Клетки в рюкзачках и проект многоэтажки за полчаса: последние открытия российских ученых

Рассказываем, какие открытия совершили за последнее время сотрудники исследовательских институтов и вузов, подведомственных Минобрнауки, а также российские ученые при поддержке ведомства.

Комплексы-«проводники», разрабатываемые томскими специалистами, позволяют решать проблему низкой эффективности лекарств. Содержащиеся в некоторых лекарственных препаратах биологически активные вещества плохо растворяются в воде. Это усложняет их попадание в кровяное русло и дальнейшую транспортировку по организму.

Супрамолекулярные комплексы, состоящие из двух и более молекул, синтезируются на основе циклодекстрина, который обладает хорошей растворимостью. Циклодекстрин выступает в роли «контейнера», куда помещается биологически активная молекула. В этом «контейнере» вещество транспортируется к необходимому органу и, высвобождаясь из него, проявляет свой биологический эффект.

На данном этапе исследования ученые синтезировали биоактивные соединения с противовоспалительным эффектом, которые можно «прикреплять» к такому «проводнику». Эти комплексы могут быть перспективны при лечении ран, возникающих в результате различных травм и послеоперационных вмешательств. В 2023 году начнутся доклинические исследования.

В основном промышленные предприятия очищают воду от токсичных веществ методом биоочистки с обработкой в циклическом режиме. Эта технология требует больших емкостей, расхода энергии, длительной выдержки и обходится в 300–500 млн рублей.

Ученые из Башкирии разработали менее энерго- и ресурснозатратную технологию, которая позволит компаниям сэкономить сотни миллионов рублей. Она представляет собой реактор, в который насос перекачивает загрязненную воду из гидравлического блока. Генератор вырабатывает импульсы напряжения, которые подаются на электроды в реакторе, где под действием ударных волн и пероксида водорода происходит разложение токсичных веществ до нейтральных компонентов. После обеззараживания жидкость сливается в емкость.

Установка занимает площадь около 2 квадратных метров и обойдется предприятиям в 10 млн рублей. Эксперименты показали, что количество токсичного вещества фенола в воде уменьшилось в 10 тыс. раз, а степень очистки составила более 99,9%. По результатам проведенных работ получен патент.

Новый программный комплекс автоматизирует процесс классификации элементов в проектах. В основе работы приложения лежат методы машинного обучения для присвоения кодов элементам информационной модели здания (Building Information Model, BIM) — будь то стена, водопроводный кран или перекрытие. Каждому элементу задается определенный код в соответствии с классификатором строительной информации BIM, привязанный к сборнику сметных нормативов. При этом количество кодов может достигать нескольких тысяч.

С помощью приложения процесс оценочных работ можно сократить с трех рабочих дней до получаса. При этом основное время проектировщиков теперь тратится на проверку предлагаемых системой кодов. В случае изменения параметров модели происходит автоматический перерасчет всех остальных характеристик объекта, что снижает стоимость и трудозатраты проекта.

В клеточной терапии используются живые клетки фибробласты, которые вырабатывают белок коллаген — основу кожи, сухожилий, костной и хрящевой тканей. Обычно эти клетки используют для различных задач регенеративной медицины: их берут у пациента, размножают в лабораторных условиях, после чего внедряют в поврежденные ткани путем инъекции или в составе трансплантата.

Однако есть проблема, заключающаяся в низкой скорости деления фибробластов у пожилых пациентов. Кроме того, значительная часть клеток может погибнуть при трансплантации в результате окислительного стресса, который сопровождается воспалением в поврежденной ткани.

Биофизики разработали технологию модификации клеток фибробластов путем присоединения к их поверхности полимерных «рюкзачков» — микроконтейнеров с многофункциональным белком пероксиредоксином. Он узнается специальными рецепторами на поверхности клеток, что подавляет процесс их старения в стрессовых условиях и увеличивает жизнеспособность. Микроконтейнеры медленно высвобождают пероксиредоксин, что позволяет стимулировать фибробласты в течение продолжительного времени, повышать их подвижность и способность выделять коллаген.

Сегменты спинного мозга растут с разной скоростью в зависимости от созревания расположенных в них нейронных сетей. Например, скорость роста нижнегрудных сегментов приблизительно в два раза выше скорости роста нижнепоясничных и крестцовых. При этом в любом возрасте их относительные длины можно рассчитать математически. Исследован��я показали, что характеристики сегмента спинного мозга предсказываются на основе описания определенного позвонка. Устанавливать же соотношения между различными сегментами помогают уравнения кубической регрессии.

К такому выводу пришли ученые из Санкт-Петербурга. Результаты их работы важны как для экспериментальных исследований спинного мозга, так и для планирования клинических при восстановительной терапии.