Секрет вечной молодости и ИК-керамика против бактерий. Топ разработок российских учёных 

Первый в мире препарат против старения уже проходит клинические испытания в США. Но российские учёные из консорциума «Активное долголетие» (ВолгГМУ и «ИННОВВИТА») создают собственную технологию такого же класса — и она может оказаться безопаснее заокеанского аналога. Вместо полного эпигенетического сброса они предлагают частичное перепрограммирование клеток с помощью трёх факторов Яманаки, исключив онкоген c-Myc. Разработка пока на доклинической стадии, но в случае успеха способна стать основой для принципиально новой линейки геропротекторов, воздействующих на сам механизм старения, а не его симптомы.

Мы продолжаем рассказывать о ключевых достижениях российской науки. На этот раз речь также пойдёт о квантовом ускорении расчётов для робототехники, автономном Bluetooth-протезе глаза, светящейся керамике, которая убивает бактерии, и огнетушащем составе нового поколения для защиты от БПЛА. Все подробности — в нашем материале

Российские учёные разрабатывают метод омоложения клеток на основе факторов Яманака

Российские исследователи из консорциума «Активное долголетие» (ВолгГМУ и компания «ИННОВВИТА») создают технологию радикального продления жизни, основанную на механизмах эпигенетического перепрограммирования. В основе разработки — факторы Яманака, четыре белка, открытые нобелевским лауреатом Синъей Яманакой, которые способны возвращать взрослые клетки в более молодое состояние.

Как пояснил генеральный директор «ИННОВВИТА», глава ЦКП ВолгГМУ Роман Литвинов, учёные уже разобрались в ключевых механизмах старения, но нуждаются в эффективных инструментах для вмешательства. «Современная наука способна защищать внеклеточный матрикс от повреждения или управлять ростом новых сосудов, — отметил он. — Но необходимо создавать инструменты биотехнологического восстановления внеклеточного матрикса, восстановления эпигенетического ландшафта, новые клеточные терапии».

Особое место в разработках консорциума занимают исследования факторов Яманаки, открывающие возможности для клеточного омоложения. Подход российских учёных близок к технологиям, которые легли в основу первого в мире препарата от старения ER-100, допущенного к клиническим испытаниям в США. Однако российская разработка пока находится на доклинической стадии. Технология предполагает частичное эпигенетическое перепрограммирование — строго контролируемую активацию трёх факторов Яманаки (без онкогена c-Myc), что позволяет омолаживать клетки, не стирая их тканевую идентичность и минимизируя риски.

Для успешного внедрения передовых методов омоложения в клиническую практику необходимо развивать междисциплинарное взаимодействие, отметила доктор фармацевтических наук, профессор МГУ им. Ломоносова Римма Абрамович. В долгосрочной перспективе технология может быть адаптирована для восстановления клеток различных органов и систем, открывая путь к терапии широкого спектра возрастных заболеваний.

Учёные ускорили поиск движений роботизированной руки в 30 раз с помощью квантовых компьютеров

Исследователи из Центрального университета, Университета Иннополис и других научных институтов разработали метод, позволяющий в 30 раз быстрее рассчитывать оптимальные движения роботизированных манипуляторов. 

В основе подхода лежит решение задачи обратной кинематики — определения углов в суставах робота для достижения заданного положения манипулятора. На классических кремниевых процессорах такие вычисления занимают много времени, особенно при наличии множества степеней свободы и дополнительных ограничений. Это критично для систем реального времени, например в автономных автомобилях или промышленных роботах, взаимодействующих с людьми.

Учёные переформулировали задачу в формат, понятный квантовым процессорам нового поколения D-Wave. Углы между суставами робота кодируются в виде цепочек нулей и единиц, а поиск оптимального положения сводится к нахождению минимума квадратичной функции. Для этого используется технология квантового отжига, позволяющая перебирать миллиарды вариантов решений за короткое время.

Эксперименты проводились на реальном квантовом оборудовании, а не на симуляторе. Директор Исследовательского центра в сфере ИИ Университета Иннополис Рамиль Кулеев отметил, что работа демонстрирует полный путь от математического описания движения робота до проверки корректности решения, полученного квантовым компьютером. Исследователям удалось свести сложную и практически важную задачу робототехники к узкоспециализированной задаче, которую эффективно решают квантовые процессоры нового типа. Гибридные квантово-классические алгоритмы показали ускорение более чем в 30 раз по сравнению с традиционными методами.

Разработка позволяет создавать более быстрых, точных и энергоэффективных роботов, снижая зависимость России от импортных технологий и повышая конкурентоспособность отечественной промышленности. В перспективе подход может применяться для широкого круга оптимизационных задач в различных областях.

В России создали Bluetooth-протез глаза, синхронизированный со здоровым органом

Специалисты Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» разработали лабораторный макет глазного протеза, способного синхронно повторять движения здорового глаза. Управление устройством осуществляется по беспроводному каналу Bluetooth. Результатами работы поделился руководитель проекта, инженер факультета информационно-измерительных и биотехнических систем СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Роман Антонов.

