От мозговых протезов до космоса: яркие разработки вузов Казани, Нижнего Новгорода и Самары

Диагностика инсульта и катализаторы для нефтедобычи Казанский федеральный университет в рамках деятельности Научного центра мирового уровня «Рациональное освоение запасов жидких углеводородов планеты» совместно с индустриальными партнерами разрабатывает малотоннажную химию, от лабораторных исследований до пилотного производства и сопровождения промысловых испытаний. Освоено пилотное производство катализаторов для нефтедобычи, реагентов для обработки скважин и другой химии. Они уже используются в компаниях «Татнефть», «Газпромнефть», «Зарубежнефть», «ЛУКОЙЛ» и «Роснефть». Также ученые Казанского университета разработали особое покрытие, которое лечит раны у животных. Активное вещество с антибактериальным, антимикотическим и ранозаживляющим действием вводится в коллагеновую губку, в составе которой есть метилурацил, ускоряющий процесс регенерации, и наносится на повреждение. Новое покрытие уничтожает грибки, грамположительные и грамотрицательные бактерии. Оно не содержит известные антибактериальные препараты, что помогает бороться с устойчивостью к антибиотикам. Кроме того, ученые КФУ научились диагностировать предвестники инсульта и других патологических состояний мозга. Создан опытный образец (прототип) аппарата, позволяющего регистрировать, наряду с уже известными, новые параметры электрической активности головного мозга. С помощью новых параметров можно обнаружить начальные стадии инсульта, а начав раннее фармакологическое воздействие – уменьшить поражение мозговых тканей пациента. Нейротехнологии в развитии будущего Учеными на кафедре нейротехнологий ННГУ им. Лобачевского была создана нейросеть, основанная на принципах взаимодействия клеток головного мозга. В этой модели впервые использовались цифровые аналоги вспомогательных клеток мозга – астроцитов. Благодаря этому удалось сделать шаг в развитии спайковых нейросетей. По словам автора исследования, профессора кафедры нейротехнологий Института биологии и биомедицины ННГУ Сусанны Гордлеевой, такие нейросети помогут объяснить ранее не изученные механизмы работы мозга и развитие возрастных нейродегенеративных заболеваний. На основе этой разработки могут быть созданы новые вычислительные платформы для обработки больших объемов информации и построения виртуальных моделей нервной системы. Стоит сказать, что за свое исследование Гордлеева вошла в число лауреатов премии президента РФ в области науки и инноваций для молодых ученых за 2023 год. Также в 2023 году ученые ННГУ определили параметры, при которых живая нейронная сеть и искусственные нейроноподобные сигналы работают как единое целое. Для этого к фрагменту гиппокампа мыши – структуры головного мозга, отвечающей за обучение, пространственную ориентацию и память – ученые подключили генератор искусственных нервных импульсов. Электросхема воспроизводила сигналы, имитирующие активность мозга. Они стимулировали живые нейроны, и те посылали ответный сигнал. Исследование способно помочь в создании нейропротезов, замещающих поврежденные участки мозга. Такая технология может не только восстановить активность мозга при травмах, но и улучшить память и способность к обучению. Также исследователи говорят о возможности применения разработки для лечения эпилепсии, революционных медицинских устройств и лечения неврологических заболеваний. Вклад в изучение космоса В 2023 году в Самарской области открылась космическая фабрика по синтезу «кирпичиков» жизни – биохимических молекул, из которых состоят все известные формы жизни на Земле. Фабрика, в основе которой уникальная установка с точно воссозданными условиями космоса, является частью Центра лабораторной астрофизики Самарского филиала Физического института имени П. Н. Лебедева РАН (СФ ФИАН), который занимается исследованием путей возникновения биохимически значимых органических соединений в нашей галактике. На данной установке воссоздаются условия глубокого космоса для проведения экспериментов и отслеживания эволюции органических молекул в галактике. До сих пор в мире пока еще не было ни одной лаборатории, которая обладала бы всеми необходимыми компетенциями и возможностями для достижения значительного прогресса в междисциплинарной деятельности на стыке физики, химии, биологии и астрономии. «Понимание синтеза сложных органических молекул в межзвездном пространстве до сих пор находится в зачаточном состоянии. Предыдущие исследования были ограничены техническими возможностями для проведения экспериментов и недостаточным уровнем оборудования для анализа образующихся молекул», – рассказал директор СФ ФИАН, профессор кафедры физики Самарского университета им. Королева Валерий Азязов. Вдобавок ученые Самарского университета им. Королева завершили сборку и провели испытания научной аппаратуры «Карбон-2», предназначенной для экспериментов в открытом космосе на борту орбитальной лаборатории «Бион-М» № 2. С ее помощью ученые будут изучать влияние факторов открытого космического пространства на свойства и характеристики прототипов электронных компонентов на основе карбида кремния (SiC) – этот полупроводниковый материал уступает по твердости лишь алмазу и нитриду бора и считается наиболее перспективным для применения в электронике, работающей в экстремальных условиях. Аппаратура представляет собой своего рода электронный испытательный полигон. Он будет располагаться прямо в открытом космосе, и в нем будут закреплены и активированы опытные образцы тонкопленочных приборных структур на основе карбида кремния. «Эти образцы во время полета будут подвергаться воздействию различных факторов: космической радиации, перепадам температур, магнитным полям, вакууму, а аппаратура будет поддерживать и оценивать работоспособность «подопытных» образцов и измерять их рабочие параметры», – пояснила ведущий научный сотрудник НИИ проблем моделирования и управления Самарского университета им. Королева Любовь Курганская. Научная аппаратура уже прошла весь цикл запланированных испытаний и готова к установке на борту «Бион-М» № 2. Ранее сообщалось, что на федеральной территории «Сириус» состоится студенческий фестиваль «Всемирный день молодежи – 2024». В нем примут участие 20 тысяч студентов из России и более чем из 180 стран мира. Также впервые на мероприятие приглашаются подростки. Фото: ФедералПресс / Екатерина Лазарева, Наталья Оксак; фото предоставлено пресс-службой ННГУ им. Лобачевского / Андрей Скворцов; изображение сгенерировано нейросетью Kandinsky 2.2