Таблетка вместо спорта и цемент, который лечит себя. Топ разработок российских учёных 

Российские учёные вплотную приблизились к созданию препарата, который сможет «обмануть» организм, заставив его сжигать калории и наращивать мышцы без единого приседания. Разработка ведётся на основе миокинов — веществ, которые вырабатываются нашими мышцами во время интенсивной нагрузки. Если эксперимент увенчается успехом, человечество получит первую в мире «таблетку спорта».

Мы продолжаем рассказывать о последних достижениях российских учёных, и в этот раз речь пойдёт о том, как наука заставляет нас переписывать учебники. Оказывается, сложнейшие молекулы для лекарств можно получать без ядовитых отходов, просто нагрев спирт. В атомной отрасли теперь есть сталь, которая работает при 600°C. А в косметологии создан «умный» компонент, который не только эффективнее витамина С защищает кожу от старения, но и подавляет опасные бактерии. Все подробности в нашем материале.

Экологичный метод синтеза основы для противораковых препаратов

Учёные Тольяттинского государственного университета (ТГУ) и Самарского государственного технического университета (СамГТУ) разработали инновационный способ создания сложных молекул, на основе которых производятся жизненно важные лекарства. Новая технология позволяет получать соединения для противоопухолевых, антибактериальных и противогрибковых средств, полностью отказываясь от токсичных растворителей и катализаторов.

В основе множества современных фармацевтических субстанций лежат соединения азолов с фенолами. Традиционный синтез таких компонентов сопряжён с серьёзными экологическими проблемами, поскольку требует применения агрессивных реагентов и токсичных органических растворителей. Это не только усложняет процесс очистки конечного продукта из-за обилия побочных отходов, но и увеличивает нагрузку на окружающую среду.

Исследовательски под руководством профессора Центра медицинской химии ТГУ Виталия Осянина предложили синтезировать целевые соединения из гидроксибензилового спирта и азола с помощью простого нагрева.

Реакция протекает при температуре 160–165 °C: в этих условиях спирт дегидратируется (теряет воду), превращаясь в активную частицу, которая немедленно вступает во взаимодействие с азолом.

«Наш подход закладывает основу для более экологичного фармацевтического производства будущего. С помощью этого метода можно получать сложные и ценные молекулы, следуя главным принципам природы и современного устойчивого развития — эффективно и без отходов», — прокомментировал разработку Виталий Осянин.

Ключевым преимуществом метода является его чистота, так как единственным побочным продуктом реакции выступает вода. Финальная очистка полученного вещества осуществляется простой перекристаллизацией из этилового спирта, что исключает образование токсичных стоков.

Разработанный метод показал высокую универсальность при работе с различными производными азолов. Поскольку азольные фрагменты входят в структуру огромного количества лекарств — от противовирусных и противовоспалительных средств до препаратов для химиотерапии, — новая технология открывает возможности для создания обширной библиотеки биологически активных соединений. При этом производственные затраты и экологическая нагрузка на площадках будущих фармзаводов могут быть значительно снижены.

Сталь для реакторов нового поколения, которая работает при 600°C

Специалисты ЦНИИТМАШ (входит в госкорпорацию «Росатом») представили инновационную аустенитную сталь, способную выдерживать экстремальные температуры до 600°C. Это почти вдвое превышает показатели стандартных конструкционных материалов, используемых сегодня в атомной энергетике. Разработка предназначена для реакторов на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем, в частности, для энергоблока БРЕСТ-ОД-300.

Новый материал сочетает свойства, которые ранее считались труднодостижимыми в одном сплаве. Это радиационную стойкость, устойчивость к коррозии в расплавленном свинце и термическую стабильность при высоких нагрузках.

Для сравнения: в действующих водо-водяных реакторах (ВВЭР) температура теплоносителя не превышает 320–350°C. Новая сталь позволит безопасно работать с агрессивным свинцовым теплоносителем, предотвращая деградацию оборудования и увеличивая срок его службы.

Параллельно с созданием материала специалисты ЦНИИТМАШ отработали технологию лазерной сварки для соединения однородных и разнородных металлов, включая аустенитные и мартенситно-ферритные стали. Метод показал высокую скорость производства и качество швов, соответствующее отраслевым стандартам, превосходя традиционную дуговую сварку. Технология совместима с существующими реакторными системами, включая ВВЭР и РИТМ, что упрощает внедрение новых компонентов.

Разработка ведётся для реактора БРЕСТ-ОД-300, который станет ключевым элементом комплекса с замкнутым ядерным топливным циклом (ЗЯТЦ). В составе будущего энергоблока предусмотрен модуль переработки облучённого топлива и изготовления новых тепловыделяющих сборок. Это позволит многократно использовать ядерные материалы и существенно сократить объём радиоактивных отходов.

Параллельно инженеры Росатома испытали углеродно-углеродные композитные материалы для высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов. Образцы продемонстрировали стабильность при 1300°C и сохранили прочность при кратковременных пиках до 1600°C. Такие реакторы используют гелий в качестве теплоносителя, что позволяет получать перегретый пар с температурой до 750°C для турбин, повышая эффективность генерации.

Умный компонент для защиты кожи от старения и воспалений

Учёные Томского государственного университета (ТГУ) разработали инновационный компонент на основе диоксида церия, который способен многократно усилить защитные свойства косметических средств. Новая разработка уже запатентована и готовится к тестированию с индустриальными партнёрами.