В комплект разработки входит сам глазной протез со встроенным микроприводом и специальные очки, в оправу которых встроена миниатюрная камера. Камера отслеживает движения здорового глаза и передаёт данные на протез через Bluetooth-соединение. Микропривод получает сигнал и приводит искусственный глаз в движение, имитируя естественную моторику. Как отметил учёный, технология передачи данных аналогична той, что используется в беспроводных наушниках.

Ключевое преимущество разработки — автономность. Протез способен работать без подзарядки до 24 часов, а расчётный срок службы устройства составляет от трёх до пяти лет. При создании протеза использован полимерный материал, который учёные выбрали по нескольким причинам. Во-первых, он биосовместим, что критически важно для любого имплантируемого или контактирующего с тканями устройства. Во-вторых, материал устойчив к влаге и перепадам температур, что позволяет носить протез в любых погодных условиях. В-третьих, он обладает малым весом, что исключает смещение век, избыточную нагрузку на мышцы и другие нежелательные эффекты. Наконец, материал обеспечивает высокий уровень комфорта для пациента.

В настоящее время разработан лабораторный макет протеза, создана структурно-функциональная схема устройства и написаны основы управляющей программы. Дальнейшие этапы работ предусматривают проведение доклинических испытаний и подготовку устройства к внедрению в медицинскую практику.

Российские учёные создали светящуюся керамику, убивающую бактерии

Исследователи из Кольского научного центра РАН и Санкт-Петербургского государственного технологического института разработали новый класс люминесцентной керамики, способной под действием света уничтожать микроорганизмы. Материал на основе твёрдых растворов ниобатов-танталатов эрбия сочетает уникальные оптические свойства, высокую механическую прочность и выраженное бактерицидное действие.

Керамику синтезировали жидкофазным методом с последующим спеканием при температуре 1400 °C. Это позволило получить материал с контролируемой структурой и стабильными характеристиками. Ключевая особенность — эффект ап-конверсии: керамика поглощает невидимое инфракрасное излучение и преобразует его в видимый свет (зелёный или красный). Наибольшую интенсивность свечения зафиксировали у образца с равным содержанием ниобия и тантала (ErNb₀, ₅Ta₀,₅O₄), что открывает перспективы для создания чувствительных оптических датчиков и бесконтактных термометров.

Помимо люминесцентных свойств, материал продемонстрировал высокую прочность. Керамика на основе чистого ниобата, — эрбия показала модуль Юнга около 297 ГПа — уровень, сопоставимый с некоторыми марками стали. Это позволяет использовать её в условиях высоких механических нагрузок.

Наиболее неожиданным результатом стали бактерицидные свойства. В ходе экспериментов при освещении обычным светом керамика подавляла рост бактерий Micrococcus sp. Почти на 90%. Грамотрицательные микроорганизмы, такие как Escherichia coli, также показали заметное снижение активности, хотя и в меньшей степени. Учёные связывают это с особенностями строения клеточных оболочек.

Разработка может найти применение в медицине (антибактериальные покрытия, фотодинамическая терапия), системах очистки воды, оптоэлектронике и промышленной диагностике. Сочетание прочности, люминесценции и бактерицидной активности делает новый материал перспективным для создания устройств, работающих в агрессивных средах.

В России появился уникальный огнетушащий состав для защиты стратегических объектов от атак БПЛА

Специалисты Института технической химии УрО РАН разработали инновационный огнетушащий состав, предназначенный для автоматического пожаротушения и подавления взрывов на стратегически важных промышленных объектах. Технология, не имеющая мировых аналогов, ориентирована на защиту предприятий нефтегазового, энергетического и оборонного комплексов от возгораний, вызванных атаками беспилотных летательных аппаратов.

Ключевое отличие новой разработки — форма частиц огнетушащего порошка. В отличие от традиционных составов, получаемых механическим измельчением и имеющих неправильную угловатую форму, учёные применили метод распылительной сушки. Это позволило создать сферические частицы диаметром около 7 микрометров с улучшенной текучестью и сниженной склонностью к слипанию при хранении.

«Сегодня вопросы промышленной безопасности приобретают особое значение. Участившиеся атаки на стратегические предприятия показывают, насколько важны современные системы защиты, способные быстро локализовать возгорание и предотвратить развитие аварийных ситуаций», — пояснил заместитель директора по научной работе Института технической химии УрО РАН, профессор Виктор Вальцифер.

Сферическая форма обеспечивает более равномерное распределение частиц в газовом потоке, упрощает транспортировку по трубопроводам и повышает эффективность распыления при срабатывании автоматической системы. Предварительные испытания показали снижение сопротивления распылению не менее чем на 25% по сравнению с существующими аналогами, что позволяет быстрее формировать огнетушащее облако и локализовать очаг возгорания.

Состав создан на основе фосфатов аммония в сочетании с газовой средой. Технология особенно актуальна для защиты резервуарных парков и технологических установок, где традиционные методы тушения — вода или газовые составы — малоэффективны. Вода тяжелее топлива и опускается на дно, не подавляя горения на поверхности, а газовые системы быстро рассеиваются на открытом воздухе.

Текст: Ирина Леонова

Иллюстрации сгенерированы freepik.com