цены на Техническое обслуживание пруда и источника воды — отверстия / очистка * Включает полную очистку / промывку под давлением — Удаление мусора — Фильтрация / оборудование, настройка и проверка — Добавки для водоподготовки ** должны быть запланированы до 31.05.21 для скидки — Одно предложение для каждого клиента / домохозяйства — Только для новых клиентов — Позвоните, чтобы узнать цены

Мы являемся специалистами в области прудов, водных объектов и аквариумов и на данный момент работаем только по предварительной записи, поскольку в 2020 году мы переходим из нашего частного учреждения в общественное.Мы можем работать с вами, чтобы достичь желаемых результатов в проекте любого уровня, который вы можете себе представить !!! Бесплатные оценки, если они расположены в столичном регионе Нью-Йорка. Мы — универсальный источник всего, что касается аквариумов, прудов, водных садов, водопадов / водных объектов, а также управления системами озер / природных вод. * Компьютерные / концептуальные чертежи или фотореалистичные визуализации доступны по цене, определяемой на индивидуальной основе, и защищены авторским правом / водяными знаками от Bio-Fusion Designs

«Решения, ориентированные на результат для водной индустрии» — это то, что мы говорим, и наш энтузиазм, энтузиазм, креативность и оригинальность в отрасли в сочетании с нашей готовностью сотрудничать с нашими клиентами и вовлекать их в этот процесс позволяют Dream Projects по-настоящему прийти к плод !!! Для получения дополнительной информации обо всех наших услугах нажмите «Пруды и водные объекты» в верхнем меню или любые другие соответствующие верхние страницы, включая бизнес-информацию, на которой есть отзывы наших клиентов и т. Д.

Ознакомьтесь с недавней статьей о Bio-Fusion Designs, написанной Saratoga Today — Simply Saratoga 2019 Showcase of Homes Fall Edition. Вы можете получить доступ к этому журналу и статье по следующей ссылке ниже. Другие статьи о нашем бизнесе — на вкладке «Пресса и предстоящие события» в разделе «Бизнес-информация»

Simply Saratoga Fall 2019 Страницы 148-149

Помимо всех наших аквариумных услуг, Bio-Fusion Designs — это компания, предоставляющая полный комплекс услуг по обслуживанию прудов, водных объектов и водных садов, которая уже 13 лет предоставляет свои услуги в столичном регионе штата Нью-Йорк.Мы являемся крупнейшей в регионе компанией по обслуживанию прудов, предлагающей самые профессиональные, комплексные и недорогие услуги по установке / проектированию прудов, а также такие услуги, как очистка и сезонное открытие / закрытие в конце сезона или подготовка к зиме. Команда разработчиков Bio-Fusion Designs может преобразовать ваше жилое пространство на открытом воздухе, чтобы оно было целенаправленно объединено с водными элементами — как с эстетической / звуковой ценностью, так и с функциональностью.

Мы всегда доступны для пруда, водоема, водного сада — постройка, ремонт, обслуживание — не говоря уже о том, что мы всегда полностью укомплектованы всем необходимым, рыбой, растениями и т. Д. Самое приятное, что мы предлагаем бесплатную личную доставку всех расходных материалов и живого товара, а также предоставляем максимально возможную стоимость на них. Сэкономьте свое время и деньги — попробуйте — мы лично гарантируем вам удовлетворение.

Мы стремимся создавать максимально естественные дисплеи независимо от размера проекта. Внимание к деталям, использование нескольких типов камня в каждой постройке, использование зимостойких водных и окраинных растений и местной растительности, каменные куски с индивидуальной огранкой или сердцевиной, смесь промышленных продуктов, наиболее подходящих для данной области применения, — все это применяется для того, чтобы иметь дисплей выглядит так, как будто он всегда был частью собственности в течение многих лет.

Не верьте нам на слово, помимо множества отзывов клиентов, которыми мы дорожим, у нас есть множество клиентов, которые дали нам разрешение продемонстрировать такую ​​работу как пример успешного аквариума. и строительство пруда, которое мы производим. Для тех, кто серьезно относится к пруду, водопаду или водному объекту — мы предлагаем бесплатные персональные туры по некоторым из наших завершенных проектов на открытом воздухе, чтобы помочь вам визуализировать / сотрудничать с нами для реализации проекта вашей мечты !!!

