Аннотация результатов, полученных в 2020 году
Разработана методика характеристики кутикулы волос человека и животных при помощи атомно-силовой микроскопии (АСМ) в нерезонансном режиме PeakForce Tapping QNM. Определены наномеханические характеристики здоровых и поврежденных волос человека. В качестве перспективных объектов для исследования структуры волос были определены сельскохозяйственные и дикие животные (млекопитающие: козы, овцы, кролики, коровы, лошади, собаки, кошки, морские свинки, хомяки, капибары, бобры и песцы; а также птицы (куры), перья которых, хотя и не являются волосами, однако состоят из тех же компонентов, имеют сходную структуру и являются гомологами волос млекопитающих как эволюционно, так и функционально. Также, в качестве объектов использовали микроскопические волокна биологического происхождения (овечий войлок, необработанный хлопок, лен, натуральный шелк). С помощью физико-химических и микроскопических методов определена морфология и топография поверхности исследуемых образцов, а также охарактеризованы их спектральные свойства. Получены темнопольные изображения, позволяющие выявить наличие пигментов в шерсти кошек разного окраса и охарактеризовать микроструктуру волос. Неоднородность химического состава волос приводит к чередованию гидрофильных и гидрофобных участков, в связи с чем агрегаты нанотрубок галлуазита распределяются на поверхности неравномерно. Наиболее интересные результаты получены при сравнении волос генетически и эволюционно близких, но резко отличающихся по среде обитания животных из отряда грызунов (морских свинок Cavia porcellus и капибар Hydrochoerus hydrochaeris). Несмотря на общее происхождение, капибары являются полуводными животными, тогда как дикие предки ныне одомашненных морских свинок в естественных условиях обитали в горных биотопах, что обуславливает кардинальные различия в структуре и функциях волос данных грызунов. В отличие от тонкого волоса морской свинки, волос капибары намного более толстый и крупный. Структура поверхности волоса капибары визуализируется нечетко, при этом детектируются нанотрубки галлуазита на поверхности волос капибары и морской свинки, располагающиеся на бороздках, выступах и углублениях. Волос капибары имеет двойную кутикулу, с характерной бороздкой между двумя частями волоса и восковым слоем, которые необходимы для быстрого удаления воды и вентиляции. Гиперспектральное картирование позволило установить, что отмывка волос капибары после покрытия нанотрубками галлуазита способствует равномерному распределению частиц на поверхности волоса. Ультраструктура волос капибар и морских свинок была изучена с использованием атомно-силовой микроскопии. Определена шероховатость и наномеханические характеристики волос морской свинки и капибары. Получены препараты на основе нанотрубок галлуазита, содержащих в полости нуклеиновые кислоты. Галлуазит слабо связывает нуклеотиды (полиАУ, УМФ-Na2, АДФ-Na3, dАТФ-Na, AMP, АТФ-Mg) и не связывает уридин. Более крупные молекулы, такие как геномная ДНК и поли-AУ, а также фрагментированная ультразвуком ДНК присоединялись к галлуазиту только в присутствии MgCl2. ДНК на поверхности нанотрубок визуализировали по изменению неспецифической адгезии, которая у нанотрубок, модифицированных Mg2+, была практически в три раза выше, чем у интактных нанотрубок (HNT = 2.9 ± 1.5 нН; HNT + Mg2+ = 10,5 ± 2 нН), что указывает на адсорбцию Mg2+ на поверхности галлуазита. Адсорбция ДНК еще больше увеличивала адгезию к поверхности нанотрубок (HNT + Mg2+ + ДНК = 17.5 ± 4.3 нН). Изменений упругости поверхности галлуазита не наблюдалось. С помощью термогравиметрического анализа (ТГА) установлено, что дATФ-Na не загружался в нанотрубки (независимо от наличия MgCl2). Просвечивающая электронная микроскопия позволила определить, что нанотрубки, инкубированные с MgCl2, не содержали органического материала, в то время как нанотрубки, модифицированные АМФ или АТФ, содержали органический материал в просвете, а поверхность нанотрубок, инкубированных с ДНК в присутствии MgCl2, имела сплошное покрытие. После модификации нанотрубок ДНК в присутствии MgCl2 