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. Исследования 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.