* Bio-Fusion Designs — это полностью застрахованная компания, и наша команда имеет 50-летний опыт работы в индустрии прудов, аквариумов и водных видов спорта.Мы стремимся достичь результатов и превзойти ожидания !!!

В течение многих лет компания Bio-Fusion Designs занимается созданием вручную рециркулирующих водопадов / конструктивных элементов на основе живых кашпо во многих масштабах. Пожалуйста, посмотрите видео ниже. Это один из примеров наших эксклюзивных продуктов — Custom Planter Waterfall от Bio-Fusion Designs, которые мы уже много лет показываем на выставках на различных уровнях и в разных дизайнах. Каждый из них уникален и оригинален — разработан специально для внутреннего или наружного пространства — в некоторых случаях и для сезонного переезда.Идеальный вариант небольшого размера и минимального обслуживания для тех, кто ищет спокойное место и шум воды / живых растений, но имеет ограниченное пространство. Позвоните нам для получения более подробной информации.

5 великих идей для превращения термоядерной энергии в реальность

Шутка существовала почти столько же, сколько и мечта: Ядерный синтез находится через 30 лет … и всегда будет. Но теперь, более чем через 80 лет после того, как австралийский физик Марк Олифант впервые обнаружил слияние атомов дейтерия и высвобождение капель энергии, возможно, наконец, пришло время обновить главную мысль.

За последние несколько лет более двух десятков исследовательских групп — стартапов, университетских программ и корпоративных проектов с впечатляющим персоналом и хорошим финансированием — добились потрясающих успехов в области управляемого ядерного синтеза. Они строят термоядерные реакторы, основанные на совершенно разных конструкциях, которые бросают вызов двум основным подходам, которые используют либо огромный магнитный сосуд в форме пончика, называемый токамаком, либо чрезвычайно мощные лазеры.

Более того, некоторые из этих групп прогнозируют важные вехи термоядерного синтеза в ближайшие пять лет, включая достижение точки безубыточности, при которой произведенная энергия превосходит энергию, используемую для зажигания реакции.Это шокирующе скоро, учитывая, что основные проекты, основанные на традиционных токамаках и подходах на основе лазеров, работали десятилетиями и потратили миллиарды долларов, не достигнув безубыточности.

В Кембридже, штат Массачусетс, исследователи из Commonwealth Fusion Systems, аффилированные с Массачусетским технологическим институтом, заявляют, что их последняя конструкция реактора выйдет на уровень безубыточности к 2025 году. В Великобритании отделение Оксфордского университета под названием First Light Fusion утверждает, что оно продемонстрирует безубыточность в 2024 году.А в Южной Калифорнии стартап TAE Technologies опубликовал потрясающе амбициозный пятилетний график коммерциализации своего термоядерного реактора.

Иррациональное изобилие? Может быть. Исследования термоядерного синтеза — одно из самых дорогостоящих начинаний, так как они зависят от большого притока наличных денег только для оплаты счетов лаборатории за электроэнергию. В погоне за финансированием велик соблазн переоценить будущие достижения. И прошлые надежды на надвигающийся прорыв не раз оправдались. Что изменилось сейчас, так это то, что достижения в области высокоскоростных вычислений, материаловедения, а также моделирования и симуляции помогают преодолеть когда-то непокорные технические препятствия, и в эту область вкладываются значительные суммы денег.

Некоторые из новых термоядерных проектов заставляют работать суперкомпьютеры новейшего поколения, чтобы лучше понять и настроить поведение сверхвысокотемпературной плазмы, в которой ядра водорода сливаются с образованием гелия. Другие возобновили многообещающие исследования, которые откладывались десятилетия назад. Третьи используют новые сверхпроводники или гибридизируют основные концепции.

Несмотря на их мощные инструменты и творческий подход, многие из этих новых предприятий потерпят неудачу.Но если хотя бы одному удастся построить реактор, способный производить электроэнергию экономически, это может коренным образом изменить ход человеческой цивилизации. В реакции термоядерного синтеза один грамм изотопов водорода, которые наиболее часто используются, теоретически может дать ту же энергию, что и 11 метрических тонн угля, с гелием в качестве единственного постоянного побочного продукта.