наблюдалось расширение спектров, но сохранялась характерная полоса в районе 550 нм. Интактные нанотрубки галлуазита проникали в клетки (Caco-2, A549, MSC, HSF), не приводя к их гибели. Самосборка нанотрубок в процессе испарения приводит к формированию периодических кольцевидных структур. Контролируемое испарение растворителя из капли 1% суспензии нанотрубок галлуазита, модифицированных обработанной ультразвуком ДНК в присутствии MgCl2, привело к появлению устойчивых спиралевидных структур. Разработана методология формирования наноконтейнеров на основе нанотрубок галлуазита для загрузки природных и синтетических пигментов (2-гидрокси-1,4-нафтохинон, основной синий 99 (ОС99), основной желтый 87 (ОЖ87)) и ароматизаторов (лимонен, линалоол). Вакуумная загрузка красителей и отдушек привела к снижению агрегации модифицированных нанотрубок галлуазита. Уменьшение размера комплекса нанотрубок галлуазита с красителями и ароматизирующими химическими веществами по сравнению с размером отдельных компонентов подтверждает формирование стабильных наноконтейнеров. Загрузка красителя ОС99 обуславливает компенсирующее изменение ζ-потенциала нанотрубок. Загрузка лимонена и линалоола приводит к увеличению ζ-потенциала. Увеличение концентрации красителя ОЖ87 в два раза при загрузке приводит к увеличению ζ-потенциала, значение которого достигает -6.47±0.49 мВ. Повышение ζ-потенциала связано с адсорбцией молекул на поверхности и экранированием поверхности нативных нанотрубок галлуазита ионами красителей и отдушками. Загрузка красителя ОЖ87 приводит к увеличению ζ-потенциала нанотрубок, что коррелирует с количеством иммобилизованного соединения. При загрузке красителя ОС99 в модифицированных нанотрубках галлуазита присутствовали участки с высоким значением адгезии до 57.5 нН, в контроле значения адгезии не превышают 5.7 нН. На АСМ-изображениях нанотрубок галлуазита, загруженных отдушками, показано наличие глобул на поверхности. После загрузки красителя ОЖ87 спектр нанотрубок галлуазита смещается в желтую область спектра, нанесение синего красителя ОС99 приводит к смещению спектра в красную область. С помощью ТГА установлено, что максимальная загрузка наблюдается при соотношении частиц и красителя 1:2. Основная потеря массы красителей происходит при 100-450 ° С, выше 500° C происходит деградация галлуазита. Наибольшая загрузка наблюдается у линалоола (5.94 %). Электронные микрофотографии показывают неоднородную электронно-плотную структуру внутри полости нанотрубок галлуазита. Поверхность нанотрубок после нанесения органического материала становится неоднородной, при этом общая структура нативных и загруженных нанотрубок галлуазита не меняется. Разработаны фотопротекторные наноконтейнеры на основе нанотрубок галлуазита и кератина, изучена их самосборка на поверхности волос человека. Определена зависимость ζ-потенциала от рН в процессе нанесения белка при значениях кислотности среды выше и ниже изоэлектрической точки кератина. С помощью турбидиметрии установлено, что удельная экстинкция кератина зависит от рН среды. Электростатические взаимодействия между отрицательно-заряженным кератином и положительно-заряженной внутренней поверхностью галлуазита при рН 6 приводят к уменьшению ζ-потенциала с увеличением массы галлуазита до массового отношения ≤ 0.1. Аффинность галлуазита к кератину выше при рН 6 (6.37 мас%) по сравнению с рН 4 (2.47 мас.%). Сродство галлуазита к кератину более выражено при рН 6 вследствие электростатических взаимодействий, что связано с удержанием белка в полости галлуазита (~10 об% нанотрубки). Коллоидная стабильность галлуазит/кератин при рН 6 сохраняется как минимум в течение 40 ч. При рН 4 присутствие кератина увеличивает стабильность в пять раз, вероятно, в результате образования водородных связей. Увеличение рН с 4 до 6 индуцировало увеличение характерного времени осаждения галлуазита и снижение уровня значения коэффициента пропускания. Адсорбция кератина на галлуазите является эндотермическим процессом. Калориметрические результаты согласуются с измерениями ζ-потенциала. Электростатическое взаимодействие между белком и галлуазитом