Часы старения, костный цемент с антибиотиком и энергия из подземных вод. Свежие изобретения российских учёных 

Распознать по активности генов, сколько проживёт человек и каким заболеваниям подвержен – это может новая разработка российских учёных, которую уже назвали часами старения. Учёные уверены – это очередной шаг к лекарству, замедляющему старение: омололаживающие сигнатуры вполне реально «включить» во взрослом организме и запустить программу снижения биологического возраста. 

Часы старения, восстановление утраченного в результате болезни голоса с помощью клеточных структур, костный цемент, позволяющий избежать ампутации конечностей, и новый способ добычи электричества – в сегодняшнем дайджесте новостей технологии самые интересные разработки российских учёных. Краткая информация – на карточках, а все подробности – на сайте. 

Восстановление голоса с помощью клеток

В клиническом центре Сеченовского университета начали проводить операции по восстановлению голосовых складок с применением индивидуального биомедицинского клеточного продукта. Для процедуры берут собственные клетки пациента – для этого нужен небольшой фрагмент его жировой ткани, из которой впоследствии выращивают сфероиды, микроскопические трехмерные клеточные структуры. Эти сфероиды и вводят в область дефекта голосовой складки. Главная функция введённых клеток – поддержка процессов регенерации и восстановление структуры и функции повреждённой ткани. Как говорят эксперты, эта технология поможет лечить пациентов с рубцовыми изменениями, которые появляются после травм, воспалений и других операций. Нередко такие пациенты сталкиваются с изменением голоса и его полной или частичной утрате. 

«Восстановление происходит постепенно, поскольку технология направлена не на механическую коррекцию дефекта, а на регенерацию ткани. Скорость восстановления зависит от размера повреждения и индивидуальных особенностей пациента. По имеющимся наблюдениям, заметное улучшение голосовой функции наступает в течение первых недель после вмешательства, а примерно через месяц пациенты уже могут вернуться к привычной голосовой нагрузке», — отметил доцент кафедры болезней уха, горла и носа Института клинической медицины им. Н. В. Склифосовского Михаил Свистушкин.

Пациент, которому была проведена первая операция, сейчас чувствует себя хорошо, но врачи продолжают его наблюдать, чтобы оценить скорость регенерации тканей и качество голоса. Кроме того, в последующем авторы технологии планируют внедрять её для восстановления барабанной перепонки, а также регенерации полостей носа. Исследуются перспективы этого метода для решения проблем в области травматологии и урологии. 

Керамический электролит и инновационный защитный слой к нему

Учёные из научного центра «Идея» совместно со специалистами из МГУ имени М.В. Ломоносова, Сианьского университета Цзяотун (Китай) и Государственного университета «Дубна» разработали керамический электролит и инновационный защитный слой к нему. Таким образом они решают одну из главных проблем современности – накопление и хранение энергии в перспективных литиевых твердотельных батареях. 

Сейчас в телефонах, ноутбуках, электромобилях используются литий-ионные батареи, которые содержат внутри легковоспламеняющуюся жидкость. Твёрдотельные литиевые батареи, внутри которых негорючая керамика, наиболее перспективны для задач нынешней экономики, и уже найдены самые перспективные материалы, которые заменят горючий электролит. Однако у них есть точка уязвимости – при прямом контакте с литием начинается необратимая химическая реакция, которая приводит к короткому замыканию: микроскопические литиевые дендриты будто пронзают керамику, проводя в полную негодность аккумулятор.

Учёные предложили двойное решение проблемы – создали инновационный тонкий двухслойный интерфейс — защитный слой — между керамикой (твёрдым электролитом) и литием (литиевым анодом). Первый слой не пропускает электрический ток, а второй помогает ему распределиться равномерно. Кроме того, команда исследователей предложила изменить состав самой керамики, создав электролит из двух видов керамического порошка – с крупными и мелкими частицами. 

По результатам тестов керамика стала прочнее и долговечнее, аккумулятор с ней в составе проработал вдвое дольше аналогов и сохранил свою целостность при нагреве свыше 300 градусов по Цельсию. 

«Результаты этих работ закладывают комплексную стратегию к созданию твердотельных литиевых аккумуляторов, сочетающую в себе как межфазный дизайн, так и дизайн керамического электролита типа NASICON. Следующий этап — переход от дисковых твердотельных макетов к полноразмерным прототипам аккумуляторов пакетного типа», — отметила руководитель лаборатории по разработке твердотельных аккумуляторов нового поколения научного центра «Идея» Олеся Капитанова.

Часы старения

Инструмент, который может предсказывать продолжительность жизни человека и риск заболеваний по анализу генов, разработала международная группа исследователей, в которую вошли учёные и студенты МГУ имени Ломоносова. Это так называемые транскриптомные часы, которые анализируют активность нескольких тысяч генов и определяют возраст и вероятную продолжительность жизни. Прежде этим занимались математические модели, использующие в качестве данных биомаркеры, физическую активность и внешний вид человека. Новые часы старения базируются на анализе экспрессии генов, они выясняют, какие гены сейчас работают, а какие выключены. Как говорят эксперты, такой инструмент способен повысить эффективность поиска лекарств, «отменяющих» старение. «Часы старения» обучили на данных более чем 11 тысяч образцов, к примеру, они использовали технологию для оценки процесса развития эмбрионов мышей. Они обнаружили, что с момента оплодотворения и до десятого дня внутриутробного развития биологический возраст эмбриона сначала стремительно уменьшался, а затем рос. Омоложение было замечено на нескольких уровнях организма – нервной, сердечной и мышечной системах. 

Новый способ получения электроэнергии с помощью подземных вод

Учёные НГТУ (Новосибирск) предложили способ получения электроэнергии с использованием электрокинетических явлений. Он основан на преобразовании энергии движения подземных вод через пористые породы в электричество. Такая технология предназначена для применения в районах, где нет постоянных источников питания, например, при проведении геологоразведочных работ в труднодоступной местности. 

Электроды размещаются в дисперсном материале, песке или гранулах на разной высоте. Вода поступает в ёмкость и просачивается через материал сверху вниз под действием гидростатического давления, это движение и создаёт условия для возникновения электрического тока между электродами. Как говорят авторы разработки, установка не требует подключения к электросети или другим источникам энергии, а полученного электричества будет достаточно для питания нетребовательного оборудования – датчиков, электростанций, осветительных приборов или устройств связи. 

Костный цемент с антибиотиком

В РНИМУ имени Н. И. Пирогова начались доклинические испытания разработанного учёными РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина отечественного костного цемента – он десятикратно увеличивает время высвобождения антибиотиков по сравнению с импортными аналогами. Раньше большая часть костного цемента поставлялась в Россию из-за рубежа, отечественная же разработка поможет снизить зависимость и повысить эффективность лечения после травм, ранений и хирургических операций. 

В составе нового цемента – антибиотик и антисептик, закреплённые на нановолокнах целлюлозы. Антисептик убивает бактерии, а волокна целлюлозы создают в цементе сеть микроскопических каналов, по которым движется вода внутрь материала. Жидкость вымывает антибиотик, заблокированный внутри цемента, и лекарство поступает прямо в рану. Как говорят учёные, таким образом решается главная проблема импортных костных цементов – около 90% антибиотика так и остаётся внутри материала, не поступая в рану. В итоге эффективность разработанного учёными состава против бактерий позволит свести к минимуму риск послеоперационных осложнений, а значит, сократить вероятность ампутации конечностей. Отечественный костный цемент более дешёвый, чем импортный, и способен спасти тысячи людей от инвалидности, подчёркивают авторы разработки. Испытания материала начнутся уже в этом году, и в случае их успешного завершения препарат может получить разрешение на использование без клинических испытаний на добровольцах. 

Текст: Эмма Эйхвальд

Фото сгенерированы нейросетью «Шедеврум»