По мере того, как изменение климата ускоряется и спрос на электроэнергию стремительно растет, ядерный синтез обещает безуглеродный, малоотходный базовый источник энергии, относительно чистый и не связанный с риском расплавления или использования оружия.Эта дразнящая возможность поддерживала мечту о слиянии на протяжении десятилетий. Сможет ли один из этих разрозненных стартапов, наконец, превратить фьюжн в реальность?

Не так давно перспективы термоядерной энергетики были довольно мрачными: , когда два крупнейших проекта, казалось, застопорились. В 2016 году Министерство энергетики США признало, что его Национальная система зажигания (NIF) стоимостью 3,5 миллиарда долларов США не смогла достичь своей цели по использованию лазеров для «зажигания» самоподдерживающейся термоядерной реакции.В отчете Министерства энергетики было высказано предположение [PDF] о том, что исследования NIF должны перейти от изучения воспламенения от лазерной искры к определению того, возможно ли такое воспламенение.

В том же году правительства США и ряда других стран начали обсуждать, стоит ли им поддерживать Международный термоядерный экспериментальный реактор (ИТЭР). ITER, впервые предложенный в 1985 году и сейчас строящийся на юге Франции, является крупнейшим в мире термоядерным экспериментом. Это тип токамака, который использует магнитные силы для удержания и изоляции яростно горячей, энергичной плазмы, необходимой для инициирования и поддержания термоядерного синтеза.Но проект страдает от задержек и перерасхода средств, что в пять раз превысило его первоначальную цену в 5 миллиардов долларов и отодвинуло прогнозируемую дату завершения до 2035 года. Неудачи и огромные расходы НИФ и ИТЭР привели к потере не только денег, но и энтузиазма.

Даже после провала поддерживаемых государством мегапроектов, исследования альтернативной термоядерной энергии начали набирать обороты.Надежды тех, кто преследует эти новые усилия, заключается в том, что их новаторские и более мелкомасштабные подходы смогут ускориться после десятилетий постепенного упадка. Инвесторы, наконец, замечают это и вкладывают деньги в эту отрасль. За последние пять лет частные капиталисты вложили около 1,5 миллиарда долларов в малые компании по производству термоядерной энергии. Среди тех, кто сделал серьезные ставки на слияние, — Джефф Безос из Amazon, Билл Гейтс из Microsoft и венчурный капиталист Питер Тиль. Несколько крупных корпораций, в том числе Lockheed Martin, запустили свои собственные проекты в области малого термоядерного синтеза.

Джесси Треу, доктор философии физик, который большую часть своей карьеры инвестировал в стартапы в области биотехнологий и медицины, говорит, что в 2016 году он понял, что «в термоядерной энергии начали происходить замечательные вещи, но финансирование не хватало. Ясно, что частный и венчурный капитал являются частью решения по развитию этой технологии, которая, несомненно, является лучшим энергетическим ответом для планеты ». Он стал соучредителем Stellar Energy Foundation, чтобы связать исследователей термоядерного синтеза с источниками финансирования и обеспечить поддержку и защиту.

И государственные деньги начали следовать за частными: грантодатели Министерства энергетики США, которые на протяжении десятилетий направляли большую часть средств, не связанных с защитой от термоядерного синтеза, в ИТЭР, теперь направляют некоторое финансирование на проекты, находящиеся на периферии основных исследований. Федеральный бюджет включает в себя увеличение на 107 миллионов долларов на термоядерные проекты в 2020 финансовом году, включая программу исследовательского партнерства, которая позволяет небольшим компаниям проводить крупные эксперименты в национальных лабораториях Министерства энергетики.

У.Возобновление интереса правительства Южной Кореи отчасти объясняется осознанной необходимостью идти в ногу с Китаем, который недавно возобновил свою программу термоядерной энергии после трехлетнего моратория. Китайское правительство планирует в этом году запустить новый термоядерный реактор в провинции Сычуань. Тем временем китайская энергетическая компания ENN Energy Holdings инвестирует в исследовательские программы за рубежом и строит копию компактного реактора Princeton Fusion Systems в центральном Китае с помощью ведущих ученых США.