происходит в диапазоне массового соотношения ≤ 0.1, при этом изменение поверхностного потенциала композита галлуазит/ согласуется с термодинамикой взаимодействия между компонентами. Изучена коллоидная стабильность галлуазита и кератина с использованием темнопольной микроскопии позволяющего визуализировать единичные нанотрубки в водных суспензиях. Иммобилизация кератина в полости и на поверхности нанотрубок галлуазита не приводит к образованию агрегатов, как при использовании отрицательно заряженного (рН 6 и 8), так и нейтрального кератина (рН 4). Присутствие кератина вызывало красный сдвиг в спектрах отраженного света, что можно объяснить адсорбцией белка на нанотрубках. Определена неспецифическая адгезия между композитами галлуазит/кератин и наконечником из нитрида кремния АСМ-зондов. Поверхность интактного галлуазита была слабо адгезивной (3.0±0,5 нН), при этом наблюдалось увеличение адгезии в два раза (6.3±2.1 нН) в образцах галлуазит/кератин (рН 4), и почти в 5 раз (14.6±5.9 нН) в образцах галлуазит/кератин (рН 6). Увеличение неспецифической адгезии связано с формированием слоя кератина и изменением его пространственной конформации в зависимости от рН. Обработка волос человека глобулами кератина не привела к существенным изменениям их визуальной морфологии. В образцах волос, обработанных композитом галлуазит/кератин, локализация нанокомпозита связана с определенными участками чешуек. Нанесение композита галлуазит/кератин на волосы приводит к увеличению рассеяния света с их поверхности. Обработка гидролизованным кератином и композитом галлуазит/кератин обуславливает увеличение среднеквадратичной шероховатости и максимальной высоты текстуры поверхности волос. Общее распределение высоты текстуры волос при этом оставалось неизменным. Обработка волос композитом галлуазит/кератин увеличивала шероховатость и площадь межфазной поверхности волоса, не влияя при этом на общую геометрию и распределение волос по высоте. Топография поверхности волос человека, обработанных композитом галлуазит/кератин, подтверждает неупорядоченное расположение нанотрубок галлуазита в виде плотного монослоя на кутикуле, с повышенной шероховатостью. После обработки волосы приобрели высокую жесткость и неспецифическую адгезию. Воздействие УФ-излучения на волосы приводит к время-зависимому появлению цистеин-S-тиосульфата и монооксида цистеина. Образование продуктов окисления цистеина существенно снижается после нанесения на волосы композита галлуазит/кератин. Поверхность волос, обработанная раствором кератина, полностью покрыта сферическими структурами гидролизованного кератина. На поверхности волос, покрытых композитом галлуазит/кератин, обнаружены сферические и трубчатые частицы, представляющие собой агрегаты кератина и галлуазита. Длина чешуек кутикулы лишь незначительно изменялась под воздействием УФ-облучения, в отличие от высоты чешуек, что позволяет определить характер защитного эффекта. УФ-облучение повреждает дистальные участки чешуек кутикулы, увеличивая их общую шероховатость. Защитный эффект обусловлен синергетическим действием гидролизованного кератина (УФ-защитный слой) и галлуазита (светоотражение, механическая прочность). Отсутствие деградации кутикулы УФ-облучением указывает на эффективность предлагаемого протокола в качестве защитного покрытия. УФ-облучение вызывает структурные изменения на поверхности волоса, которые проявляются в снижении поверхностной неспецифической адгезии. Жесткость УФ-облученных волос также снижается в сравнении с интактными волосами. Обработка волос гидролизованным кератином увеличивает поверхностную неспецифическую адгезию и жесткость, в то время как обработка композитом кератин/галлуазит приводит к увеличению поверхностной адгезии при снижении жесткости. https://media.kpfu.ru/news/uchenye-kfu-odenut-kazhdyy-volosok-i-vorsinku-v-svoyu-nanoobolochku

Аннотация результатов, полученных в 2021 году