Как сообщили в вузе, полученный «умный» УФ-фильтр не только экранирует кожу от вредного солнечного излучения, но и нейтрализует свободные радикалы — главные виновники старения. По словам профессора кафедры неорганической химии ХФ ТГУ Светланы Кузнецовой, диоксид церия предотвращает солнечные ожоги, снижает риск развития новообразований и замедляет возрастные изменения.

«Активность нашего фильтра превосходит активность витамина С», — подчеркнула исследовательница.

Но уникальность томской разработки не ограничивается фотозащитой. Лабораторные тесты показали, что компонент подавляет размножение бактерий, включая золотистый стафилококк и кишечную палочку. Это свойство позволяет предотвращать гнойные воспаления, что особенно ценно для проблемной и чувствительной кожи.

Сейчас учёные продолжают изучать свойства вещества и оптимизировать его состав. В планах — запуск пилотных испытаний совместно с производителями косметики. При этом сфера применения может оказаться шире бьюти-индустрии: разработку можно добавлять в лаки и краски. Это поможет сохранить цвет волос и защитить их от разрушения под воздействием ультрафиолета, утверждают исследователи.

Таблетка, имитирующая эффект спортивной тренировки

Российские учёные изучают возможность создания препарата, который сможет активировать в организме те же процессы, что и занятия спортом. Разработка ведётся на основе исследования миокинов — особых веществ, выделяющихся мышцами при физической нагрузке. 

По информации исследователи, при сокращении мышечной ткани вырабатываются биологически активные соединения, запускающие множество важных физиологических процессов. Сейчас специалисты ищут способ воспроизвести этот механизм фармакологическим путём. Гипотетический препарат может получить название «физическая нагрузка». При его приёме в организме должны запускаться реакции, характерные для человека во время спортивных тренировок.

Тема создания альтернативы физической активности приобретает особое значение на фоне тревожной статистики ВОЗ, согласно которой систематическим недостатком движения страдает около 1,8 миллиарда человек — 31% населения Земли. С 2010 по 2022 год распространённость гиподинамии среди взрослых выросла примерно на 5%. Если тенденция сохранится, к 2030 году уже 35% населения планеты не будет выполнять нормы физической активности.

Врачи рассматривают малоподвижный образ жизни как ключевой фактор роста ишемической болезни сердца, диабета второго типа, деменции и некоторых видов рака. Биохимик Александр Ходос поясняет, что речь идёт прежде всего о решении медицинских проблем, таких как возрастная саркопения — потеря мышечной массы с годами, а также помощь пациентам с мышечной дистрофией.

«Сегодня единственные доступные методы борьбы с этими состояниями — физические упражнения и применение опасных анаболиков, которые приводят к серьёзным проблемам с сердцем и печенью. Поэтому поиски безопасной альтернативы идут очень давно», — отметил специалист.

В случае успешной разработки препарат найдёт применение в фармакологии, реабилитации пациентов после травм, при лечении генетических заболеваний и помощи спортсменам высокого уровня. Однако полностью заменить физическую активность таблетка не сможет — движение остаётся важнейшей частью здорового образа жизни, подчёркивают специалисты.

Способ спасения нефтяных скважин от преждевременного обводнения

Российская нефтедобыча сталкивается с серьёзной проблемой — сегодня в среднем по стране из скважин извлекают жидкость, которая на 85% состоит из воды и лишь на 15% — из нефти. Это не только снижает объёмы добычи, но и многократно увеличивает затраты компаний, вынужденных тратить десятки миллионов рублей ежемесячно на сбор и утилизацию пластовой воды.

Главная причина преждевременного обводнения — потеря герметичности скважин из-за разрушения цементного камня, который находится между горными породами и стенками скважины. Под воздействием различных нагрузок в нём образуются микротрещины, через которые вода начинает поступать в нефтяной пласт.

Решение этой проблемы предложили учёные Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ). Они разработали комплексную систему, включающую новые буферные жидкости и самовосстанавливающийся цемент, которые способны обеспечить долговременную защиту скважин от обводнения.

Существующие материалы не гарантируют надёжной изоляции: промывочные жидкости часто оставляют на стенках скважины трудно отмываемую плёнку, из-за чего цемент плохо сцепляется с поверхностью, а обычные цементы не способны устранять появляющиеся микротрещины.

Разработка пермских учёных решает обе проблемы. Предложенная система буферных жидкостей позволяет увеличить прочность сцепления цемента с обсадной колонной на 281,5% по сравнению с традиционными составами. А разработанный самовосстанавливающийся цемент способен самостоятельно ремонтировать повреждения цементной оболочки, возникающие при строительстве, эксплуатации скважин и операциях по повышению нефтеотдачи пластов. В лабораторных условиях материал продемонстрировал способность перекрывать каналы с минерализованной пластовой водой диаметром до 150 микрон. «Десятки миллионов рублей ежемесячно компании вынуждены тратить не на поиск новых месторождений или модернизацию технического оборудования, а на сбор и утилизацию этой воды», — отмечают разработчики. Новая технология позволяет не только продлить срок службы скважин, но и существенно сократить издержки нефтедобывающих компаний.

Текст: Ирина Леонова

Иллюстрации сгенерированы freepik.com