«Теперь, когда создается впечатление, что Китай сожрет все идеи U.С. не смог профинансировать, — говорит Мэтью Дж. Мойнихан, инженер-ядерщик и консультант инвесторов по термоядерному синтезу, — это стало пробуждением для правительства США.

Несмотря на всю эту деятельность и инвестиции, термоядерная энергия остается серьезной проблемой, как никогда.

В отличие от деления ядер, при котором большое нестабильное ядро ​​разделяется на более мелкие элементы, реакция синтеза происходит, когда ядра легкого элемента, как правило, водорода, сталкиваются с силой, достаточной для слияния и образования более тяжелого элемента.При этом часть массы высвобождается и преобразуется в энергию, как указано в известной формуле Альберта Эйнштейна: E = mc ² .

В нашей Вселенной имеется изобилие термоядерной энергии — Солнце и другие стабильные звезды питаются за счет термоядерного синтеза — но задача запуска и управления самоподдерживающейся реакцией термоядерного синтеза и использования ее энергии, возможно, является самой сложной инженерной задачей, с которой сталкиваются люди. когда-либо пытался.

Чтобы объединить ядра водорода, проектировщикам наземных реакторов необходимо найти способы преодолеть взаимное отталкивание положительно заряженных ионов — кулоновскую силу — и подвести их достаточно близко, чтобы связать их посредством так называемого сильного ядерного взаимодействия.В большинстве методов используются настолько высокие температуры — на несколько порядков выше, чем температура ядра Солнца, составляющая 15 миллионов ° C, — что материя может существовать только в плазменном состоянии, в котором электроны вырываются из своих атомных ядер и свободно циркулируют в газоподобных облаках. .

Но плазма с высокой плотностью энергии, как известно, нестабильна и ее трудно контролировать. Он извивается, корчится и пытается вырваться на свободу, перемещаясь к краям поля, в котором он находится, где быстро охлаждается и рассеивается.Большинство проблем, связанных с термоядерной энергией, связано с плазмой: как ее нагреть, как удержать, как сформировать и контролировать. Два основных подхода — это магнитное удержание и инерционное удержание. Реакторы с магнитным удержанием, такие как ITER, пытаются удерживать плазму внутри токамака с помощью мощных магнитных полей. Подходы с инерционным ограничением, такие как NIF, обычно используют лазеры для сжатия и взрыва плазмы так быстро, что она удерживается на месте достаточно долго, чтобы реакция могла начаться.

Ученые давно думали, что чем больше, тем лучше, когда дело доходит до создания стабильных и энергетически плотных плазменных полей. Но с недавними достижениями в области суперкомпьютеров и сложного моделирования исследователи разгадывают все больше загадок, лежащих в основе поведения плазмы, и разрабатывают новые приемы, позволяющие справиться с этим без использования огромного и сложного оборудования.

Среди исследователей, стоящих на переднем крае этой работы, является физик К. Венделл Хортон-младший из Института термоядерных исследований Техасского университета.Он использует университетский суперкомпьютер Stampede для моделирования потоков плазмы и турбулентности внутри реакторов с магнитным удержанием. «Мы делаем расчеты, которые были невозможны всего несколько лет назад, и моделируем данные о плазме в трех измерениях и во времени, — говорит Хортон. — Теперь мы можем увидеть, что происходит, с гораздо большим количеством нюансов и деталей, чем мы могли бы получить с помощью аналитических теорий. и даже самые современные датчики и диагностические измерения. Это дает нам более целостное представление о том, что необходимо для улучшения конструкции реактора.«

Находки Хортона послужили основой для разработки крупномасштабных экспериментов, таких как ИТЭР, а также небольших проектов.« Проблема с ИТЭР заключается в том, что независимо от того, насколько хорошо они заставляют плазму вести себя, они не выяснили как добиться самоподдержания реакции », — говорит он. «Он по-прежнему сгорит в считанные минуты, и это, очевидно, не решит энергетической проблемы». Он и другие исследователи полагают, что некоторые из небольших усилий намного ближе к достижению устойчивой реакции, которая могла бы вызвать базовую нагрузку. электричество.

