Подводная мобильная связь — фантастика или скорое будущее? Топ разработок российских ученых

Российские ученые совершили очередной научный прорыв, приблизившись к новым способам лечения рака. Новая система доставки лекарств уже прошла успешные испытания, учёные продолжают работать над открытием. 

Встречаем новую неделю с новыми открытиями – защита мозга в реальном времени, зубная паста, эффективно предотвращающая появление кариеса, компактная антенна для подводной связи. Знакомимся поближе с главными прорывами прошедших семи дней в традиционном дайджесте научных открытий «Трамплина».

Прорыв в лечении тяжелых форм рака

Учёные из Сеченовского университета совершили прорыв в лечении рака. Им удалось создать новую систему доставки лекарств прямо в опухоль. Раньше лекарства помещали в микроскопические капсулы-переносчики (наночастицы), но таким образом удавалось «загрузить» туда лишь около 5–9% препарата, а остальное терялось. Новая же технология позволяет поместить в такие капсулы до 85% лекарства и открывает путь к созданию нового поколения противоопухолевых препаратов.

«Раньше любые лекарственные соединения загружать в такие наночастицы было очень сложно. Мы смогли за последние четыре года разработать и оптимизировать новые подходы, которые позволяют поднять эту планку до 85%. Это дает возможность создавать новые препараты на основе уже проверенных лекарственных соединений», — пояснил заведующий лабораторией Дмитрий Костюшев.

Главное преимущество технологии — накопление препарата в самой опухоли и метастазах, благодаря этому здоровые ткани практически не повреждаются. Более того, по задумке, такой подход поможет создавать индивидуальную терапию даже для поздних стадий онкологических заболеваний и других областей медицины, например, лечения возраст-зависимых заболеваний. Ученые отметили, что первые тесты получились удачными, проект уже попробовали на моделях рака молочной железы и меланомы, а также на клетках и животных. Сейчас в лабораториях пытаются выявить наиболее подходящие направления для доклинических и клинических испытаний.

Защита мозга в режиме реального времени

Прорыв в работе с мозгом человека сделали учёные из НМИЦ им. В.А. Алмазова и Санкт-Петербургского политехнического университета – они создали прибор для моментального контроля кровоснабжения мозга. Он в реальном времени отслеживает работу механизма, который защищает мозг от перепадов давления — церебральной ауторегуляции. Раньше на анализ этого показателя уходило несколько часов, теперь результат появляется на экране мгновенно. Планируется, что эта разработка позволит врачам в отделениях интенсивной терапии быстро корректировать лечение тяжёлых пациентов, например, после инсульта или черепно-мозговой травмы, чтобы предотвратить отёк мозга и другие осложнения.

«В условиях интенсивной терапии применение комплекса для оперативной оценки состояния кровоснабжения мозга у пациентов с тяжелыми поражениями позволяет ускорить процесс принятия решений врачами. Это важно для своевременной корректировки давления в органе, что необходимо для эффективной терапии отека мозга, вторичной ишемии и других патологий», — пояснил профессор Владимир Семенютин.

Новизна разработки в том, что специальные математические алгоритмы обрабатывают сигналы в процессе исследования, а не после него. Эксперты считают, что эта технология сможет открыть новую эпоху в нейрореанимации и сделать лечение пациентов более индивидуальным.

Ферментный гель против кариеса

Эта разработка порадует тех, кто устал лечить зубы от кариеса. Учёные Университета МИСИС создали гель на основе фермента декстраназы, который эффективно разрушает зубной налёт и помогает предотвращать разрушение эмали. Более того, технология может стать основой для улучшения зубных паст. В университете рассказали, что фермент производится с помощью генетически модифицированных дрожжей Pichia pastoris, это позволяет задавать ему нужные свойства, например, регулировать вязкость или усиливать антибактериальное действие. 

«Существует ряд непатогенных микроорганизмов — бактерий, дрожжей и мицелиальных грибов, которые традиционно используются в качестве платформы для получения белков, липидов, кислот, необходимых в биотехнологии, пищевой промышленности и медицине. Метод направленного биосинтеза с использованием специальных микроорганизмов дает возможность создавать собственные ферменты с заданными свойствами в любом количестве», — пояснил доцент НИТУ МИСИС Павел Волков.

Он также отметил, что подход с использованием генетически модифицированных дрожжей делает производство дешевле, но при этом сохраняет высокую чистоту конечного продукта. Несмотря на все очевидные плюсы геля, ему ещё предстоит пройти полный цикл клинических исследований и процедуру сертификации.

