本研究拟以生物质衍生羟甲基糠醛及糠醛作为起始原料，研发金属担体触媒在近常温常压下进行氢化氢解反应产生高值化的产物。我们将设计制备石墨相氮化碳，使用异原子掺杂、表面官能基化、金属的选择及合金的制备，以及亲氧金属的搭配等方式，改变担体与金属颗粒间电子传递、反应物、中间物及产物吸附模式等性质来增强催化活性与选择性。我们将以表面科学监定工具透过原位分析技术了解及改善所制备的金属担体触媒。

在许多科技产品中(特别是3C 电子、光电产品) ,散热是一个极关键的问题,解决散热的问题,除了元件的设计外,高导热材料的使用是必备的因素。在许多散热的应用中,除了要求材料的高导热性外,同时要求材料需具有高电绝缘性、密封性、抗湿性、黏着性、机械强度、流动性及低温加工性等性能,单一的高导热材料往往无法同时具有这些性能,而必须搭配别的材料一起使用,高导热(高电绝缘)复合材料于焉诞生。本研究计划所拟研发的高导热(高电绝缘)复合材料是以半导体封装为主要之应用目标。此类封装材料由两个主要成份组成:一是作为填充料(filler)的陶瓷粉体,一是作为基材(matrix)的环氧树脂(epoxy resin)。由于环氧树脂的热传导值极低(约为0.2 W/K-m),高导热的特性端赖选用高导热的陶瓷粉体为filler 达成。本研究拟使用的filler 为氮化铝(AlN)与氮化硼(BN),AlN 与BN 是数种高导热(高电绝缘)材料中之两者(导热值分别为130-260W/K-m 及50-600W/K-m),若考虑到封装材料所要求的其他特性,如低介电常数,低热膨胀率、低硬度、低价位等,AlN 与BN 成为唯二的首选材料。本计划主要之研究目的,是要开发使用AlN、BN 为filler,使用epoxy 为matrix 之高导热复合材料技术,使用之AlN、BN 粉体主要将为本实验室开发之合成技术所合成者,亦将采购市售之AlN、BN 以同样技术制作复合材料进行比较研究,吾人亦将采购SiO2 与Al2O3 粉体以与AlN、BN 比较,以了解使用AlN、BN 之功效。吾人相信,本研究之执行,将能获得充分可应用之AlN、BN/epoxy 之高导热复合材料之资料,提供相关研究与产业界,了解制作高导热复合材料时、AlN 与BN 之差异;亦了解AlN 与BN 跟SiO2 及Al2O3 之差异;了解表面处理技术及其对抗湿、抗水解以及复合材料性能之影响;了解各项制程变因对复合材料之热传导及其他性质之影响;亦了解高导热复合材料制程之重要关键技术。吾人期望、本研究之执行能协助国内高导热复合材料上、中、下游产业之技术生根、提升其国际竞争力,在国内建立另一具重要经济指标之系列产业。