Среди наиболее зрелых стартапов в области термоядерного синтеза находится калифорнийская компания TAE Technologies (ранее Tri Alpha Energy), запущенная в 1998 году.

Реактор TAE разработан для использования так называемой конфигурации с обратным полем (FRC). создать закрученное кольцо плазмы, которое находится в собственном магнитном поле. (Конструкция Princeton Fusion Systems также является FRC.) Вместо использования дейтерия и трития — смеси изотопов водорода, которая питает большинство термоядерных реакторов — реактор TAE вводит пучки высокоэнергетических нейтральных частиц водорода в водородно-борное топливо, заставляя реакция, которая производит альфа-частицы (ионизированные ядра гелия).Тепло, генерируемое в защитной оболочке, вызванное отложением энергии мягкого рентгеновского излучения, будет преобразовано в электричество с использованием традиционной системы термического преобразования, которая нагревает воду в пар для привода турбины.

Синтез водорода с бором анейтронен, что означает, что первичная реакция не производит разрушительного нейтронного излучения. Недостатком является то, что для сжигания топлива требуются необычные температуры, достигающие 3 миллиардов ° C. «Когда тебе так жарко, электроны излучаются как сумасшедшие», — говорит Уильям Дорланд, профессор физики в Университете Мэриленда.«Они собираются охладить плазму быстрее, чем вы можете ее нагреть». Хотя машины FRC кажутся менее склонными к нестабильности плазмы, чем некоторые другие методы магнитного удержания, никто еще не продемонстрировал реактор FRC, который может создать стабильную

Соучредитель и генеральный директор TAE Майкл Биндербауэр говорит, что последняя машина компании, получившая название Norman (в честь соучредителя компании Нормана Ростокера), обеспечивает «значительные улучшения в удержании плазмы и стабильности по сравнению с машиной предыдущего поколения.«Движущей силой улучшений являются достижения в области искусственного интеллекта и машинного обучения, которые стали возможными благодаря передовому алгоритму, разработанному Google под названием Optometrist. TAE адаптировала алгоритм в сотрудничестве с Google для анализа данных о поведении плазмы и определения комбинации переменных Это создаст самые идеальные условия для синтеза. Исследователи описали это в статье Nature , опубликованной в 2017 году.

«Мы делаем то, что никогда не могли бы сделать 10 лет назад, и это ускоряет и ускоряет циклы обучения. , — говорит Биндербауэр.

Расширенные вычисления также вдохнул новую жизнь в многообещающие направления исследований, которые были заброшены много лет назад из-за сокращения бюджета или технических препятствий. Компания General Fusion, базирующаяся недалеко от Ванкувера, была основана канадским физиком плазмы Мишелем Лабержем. Он оставил прибыльную работу по разработке лазерных принтеров, чтобы реализовать подход, называемый синтезом намагниченной мишени (MTF). Компания привлекла более 200 миллионов долларов, включая инвестиции Джеффа Безоса и правительств Канады и Малайзии.

Конструкция General Fusion сочетает в себе особенности термоядерного синтеза с магнитным и инерционным удержанием. Он впрыскивает импульсы магнитно удерживаемого плазменного топлива в сферу, заполненную вихрем из расплавленного свинца и лития. Поршни, окружающие реактор, направляют ударные волны к центру, сжимая топливо и заставляя частицы вступать в реакцию синтеза. Получающееся тепло поглощается жидким металлом и используется для производства пара для вращения турбины и выработки электроэнергии.

«Вы можете думать об этом как о противоположности токамака», — говорит Лаберж.«Токамаки работают с большим плазменным полем [относительно] низкой плотности. Мы пытаемся создать плазму миниатюрных размеров с чрезвычайно высокой плотностью, раздавливая ее ударными волнами. Поскольку поле такое плотное и маленькое, нам нужно удерживать его вместе в течение миллисекунды, чтобы оно среагировало ».

