Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Российский ученый нашел формулу «идеального тромба»
Ученый из Физического института имени П. Н. Лебедева РАН и МФТИ Сергей Панюков разработал принципиально новый теоретический подход к описанию процесса формирования фибриновой сети — основы кровяного сгустка. Вместо сложных кинетических моделей, требующих множества подгоночных параметров, предложена элегантная теория, которая рассматривает полимеризацию фибрина как динамический фазовый переход. Этот подход позволил вывести аналитические формулы, точно предсказывающие, как начальные концентрации ключевых белков крови определяют конечную структуру и свойства тромба.
Результаты исследования, имеющие огромное значение для медицины, биотехнологий и фундаментальной науки, опубликованы в журнале Physical Review E. Исследование было поддержано грантом Российского научного фонда.
Каждый раз, когда мы получаем порез, в нашем организме запускается жизненно важный каскад реакций — гемостаз, или свертывание крови. Его конечная цель — остановить кровотечение, создав на месте повреждения прочный и эластичный барьер. Ключевым элементом этого барьера является фибрин, белок, который самоорганизуется в сложную трехмерную сеть, похожую на микроскопическую паутину. Эта сеть захватывает клетки крови, формируя тромб. Процесс полимеризации фибрина лежит не только в основе заживления ран, но и широко используется в биомедицине: от создания хирургического «фибринового клея» до разработки каркасов для выращивания тканей и органов.
Несмотря на десятилетия изучения, до сих пор не существовало единой физической теории, которая могла бы надежно предсказать, какой именно получится фибриновая сеть — рыхлой и пористой или плотной и жесткой — в зависимости от условий ее формирования. Существующие подходы в основном опирались на системы обыкновенных дифференциальных уравнений, описывающих химическую кинетику. Такие модели сложны, содержат большое число настраиваемых параметров и, что самое главное, не способны адекватно описать пространственную архитектуру сети — например, толщину и длину волокон, которые ее составляют.
Новая работа российского ученого предлагает взглянуть на эту сложную биохимическую задачу с точки зрения физики полимеров и теории фазовых переходов. Целью исследования было создание такой теоретической модели, которая бы абстрагировалась от множества мелких химических деталей и выявила бы универсальные, масштабируемые закономерности — так называемые скейлинговые законы. Такой подход не требует подгонки и позволяет получить аналитические зависимости, связывающие макроскопические свойства системы с ее микроскопическими параметрами.
В основе процесса лежит превращение растворимого белка-предшественника фибриногена в фибриновые мономеры под действием фермента тромбина. Эти мономеры, как детали конструктора, имеют специальные участки — «шипы» и «гнезда» (knobs and holes), которые позволяют им соединяться друг с другом.
Сначала они собираются в тонкие линейные цепочки-протофибриллы и разветвленные кластеры. Затем эти первичные структуры начинают слипаться друг с другом, образуя более толстые волокна, которые, в свою очередь, переплетаясь, формируют итоговую сеть.
Центральная идея предложенной теории заключается в том, что весь этот процесс самосборки можно описать как динамический фазовый переход, аналогичный, например, замерзанию воды или намагничиванию материала. Роль управляющего параметра, похожего на обратную температуру в термодинамике, здесь играет безразмерная величина β(t), которая зависит от времени и концентраций реагентов.
Полимеризация начинается не сразу, а лишь тогда, когда эта величина достигает критического значения. Этот момент является своего рода порогом, после которого система лавинообразно переходит из состояния разрозненных мономеров в упорядоченное состояние геля. Модель показала, что ключевым фактором, определяющим финальную архитектуру тромба, является соотношение исходных концентраций фибриногена и тромбина. При низкой концентрации тромбина, активация фибриногена идет медленно, и у протофибрилл есть много времени, чтобы вырасти достаточно длинными и агрегировать в толстые волокна, образуя в итоге рыхлую, крупноячеистую сеть. Напротив, при высокой концентрации тромбина, мономеры фибрина появляются очень быстро, образуя сразу множество коротких и тонких волокон, которые сплетаются в плотную, мелкоячеистую сеть. Эти предсказания полностью согласуются с экспериментальными данными и объясняют, почему, например, для создания быстродействующего фибринового клея используют высокие концентрации обоих компонентов.
Сергей Панюков, доцент кафедры теоретической физики МФТИ, прокомментировал: «Я решил посмотреть на этот сложный биохимический процесс глазами физика, применив мощный аппарат скейлинговой теории. Вместо того чтобы пытаться учесть каждую отдельную реакцию, сосредоточился на универсальных принципах самоорганизации. Подход, рассматривающий полимеризацию как динамический фазовый переход, позволил отбросить множество мелких деталей и выявить фундаментальные законы, управляющие формированием фибриновой сети. Теперь у нас есть не просто набор уравнений для численного моделирования, а аналитические формулы, которые напрямую связывают начальные условия с конечной структурой. Это похоже на то, как законы термодинамики предсказывают точку кипения воды, не вдаваясь в детали движения каждой отдельной молекулы».