 «Я полагаю, такой гель сильно снизит именно прилипание налета к эмали. В результате использование гелей и паст на основе декстрозы приведет к снижению рисков развития кариеса», — рассказал стоматолог-ортопед Магомед Дахкильгов.

Магнитоэлектрическая антенна для подводной связи

В результате совместной работы ученых из России и Китая появилась на свет интересная разработка — компактная антенна для подводной связи. При длине всего около 15 см она способна передавать сигнал в воде на расстояние до 100 метров, это является прорывом для столь миниатюрных устройств. Известно, что антенна состоит из двух слоев: пьезоэлектрика, который вибрирует под действием тока, и магнитострикционного материала, который меняет свои магнитные свойства во время изменения формы. Так вместе они генерируют магнитное поле, а оно создает сверхнизкочастотное излучение, способное проникать в воду. Ключевым новшеством стал специальный состав пьезокерамики с добавками индия, ниобия, марганца и сурьмы, что позволило значительно улучшить параметры антенны.

«Более перспективны антенны, которые используют тот же принцип, что и наша разработка. В большинстве композитов улучшение параметров одного компонента ведет к ухудшению свойств другого. Это противоречие устранили, добавив в состав классической пьезокерамики модифицирующие добавки», — пояснил ведущий научный сотрудник НовГУ Олег Соколов.

Традиционные радиоволны в воде быстро затухают, а звуковые волны идут с большой задержкой и не могут противостоять помехам. Чтобы решить эту проблему сейчас, необходимы гигантские антенны, новая же разработка позволяет их сильно уменьшить. Первые испытания проекта уже позади: во время них с помощью опытной радиостанции получилось передать цифровые данные и даже аудиозапись. Однако это ещё не конец, чтобы полноценно оценить пользу разработки, нужно провести реальные морские испытания. Если всё пройдёт хорошо, технология откроет возможности для связи между аквалангистами, управления подводными роботами и передачи телеметрии. 

Цифровой арт-эксперт

Учёные из МФТИ и МГУ создали программу на основе искусственного интеллекта, которая определяет рыночную стоимость картин. ИИ анализирует произведение искусства по 35 параметрам за несколько секунд, чтобы помочь инвесторам лучше ориентироваться на арт-рынке. У программы простой алгоритм действий: сначала она определяет стиль и жанр картины, после изучает данные рынка: популярность художника, историю его продаж, размер работы и другие факторы. Главная цель такой разработки, как отметили специалисты, сделать ценообразование в искусстве более понятным и объективным.

«В России рынок современного искусства в значительной степени серый или даже черный. На нём практически нет объективных условий, определяющих цену, — таких как, например, себестоимость товаров. Арт-объекты покупает крайне узкий круг коллекционеров, и стоимость произведений нередко определяется мнением отдельных лидеров рынка. Если, условно, аукционному дому Sotheby's (Сотбис) что-то понравится, это будет стоить дорого, если нет — она может вообще не найти покупателя. В итоге остается неясно, почему одни объекты стоят дороже других. Главная задача нашей модели — выявить реальную ликвидность художественных работ и сделать их более понятным и прозрачным объектом для инвестиций», — рассказала научный сотрудник МФТИ+Сколково Татьяна Шага.

Она подчеркнула, что эта система принципиально отличается от ChatGPT, который может лишь пересказывать информацию из интернета, их же программа проводит глубокий анализ конкретных проверенных данных.

При этом на практике результаты могут отличаться от ожиданий. Например, картину Никаса Сафронова система оценила в 160 тысяч рублей, хотя сам художник просит за неё 3 миллиона. А вот работу Тараса Желтышева программа, наоборот, оценила чуть дороже, чем он сам.

«Для меня идея оценки современного искусства с помощью ИИ звучит необычно, ведь такой процесс неизбежно остается отчасти субъективным и подвижным. В арт-среде нет универсальной формулы стоимости, но есть набор ключевых факторов, на которые алгоритм, видимо, ориентируется, — возможно, поэтому он оценил мою работу даже чуть выше заявленной цены, что приятно», — поделился Тарас Желтышев.

При этом он отметил, что художники всё же стараются не ориентироваться на такие технологии, все-таки их точность ещё не доказана. Намного большее значение имеют история владения картины, редкость, спрос на неё и другие важные характеристики.

Текст: Анастасия Баянова

Фото: Freepik