В 1970-х годах Лаборатория военно-морских исследований США экспериментировала с поршневой системой, запускающей ядерный синтез. Эти эксперименты не увенчались успехом. в значительной степени из-за невозможности точно контролировать синхронизацию ударных волн.Команда Лаберже разработала передовые алгоритмы и высокоточные системы управления для точной настройки скорости и времени ударных волн и сжатия.

«В тех экспериментах 1970-х проблема заключалась в симметрии, — говорит Лаберж. — Теперь мы достигли необходимой точности и силы, так что эта деталь решена».

Использование жидкого металла может решить еще одну из основных проблем термоядерного синтеза: нейтронное излучение разрушает стенки реактора, которые необходимо часто заменять и утилизировать как низкоактивные радиоактивные отходы.Жидкий металл защищает прочную внешнюю стену от повреждений. Есть некоторое облучение жидкого металла, но нет необходимости его регулярно заменять, поэтому реактор не производит постоянного потока низкоактивных отходов.

Новейший реактор General Fusion, который впервые генерировал плазму в конце 2018 года, является центральным элементом установки, которая, по словам Лабержа, продемонстрирует возможность непрерывного производства электроэнергии с помощью ядерного синтеза. «Теперь, когда мы успешно создали стабильную долгоживущую плазму, мы видим, что у нас есть реальный путь к тому, чтобы плазма генерировала больше энергии, чем потребляла», — говорит он.«С точки зрения коммерциализации, наши сроки теперь являются вопросом лет, а не десятилетий».

Базирующаяся в Вирджинии компания HyperJet Fusion Corp. применяет подход, аналогичный подходу General Fusion, но вместо поршней используется около 600 плазменных пушек. Плазма в реактор. Слияние струй формирует плазменную оболочку или лайнер, который затем взрывается и воспламеняет намагниченную плазму мишени. Системе не нужна система нагрева, чтобы довести топливо до температур термоядерного синтеза, — говорит генеральный директор HyperJet. ученый Ф.Дуглас Уизерспун. «Взрывающийся плазменный лайнер содержит целевую плазму и обеспечивает энергию для повышения температуры до условий термоядерного синтеза. А поскольку мы используем плазму с гораздо более высокой плотностью, чем система магнитного удержания, она уменьшает размер термоядерной плазмы с метрового до сантиметрового масштаба ».

Уизерспун говорит, что преимущество HyperJet перед токамаками состоит в том, что ему не нужны дорогие сверхпроводящие магниты для генерации огромных магнитных полей, необходимых для удержания плазмы, горящей термоядерным синтезом.

Сами токамаки также получают перезагрузку благодаря использованию различных сверхпроводящих материалов, которые могут сделать магнитное удержание более жизнеспособным. Компания Commonwealth Fusion Systems, дочерняя компания Массачусетского технологического института, использует оксид иттрия-бария-меди (YBCO), высокотемпературный сверхпроводник, в магнитах своего реактора Sparc.

Соучредитель Содружества Мартин Гринвальд, который также является заместителем директора Центра плазменных исследований и термоядерного синтеза Массачусетского технологического института, подсчитал, что магниты YBCO реактора Sparc будут способны генерировать поле около 21 тесла на своей поверхности и 12 Тл в центре поля. плазмы, примерно вдвое превышающей напряженность поля магнитов токамаков из ниобия-олова.Более сильные магнитные поля создают более сильную удерживающую силу на заряженных частицах в плазме, улучшая изоляцию и позволяя создавать гораздо меньшие, более дешевые и потенциально более эффективные термоядерные устройства.

«Если вы можете удвоить магнитное поле и уменьшить размер устройства вдвое с одинаковой производительностью, это изменит правила игры», — говорит Гринвальд. заключается в том, что они могут сконцентрироваться на новых аспектах своих разработок, пользуясь при этом десятилетиями с трудом добытых знаний об основах термоядерной науки.Как выразился Гринвальд: «Мы думаем, что сможем быстрее перейти к коммерческому развертыванию термоядерных электростанций, приняв традиционную физическую основу, разработанную вокруг эксперимента ИТЭР, и сосредоточив внимание на нашем сотрудничестве между физиками и инженерами-магнитами, которые устанавливают рекорды на протяжении десятилетий».

Некоторые многообещающие стартапы, , не соглашаются принять общепринятую точку зрения и по-новому подходят к физике, лежащей в основе термоядерного синтеза.Одним из наиболее радикальных подходов является метод First Light Fusion.Британская компания намеревается производить термоядерный синтез, используя реактор с инерционным удержанием, вдохновленный очень шумным ракообразным.

Отличительная черта креветки-пистолета — это ее огромная, похожая на пистолет, клешня, которую она использует для оглушения добычи. Отведя назад «молотковую» часть когтя, креветка прижимает ее к противоположной стороне когтя, создавая быстрое изменение давления, которое создает заполненные паром пустоты в воде, называемые кавитационными пузырьками. Когда эти пузырьки схлопываются, пульсируют ударные волны. через воду со скоростью 25 метров в секунду, этого достаточно, чтобы уничтожить мелких морских животных.

«Креветка просто хочет использовать волну давления, чтобы оглушить свою добычу, — говорит Николас Хокер, соучредитель и генеральный директор First Light. плазма, чтобы сформироваться — или что она создала единственный на Земле пример термоядерного синтеза с инерционным удержанием ». Плазма достигает температуры более 4700 ° C и создает взрыв мощностью 218 децибел.

Хоукер сосредоточился на необычной клешне креветки-пистолета в своей докторской диссертации в Оксфордском университете и начал изучать, можно ли имитировать и масштабировать физиологию креветки, чтобы вызвать термоядерную реакцию, которая могла бы производить электричество.

Собрав 25 миллионов фунтов стерлингов (около 33 миллионов долларов) и объединившись с международной инженерной группой Mott MacDonald, First Light строит реактор ICF, в котором «коготь» состоит из металлического дискового снаряда и куба с заполненной полостью. с дейтериево-тритиевым топливом. Удар снаряда создает ударные волны, которые создают кавитационные пузыри в топливе. Когда пузыри схлопываются, топливо внутри них сжимается достаточно долго и с достаточной силой, чтобы сгореть.

Хоукер говорит, что First Light надеется инициировать его первая термоядерная реакция в этом году и продемонстрировать чистый прирост энергии к 2024 году.Но он признает, что этих достижений будет недостаточно. «Энергия термоядерного синтеза не должна быть просто научно возможной, — говорит он. — Она должна быть коммерчески жизнеспособной».

Никто не верит, что это будет легко, но необычайная проблема термоядерной энергии — не говоря уже о насущной необходимости — является частью притяжения для многих ученых и инженеров, которые недавно были привлечены к этой области. И все чаще у них появляются ресурсы для финансирования своей работы.

«Это мнение о том, что до термоядерного синтеза осталось еще 30, 40 или 50 лет, неверно», — говорит Биндербауэр из TAE, чья компания привлекла более 600 миллионов долларов.«Мы увидим коммерциализацию этой технологии в периоды времени в полдесятилетия».

Опытные исследователи термоядерного синтеза, такие как Дорланд и Хортон, как правило, имеют более сдержанный взгляд на вещи. Они опасаются, что невыполненные великие обещания могут подорвать общественные и поддержка инвесторов, как это происходило в прошлом. Любые заявления о коммерциализации в течение десятилетия «просто неправда», — говорит Дорланд. «Нам еще далеко до перехода к термоядерной энергии».

Однако немногие будут спорить, так это острая необходимость в ядерном синтезе в ближайшем будущем.

«Я думаю, что не будет преувеличением сказать, что у термоядерного синтеза наступает момент Китти Хока, — говорит Гринвальд из Массачусетского технологического института. — У нас нет самолета 747, но мы летаем».

Эта статья опубликована в печатном выпуске за февраль 2020 года как «5 больших идей для термоядерной энергии».

Массачусетский технологический институт подтверждает научные данные, лежащие в основе новой конструкции термоядерного реактора

Предложенная компания Commonwealth Fusion Systems конструкция термоядерного реактора получила поддержку после того, как лежащие в ее основе научные принципы были подтверждены экспертной оценкой.