DESCRIPTION (provided by applicant): Behavioral inhibition is central to self-control. Daily life is made immeasurably easier by a repertoire of learned responses to stimuli, yet we need to interrupt and override such responses as circumstances and goals change. Problems with inhibitory function characterize a range of psychiatric disorders including drug addiction, attention-deficit hyperactivity disorder, and Tourette Syndrome. Despite the importance of behavioral inhibition, our understanding of the neural mechanisms involved remains very limited. A standard tool to probe behavioral inhibition is the Stop-signal task. Subjects are signaled to make quick actions, and in a subset of trials are later instructed to cancel those movements before they begin. It has long been hypothesized that Stop-signal performance reflects a race between Go and Stop processes, but how this race corresponds to brain activity is not clear. Although there is a great deal of evidence that deep brain structures called the basal ganglia are involved in stopping, there has been little corresponding investigation of the basal ganglia using the method with the best temporal resolution - electrophysiology of single neurons. We have recently found evidence for a neural race between distinct basal ganglia pathways. Activity in sensorimotor striatum (STR) appeared to correspond to a Go process, while Stop cues instead provoked very fast responses in the subthalamic nucleus (STN). Both of these areas project to the substantia nigra pars reticulata (SNr), which can operate as a gateway to motor output. The relative timing of STR and STN firing determined whether SNr cells responded to the Stop cue (observed when inhibition was successful), or not (when inhibition failed). However, our data also suggest that the STN-SNr pathway actually provides a fast yet transient movement pause, with complete cancellation requiring a separate suppression of STR output. We hypothesize that these two mechanisms serve complementary functions, allowing behavioral inhibition to be both fast and selective. To investigate these processes further, we propose a series of experiments using state-of-the-art techniques for monitoring and manipulating the basal ganglia. For Aim 1 we will compare Stop-related activity in distinct subregions within STR, STN and SNr, to better define how information flows through motor and cognitive circuits. For Aim 2 we will investigate whether STN signals are specific to stopping, and whether they are driven by the intralaminar thalamus, an area involved in fast orienting reactions. For Aim 3 we will use selective optogenetic suppression and stimulation of the STN-SNr pathway to confirm that it provides a fast motor pause. Finally, for Aim 4 we will explore how the key neuromodulators acetylcholine and dopamine contribute to the suppression of STR output during successfully cancelled actions. Overall, this project would break new ground in determining with unprecedented precision how we are able to rapidly suppress unwanted or inappropriate actions, in the service of adaptive, flexible behavior.

DESCRIPTION (provided by applicant): Increasing evidence suggests that in addition to brown adipose tissue (BAT), skeletal muscle is an important site for Nonshivering thermogenesis (NST). Although several studies have suggested that SR Ca2+ cycling may play a role in muscle thermogenesis, the molecular details were not known. Studies from our laboratory and others have shown that Sarcolipin (SLN), a regulator of SR Ca2+ ATPase (SERCA), can bind to SERCA in the presence of Ca2+ and promote uncoupling of SERCA and increase ATP hydrolysis. In the presence of SLN, SERCA becomes inefficient; transporting less than 2 mol Ca2+ per mol ATP, thereby increasing ATP hydrolysis and heat production. These studies hinted that SLN could play a role in muscle thermogenesis .To define the relevance of SLN in muscle, we took a genetic approach and recently showed that loss of SLN predisposes mice to develop hypothermia during acute cold exposure but reintroduction of SLN in the Sln-/- background fully restored muscle-based thermogenesis. In addition, when Sln-/- mice when fed on high fat diet (HFD) gained significantly more weight than WT controls, whereas WT mice fed on HFD were less obese but showed significant upregulation of SLN (3-4 fold) suggesting that SLN is recruited in diet induced thermogenesis. These novel findings, for the first time, suggest SLN is the missing link for enhancing SERCA dependent heat generation by uncoupling the pump and this mechanism is recruited to increase energy expenditure during diet overload. However the mechanistic details with regard to recruitment of muscle NST, SLN-mediated uncoupling of SERCA, and how SLN increases muscle metabolism and energetics are poorly understood. The research proposed in this application challenges current thinking that BAT alone is responsible for Nonshivering thermogenesis. It seeks to establish that muscle is an important site of NST and can replace/substitute for thermogenesis in animals where BAT is absent or nonfunctional. The revised proposal places a greater emphasis on understanding the mechanistic basis of muscle NST. The current proposal seeks to identify sub cellular mechanisms that lead to activation of SERCA/SLN based thermogenesis. In Aim 1, we will investigate the mechanism behind activation of muscle-based NST during cold exposure and determine if SLN can replace/substitute for loss of BAT (UCP1) function in mammals. In Aim 2, we will test the therapeutic relevance of SLN and determine if overexpression of SLN can protect against diet- induced obesity by increasing energy expenditure. Another important goal of this aim is to discover how SLN increases muscle metabolism, if this involves Ca2+ dependant signaling pathways. In Aim 3, we will identify the structural features (binding sites and residues) of SLN/SERCA interaction and determine how SLN interaction leads to uncoupling and increased ATP hydrolysis. The experiments proposed here will collectively establish that SLN/SERCA interaction is the mechanism for skeletal muscle based NST and their relevance to Tc and whole body energy metabolism. Most importantly they will provide a mechanistic basis to show that SLN alone but not Phospholamban binding to SERCA causes uncoupling of the SERCA pump. We suggest that a better understanding of muscle thermogenesis has broader implications to our overall understanding of muscle metabolism, energy expenditure and evidently obesity in mammals including humans. Identification of the molecular mechanisms behind muscle based NST is of paramount importance to humans, since this strategy could be exploited to increase energy expenditure in muscle, thereby providing newer targets for obesity treatment.

Окислительный стресс(ОС)играет важную роль в патогенезе ишемической болезни сердца и токсического действия некоторых лекарственных препаратов.В последние годы обнаружено,что запуск сигнализации через рецепторы галанина GalR2 и GalR3 снижает гибель кардиомиоцитов при ишемии и реперфузии,уменьшая образование супероксид-аниона и пероксида водорода в митохондриях.Задачей данного проекта является изучение антиоксидантного действия пептида[?Ala14,His15]-галанин(2-15),обладающего сродством к рецепторам GalR2 и GalR3,при моделировании свободнорадикального окисления в культуре кардиомиоцитов,изолированном сердце и в целом организме.Это принципиально новое направление воздействия на клетки сердца,ранее подобные исследования этой пептидной молекулы не проводились.Для выполнения проекта планируется исследовать влияние этого синтетического биорегулятора на активности ключевых ферментов антиоксидантной защиты супероксиддисмутазы(Сu,Zn-СОД),каталазы(Кат)и глутатионпероксидазы(ГП),на образование продукта свободнорадикального окисления липидов-малонового диальдегида(МДА)и повреждения клеточных мембран.Особое внимание будет уделено действию пептида на клеточную биоэнергетику,генерацию активных форм кислорода(АФК)и морфологическую структуру миокарда.Полученные результаты позволят выяснить значение активации рецепторов галанина для снижения метаболических и функциональных нарушений сердца при повреждениях,вызванных ОС.Прикладная значимость проекта состоит в экспериментальной оценке возможности использования фармакологических лигандов рецепторов галанина для создания новых лекарственных средств,повышающих адаптационные возможности сердца к свободнорадикальному окислению.

Исследование фазовых соотношений и PT-диаграмм соединений железа с легкими элементами при высоких давлениях является одной из важных задач определения состава и структуры ядра Земли.В силу трудности проведения эксперимента при давлениях,хараткерных для ядра Земли-до 365 ГПа,квантово-химические первопринципные расчеты являются эффективным инструментом для подобных исследований.C появлением алгоритмов поиска кристаллических структур,таких как USPEX and AIRSS,количество исследований и данных о соединениях железо-легкий элемент значительно увеличилось.В частности проведены расчеты по поиску промежуточных составов и структур систем Fe-C,Fe-H,Fe-O,Fe-Si,Fe-S и Fe-P до давлений 400 ГПа и рассчитаны их PT-диаграммы.Для системы Fe-N таких расчетов не проводилось. Несмотря на многочисленные теоретические и экспериментальные исследования,еще не было опубликовано ни одной минералогической модели ядра Земли,свойства которой должным образом соответствовали бы наблюдаемым сейсмологическим данным.Одна из возможных причин такого несоответствия заключается в пренебрежении влияния основного легирующего элемента ядра-никеля.Расчетов для систем никель-легкий элемент не проводилось.Поэтому важно исследовать эти бинарные системы для дальнейшего поиска возможных промежуточных соединений в тройных системах Fe-Ni-X и для оценки возможного изоморфизма железа,никеля и легких элементов. Данный проект направлен на получение новых теоретических данных об устойчивости промежуточных соединений систем Fe-N,Ni-Si,Ni-S и Ni-P,а также о влиянии легких элементов на стабильность железа при PT-параметрах ядра Земли.