Получены наноразмерные суперпарамагнитные наночастицы оксида железа. Проведена характеристика гидродинамических свойств наночастиц после стабилизации с использованием некоторых синтетических полиэлектролитов. Показано, что инкубация в присутствии магнитных наночастиц (в диапазоне концентраций) не влияла на морфологию, скорость роста и пролиферацию клеток аденокарциномы легкого (А549). Магнитные наночастицы активно захватываются эндосомами клеток и локализованы в цитоплазме клеток и перинуклеарном пространстве. При этом сохраняется полярность клеток и нормальная морфология ядра, с четко визуализированными ядрышками. Изменения в нормальном ядерно-цитоплазматическом соотношении не наблюдались. C помощью ряда колориметрических тестов установлено, что синтезированные магнитные наночастицы не ингибируют активность внутриклеточных ферментов, пролиферацию и интенсивность мембранного транспорта клеток. С применением метода ДНК-комет показано отсутствие ДНК-повреждающего действия на клетках А549 и фибробластах кожи человека. Полученные данные свидетельствуют о высокой биосовместимости магнитных наночастиц для модификации волос. Получены нанотрубки галлуазита с модифицированной поверхностью и увеличенным объемом внутренней полости для оптимальной загрузки гидрофобных красителей и лекарственных препаратов. Также получены и охарактеризованы гибридные неорганические наночастицы, состоящие из керамических нанотрубок (галлуазит), волокон (сепиолит) и металлических (золото) и оксидных наночастиц (магнетит), синтезированных in situ в полости нанотрубок . Впервые осуществлена модификация поверхности волос магнитными наночастицами. Визуализацию формирования неорганических покрытий осуществляли при помощи темнопольной гиперспектральной и конфокальной лазерной микроскопии. Наилучшее покрытие волос наблюдалось у магнитных частиц, стабилизированных отрицательно-заряженным полиэлектролитом (полистиролсульфонат). После модификации волос при помощи магнитных наночастиц отмечены изменения в шероховатости поверхности, наблюдаются неровности краев и зернистость поверхности чешуек. Установлено, что с увеличением концентрации наночастиц возрастает площадь покрытия волос. Гиперспектральное картирование поверхности волос показало, что наночастицы формируют прерывистый слой слоем, локализуясь между чешуйками кутикулы. Отсутствие продольных и поперечных локальных трещин в кутикуле волоса, подтверждает высокую биосовместимость покрытия. При помощи атомно-силовой микроскопии были определены параметры шероховатости модифицированных волос. Для оценки эффективности покрытия волос были выбраны увеличивающиеся концентрации магнитных частиц, стабилизированных полистиролсульфонатом. Наблюдалось незначительное увеличение частиц на поверхности волос в зависимости от концентрации. Установлено, что магнитно-модифицированные волосы обладают магнитными свойствами в постоянном магнитном поле. Разработано инсектицидное микропокрытие волос животных, формируемое путем самосборки суспендированных нанотрубок галлуазита. Сравнительный анализ полученного покрытия из галлуазита на волосяном покрове близкородственных полуводных (капибары) и сухопутных (морские свинки) млекопитающих позволил установить влияние гидрофобного покрытия слоя волос на эффективность формирования инсектицидных оболочек. Нанотрубки галлуазита были модифицированы инсектицидом (перметрин), эффективность загрузки составила ~5%. Установлено, что благодаря восковому слою на поверхности волос капибары формируется более плотное покрытие из нанотрубок галлуазита, в отличие от волос человека. В условиях отсутствия воска покрытие волос наночастицами галлуазита осуществляется неравномерно, частицы располагались преимущественно в более гидрофобных участках волос между чешуйками кутикулы. Распределение галлуазита на поверхности волос капибары визуализировали с помощью конфокальной лазерной сканирующей микроскопии. Площадь покрытия волоса нанотрубками галлуазита составила около 70%, с толщиной 3,0±0,8 мкм. В отличие от волос капибары, более тонкие волосы морских свинок менее гидрофобны. Нанесение галлуазита на волосы морских свинок приводит к покрытию около 50% площади поверхности. Распределение нанотрубок происходит преимущественно по краям кутикулы. При визуализации поперечного сечения волоса наблюдалось покрытие толщиной 1,5±0,3 мкм. Определены параметры топографии поверхности интактных и покрытых наночастицами волос капибар, морских свинок, лошадей и коз, модифицированные галлуазитом. Межкутикулярные пространства на волосах морских свинок обладают более высокой неспецифической адгезией и более низким модулем упругости по сравнению с основной поверхностью кутикулы. Осуществлено картирование проекции адгезии и модуля Юнга волос капибар и морских свинок до и после модификации нанотрубками галлуазита. Установлено, что более высокая неспецифическая адгезия характерна для кутикулы морских свинок, равно как и значительно более высокие значения модуля Юнга. Высвобождение перметрина из нанотрубок происходит стремительно в течение 30 мин, в дальнейшем перметрин высвобождается с постоянной скоростью, 86% вещества высвобождается через 8 часов, 98% высвобождается через 32 часа. Композит галлуазит-перметрин, формируя стабильное покрытие, обеспечивает равномерное распределение инсектицида на волосяном покрове животных. Неорганический слой сохраняется после воздействия нескольких отмывок водным раствором или ПАВ. Для оценки инсектицидных свойств, на шерсть коз наносили композит перметрин-галлуазит и изучали эффекты на живых власоедах коз Damalinia caprae. Выживаемость насекомых исследовали в сравнении со стандартным коммерческим препаратом перметрина. Так как D. caprae тесно связаны с другими представителями рода Damalinia, такими как D. bovis, полученные результаты можно экстраполировать на эктопаразитов других видов сельскохозяйственных животных. Определена долговременная эффективность покрытия волос композитом галлуазит-перметрин после двукратного промывания волос в течение одного месяца. 70% поверхности было покрыто нанотрубками, несущими инсектицид. Наблюдалась длительная инсектицидная активность препарата из-за низкой скорости высвобождения из нанотрубок. Установлено, что стабильное водостойкое покрытие на основе галлуазита обеспечивает достаточное количество лекарственного средства для длительной защиты животных от паразитов. Повторное воздействие паразитов на волосы через четыре недели после обработки раствором перметрина и композитом галлуазит-перметрин показало высокий уровень смертности паразитов и высокую эффективность препарата на основе модифицированного перметрином галлуазита. Для разработки методологии высокопроизводительного анализа и классификации неорганических частиц на поверхности волокон был определены следующие ключевые этапы: реализация одномерной сверточной нейронной сети для классификации трех типов глинистых наноматериалов по их оптическим характеристикам; реализация сверточной нейронной сети U-net для семантической сегментации галлуазита на поверхности волокон человека. Для классификации глинистых наноматериалов на основе их оптических характеристик была подобрана оптимальная методика для сбора и подготовки данных, включающая в себя: сегментацию частиц путем поиска минимальной евклидовой дистанции; стандартизацию спектров для их последующей корректной обработки нейронной сетью; анализ вариативности данных посредством метода главных компонент. С целью автоматизированного анализа полученных данных была подобрана оптимальная архитектура одномерной сверточной нейронной сети для мультиклассовых предсказаний (галлуазит, каолинит, сепиолит и фоновые значения), состоящая из 6 сверточных слоев и полносвязного классификатора. По результатам классификации тестового набора данных, не использовавшегося при обучении, средняя точность модели составила 95,5%, значение F-меры – 0,91, что свидетельствует об эффективности применяемого метода для классификации неорганических наноматериалов. В ходе разработки методологии для оценки покрытия поверхности биологических волокон глинистым наноматериалом были получены данные корреляционной микроскопии, включающие в себя две группы снимков (топография поверхности и интенсивность отраженного света) образцов волокон человека без покрытия и с покрытием из галлуазита. Для предварительной обработки снимков был подобран протокол группового извлечения и совмещения необходимых данных, а также их автоматизированной аннотации. Полученный набор данных затем использовался при обучении сверточной нейронной сети U-net для семантической сегментации изображений. Оценка точности модели U-net проводилась путем классификации тестовых фрагментов и сопоставления результатов с эталонными. Итоговая средняя точность модели составила 90,5%; аккуратность – 0,82; полнота – 0,86; F-мера – 0,84. Впоследствии результаты классификации фрагментов реконструировались в изображение исходного размера и совмещались с исходным снимком в канале интенсивности отраженного света для количественной оценки покрытия наноматериалом поверхности волокна. На основании анализа полученных данных эффективность покрытия галлуазита на реконструированном снимке составила 54,9% от общей поверхности волокна, что хорошо соотносится с данными электронной микроскопии. Таким образом, была разработана методология для автоматизированной семантической сегментации глинистых наноматериалов на поверхности биологических волокон с использованием сверточной нейронной сети U-net. На основе полученных результатов к публикации подготовлены две экспериментальные статьи, одна из которых (разработка инсектицидной формуляции) опубликована в журнале Pharmaceutics, вторая (по магнитной модификации волос) находится на стадии рассмотрения редакцией журнала. Кроме того, был осуществлен анализ литературы по публикациям в рамках данного направления, подготовлены и опубликованы обзорные статьи по инженерии поверхности волос, методике характеристики наноразмерных частиц с помощью темнопольной гиперспектральной микроскопии, наноархитектонике для модификации поверхностей живых объектов (клеток, многоклеточных структур, волос) и по конструированию лекарственных наноконтейнеров в журналах Applied Surface Science Advances, Science of the Total Environment, RSC Advances, Journal of Materials Chemistry B.

Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Разработан гидрогели кератина/альгината натрия, содержащие нанотрубки галлуазита для защиты поверхности волос от ультрафиолета. Для определения оптимальных условий были проведены предварительные исследования водных смесей кератина/альгината (до и после добавления галлуазита) и соответствующих гидрогелей, полученных с использованием ионов Ca2+ для кросс-сшивки биополимеров. Комплексы кератин/альгинат могут быть заключены в положительно-зараженной внутренней полости галлуазита в процессе электростатического взаимодействия с противоположно-заряженной поверхностью. Адсорбция кератина/альгината улучшает коллоидную стабильность нанотрубок галлуазита в воде за счет увеличения их поверхностного заряда. Исследование с помощью метода динамического рассеяния света показало, что взаимодействие с комплексами кератин/альгинат не влияло на диффузию галлуазита в водных суспензиях. Проведены реологические измерения для изучения влияния взаимодействия кератина с альгинатом и последующего заполнения галлуазитом на сшивку биополимерных цепей. На вязкоупругие свойства гидрогеля из альгината значительно влияет добавление кератина и галлуазита. В отличие от исходного альгинатного гидрогеля, в композитных гидрогелях сшивание биополимеров в гибридных системах является обратимым процессом. Установлено, что увеличение содержания кератина приводит к уменьшению времени релаксации в композитных гидрогелях. Этот эффект значительно усиливается при допировании галлуазитом, что указывает на то, что нанотрубки способствуют образованию микросетевой структуры в гидрогелях на основе кератина и альгината. Полученные гидрогелевые системы (альгинат, кератин/альгинат и кератин/альгинат/галлуазит) были использованы для защитного покрытия волос человека, которые вносили в водные суспензии гидрогелей на 60 минут. Защитная способность покрытий была исследована в процессе испытаний на растяжение волокон волос без покрытия и с покрытием после их облучения ультрафиолетом в течение различного времени. Защита волос от повреждений ультрафиолетом связана с одновременным присутствием кератина и галлуазита, формирующих адгезионное покрытие на поверхности кутикулы волос. Кроме того, галлуазит сам по себе активно поглощает ультрафиолетовое излучение. Таким образом, кератин/альгинатный гидрогель, допированный галлуазитом, может быть использован для защитного покрытия волос человека и животных от повреждения при воздействии ультрафиолетовым излучением. Визуализация динамики движения отдельных коллоидных частиц в водной суспензии является сложной задачей, поскольку стандартные методы микроскопии высокого разрешения либо не способны, либо очень ограничены для получения последовательностей изображений наноразмерных объектов, суспендированных в жидкости. Тем не менее, понимание процессов взаимодействия анизотропных коллоидных частиц с биологическими поверхностями нуждается в прямом методе визуализации таких процессов. При реализации проекта разработан метод регистрации движений единичных наночастиц галлуазита и сепиолита, имеющих микроскопическую длину и наноразмерный диаметр. Определены параметры седиментации глин в диапазоне концентраций, установлено, что галлуазит обладает высокой седиментационной стабильностью в сравнении с каолином, сепиолит же формирует гидрогель-подобные структуры, что приводит к увеличению оптического поглощения при более высоких концентрациях при длительной седиментации. После обработки ультразвуком галлуазит представлял собой взвесь единичных стержней, волокна сепиолита были более агрегированными, хотя отдельные частицы можно было обнаружить при микроскопировании. Во взвешенном состоянии и галлуазит, и сепиолит были менее подвержены агрегации. При темнопольной визуализации частицы галлуазита и сепиолита имеют форму стержней\волокон с сохраняющимся отношением длин сторон (диаметр к длине частицы). Темнопольная микроскопия использовалась для визуального определения местоположения и выделения в качестве областей интереса движущихся частиц для получения последовательностей изображений (в режиме, приближенном к реальному времени). Прогнозирование значений коэффициента диффузии галлуазита и сепиолита осуществляли на основе анализа последовательных кадров темнопольной микроскопии. Разработанный метод может быть в дальнейшем использован для физико-химической характеристики поверхностных процессов, происходящих при взаимодействии частиц с биологическими поверхностями, а также для характеристики коллективного движения большого количества коллоидных частиц в различных условиях. Осуществлен сравнительный анализ свойств поверхности здоровых и седых волос человека. С помощью гиперспектральной микроскопии были получены спектры отраженного света здоровых (пигментированных) и седых волос. Обнаружено что спектры седых волос характеризуются пиком отражения при ~450 нм, в спектрах пигментированных волос наблюдался интенсивный пик отражения в ближнем инфракрасном диапазоне (~850 нм). Вероятно, такие различия в спектрах обусловлены как снижением содержания меланина в волосах, так и изменением структуры волос, так как характер спектральных кривых в микроспектроскопии отраженного света в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне определяется не только химическим составом образца, но и его оптическими свойствами, обусловленными топографией поверхности и внутренней морфологией объекта. Полученные результаты гиперспектрального анализа были дополнены с помощью атомно-силовой микроскопии, позволившей визуализировать ультраструктуру пигментированных и седых волос. Атомно-силовые изображения демонстрируют изменения в топографии поверхности кутикулы седых волос, которые, в отличие от пигментированных волос, имеют явно выраженную прерывистую морфологию. Поверхность седых волос обладает повышенной неспецифической адгезией, в сравнении с пигментированными волосами. Вероятно, электростатические взаимодействия являются определяющими при присоединении галлуазита к поверхности кутикулы, хотя распределение заряда по поверхности кутикулы является неоднородным, что было установлено с использованием видеомикроскопии в режиме темного поля и гиперспектрального картирования. Полученные данные в сочетании с характеристикой присоединения галлуазита к поверхности волос позволяют предположить, что частицы будут более эффективно присоединяться к поврежденным или седым волосам.