CFS, один из двух претендентов на термоядерный синтез, которые привлекли интерес нефтяной промышленности, опубликовал в прошлом месяце семь статей в журнале Journal of Plasma Physics , которые, по-видимому, подтверждают, что теоретический подход компании может дать реальные результаты, заявил генеральный директор Боб Мумгаард в интервью. интервью.

В этих статьях суммируются результаты двухлетней работы, включая исследования использования новых магнитов для удержания термоядерной плазмы — одной из важнейших задач в попытке использовать энергию, питающую солнце и звезды.

«Этот набор бумаг впервые объединяет воедино физическую картину», — сказал Мумгаард. «Из всего этого появляется решение: если у вас есть эти магниты, вы можете построить гораздо меньшие термоядерные машины, чем мы думали ранее».

CFS, дочерняя компания Массачусетского технологического института, работает с Массачусетским технологическим институтом над прототипом реактора под названием Sparc. Планируется, что это будет первая компактная термоядерная система, способная обеспечить чистый выигрыш в энергии, вырабатывая 50 мегаватт от мощности 25 МВт.

Возможность получить от системы больше энергии, чем требуется для создания и поддержания плазмы, станет значительным шагом на пути к коммерческим термоядерным реакторам. Но сейчас самая насущная задача — доказать, что это новый магнит, — сказал Мамгаард.

«Мы находимся в эпицентре создания магнита, который в сто раз превосходит все, что было сделано раньше», — сказал он.

CFS надеется начать испытания магнитов и начать строительство Sparc в следующем году. Если Sparc добьется успеха, CFS нацелится на разработку коммерческих реакторов с выходной электрической мощностью около 200 мегаватт, достаточно малых, чтобы поместиться в спортзале.

Способность удерживать плазму на такой небольшой площади потенциально является одним из ключей к экономически эффективному производству энергии термоядерного синтеза.

Мартин Гринвальд, старший научный сотрудник и заместитель директора Центра плазменных исследований и термоядерного синтеза Массачусетского технологического института, сообщил GTM, что в коммерческих термоядерных реакторах потребуется достичь температуры плазмы до 200 миллионов градусов по Цельсию, что горячее Солнца.

Единственный способ удержать такую ​​плазму — это использовать магнитные поля, которые защищают плазму от обычного вещества.По его словам, чем сильнее магнитное поле, тем лучше оно работает.

«Качество теплоизоляции повышается по мере увеличения напряженности магнитного поля», — сказал он. «Вы удваиваете магнитное поле [и] можете уменьшить линейный размер вдвое, что означает уменьшение объема в восемь раз. И большая часть затрат зависит от веса ».

CFS работает над высокотемпературными сверхпроводящими магнитами, которые могут работать так же хорошо, как и магниты на Международном термоядерном экспериментальном реакторе во Франции, но в 10 раз меньше и могут быть построены в значительно более короткие сроки, говорится в пресс-релизе.

Рецензированные статьи говорят исследователям, что это, скорее всего, сработает, сказал Гринвальд. Но даже если наука верна, CFS по-прежнему сталкивается с серьезными инженерными препятствиями при создании коммерческого термоядерного реактора. «В конце концов, карандаш и бумага не сливаются», — сказал Гринвальд.

«Это будет сталь и бетон», — сказал он. «Мы не хотим казаться самодовольными. Природа по-прежнему может нас удивлять ».

По иронии судьбы, одна из предстоящих задач будет заключаться в том, чтобы реакторы CFS не производили слишком много энергии.Хотя Sparc предназначен для выработки вдвое большей мощности, чем потребляет, теоретическая основа для машины предсказывает потенциальную мощность до 10 раз больше, чем потребляемая.

Мамгаард сказал, что команда CFS до сих пор не выяснила, как они собираются извлекать энергию из термоядерного реактора, если ему удастся создать излишек. Это, вероятно, будет проблемой для любой предлагаемой термоядерной машины, поскольку избыточное тепло, которое может приводить в действие турбину, может также угрожать расплавлением магнитов, удерживающих плазму.

Однако в нынешнем виде перспективы коммерческой термоядерной энергии сегодня кажутся ближе, чем когда-либо прежде. И даже если подход CFS закончится неудачей, есть еще много претендентов, которые выстраиваются в очередь, чтобы попытаться решить эту проблему.