Уникальность работы заключается именно в этом сдвиге парадигмы: от детального кинетического описания к обобщенной физической теории. Такой подход не только обеспечивает предсказательную силу, но и дает глубокое понимание физических механизмов, лежащих в основе биологического процесса. Сергей Панюков провел анализ множества экспериментальных данных, полученных в разных исследованиях при различных концентрациях фибриногена и тромбина, и убедился, что все они описываются одинаковым образом в его универсальной модели, подтверждая ее.
Практическая значимость исследования огромна. В медицине оно открывает путь к целенаправленному управлению процессом тромбообразования, что важно как для лечения тромбозов, так и для разработки новых гемостатических средств. В тканевой инженерии теория позволяет проектировать биосовместимые фибриновые каркасы с заранее заданной пористостью, жесткостью и проницаемостью, что критически важно для успешного роста клеток и формирования тканей. Понимание того, как варьирование концентраций исходных компонентов влияет на конечную структуру, дает в руки биотехнологам мощный инструмент для «дизайна» биоматериалов.
Ученый также наметил пути для дальнейших исследований. Одним из следующих шагов может стать более детальный анализ кинетики сборки уже сформированных протофибрилл в волокна, что позволит точно определить границу между режимами формирования рыхлых и плотных сетей. Кроме того, предложенный скейлинговый подход может быть адаптирован для описания самосборки и других биологических структур.
Telegram 
Дзен 
VK Бытует мнение, что в большинстве случаев великими учеными, спортсменами и музыкантами становятся те, кто с самого детства проявлял соответствующие способности. Поэтому родители с трепетом всматриваются в ранние увлечения своих чад, чтобы как можно раньше выявить талант. Однако авторы нового исследования выяснили, что такое поведение — ошибка. Оказывается, большинство тех, кто сегодня определяет лицо мировой науки, спорта и искусства, в детстве ничем особенным не выделялись. Более того, интенсивная «дрессировка» с малых лет скорее мешает, чем помогает достичь вершин во взрослой жизни.
Добыча полезных ископаемых из карбонатных коллекторов, составляющих значительную часть мировых запасов, сейчас сталкивается с ключевой проблемой — низкой проницаемостью пород. Это значит, что нефть и газ находятся в изолированных порах и не могут естественным путем поступать к скважине, что делает традиционные методы добычи малоэффективными и очень дорогими. Стандартным решением для этого является кислотная обработка, когда в пласт закачивают реагент, который растворяет породу. Однако сейчас этот процесс остается непредсказуемым из-за отсутствия точных данных о трансформации породы при длительном воздействии кислотного раствора. Ученые из Пермского Политеха и ИПНГ РАН разработали уникальную методику кислотной обработки, которая позволяет более точно оценить изменение проницаемости породы. Разработка уникальна и не имеет аналогов в мире.
Исследователи опровергли теорию о позднем появлении морских сверххищников, обнаружив в Австралии позвонки трехтонной акулы. Она конкурировала с морскими рептилиями задолго до того, как это считалось возможным.
Биологи опровергли представление о примитивности органов чувств у древнейших бесчелюстных, обнаружив у миксин огромный арсенал рецепторов для поиска добычи. Исследователи доказали, что способность различать сложные запахи и аминокислоты появилась у общего предка позвоночных задолго до возникновения челюстей.
После открытия объекта 3I/ATLAS предполагалось, что ядро межзвездной кометы могло иметь гигантские размеры. Но в процессе дальнейших наблюдений выяснилось, что эти оценки были явно завышены. Недавние расчеты показали, что на самом деле 3I/ATLAS по размерам соответствует среднестатистическим или даже самым компактным кометам Солнечной системы.
В 16.18 по московскому времени 28 декабря 2025 года с единственного гражданского космодрома на территории России произошел 17-й по счету космический запуск этого года. Перед ним на космодроме побывал корреспондент нашего издания, и вскоре мы выпустим репортаж о том, чем живет самый холодный космодром в мире.
С 2010-х в «Роскосмосе» говорили: будущая РОС сможет пролетать над полюсом, что даст ей возможности для новых научных экспериментов. Но вскоре после того, как в ноябре 2025 года Россия временно лишилась возможности запускать людей в космос, эта позиция изменилась. В результате запускать космонавтов с космодромов нашей страны станет довольно сложно.
На скалистых берегах аргентинской Патагонии разворачивается настоящая драма. Магеллановы пингвины, долгое время чувствовавшие себя в безопасности на суше в своих многотысячных колониях, столкнулись с новым и беспощадным врагом. Их извечные морские страхи — касатки и морские леопарды — теперь блекнут перед угрозой, пришедшей из глубины материка. Виновник переполоха — грациозный и мощный хищник, недавно вернувшийся на эти земли после долгого изгнания.
Среди самых интригующих открытий космического телескопа «Джеймс Уэбб» — компактные объекты, получившие название «маленькие красные точки». Их видели только в самых дальних уголках Вселенной. Большинство возникло в первый миллиард лет после Большого взрыва, и ученые предполагали, что такие источники представляют собой небольшие компактные галактики. Однако международная команда астрономов пришла к иному выводу. Они предположили, что на самом деле «маленькие красные точки» — черные дыры, окруженные массивной газовой оболочкой.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно