Электронный нос, экзоскелет и ранозаживляющая плёнка: Эксперты назвали главные разработки нижегородских ученых

В России 2022−2031 годы объявили Десятилетием науки и технологий. В первую очередь, это время предназначено для того, чтобы привлечь талантливую молодежь к исследованиям. Втянуть школьников и студентов в науку решили неординарно, поэтому в стране появился новый вид туризма — научно-популярный. Подобное путешествие позволит всем желающим не только познакомиться с достижениями и перспективами отечественной науки, но и лично пообщаться с учёными, которые совершили научные открытия и проводят исследования. Научно-популярный маршрут запустили и в Нижнем Новгороде, в частности в университете им. Н. И. Лобачевского, который получает поддержку по национальному проекту «Наука и университеты».

— Развитие научно-популярного туризма — это новый и важный этап для университета Лобачевского. У нас достаточное количество проектов, которыми мы можем похвастаться и показать. ВУЗы ведь не только занимаются исключительно подготовкой будущих специалистов, но и решают практические задачи, создают разработки, которые в дальнейшем внедряются в реальный сектор экономики, — рассказал исполняющий обязанности ректора Нижегородского государственного университета им. Н. И. Лобачевского Олег Трофимов. — Мы рады принимать у себя гостей, рады продемонстрировать наши лаборатории и представить передовые разработки учёных университета. Вместе мы сможем показать, что наука — это очень важно и очень интересно.

Об уникальных разработках нижегородских ученых в области имплантологии, нейробиологии, искусственного интеллекта, химии и медицины, журналистам рассказали во время пресс-тура по современным исследовательским лабораториям.

Полезную разработку под названием «Электронный нос» представили сотрудники химического факультета ННГУ им. Лобачевского. Уникальная установка работает по принципу человеческого носа и может распознавать различные запахи, в частности даже малые концентрации токсичных газов.

— Недостаток человеческого носа — мы не все газы чувствуем. Например, метан или пропан мы не распознаем. И когда в доме запах газа, то человек чувствует запах не углеводорода, а лишь специальные соединения, позволяющие распознать утечку. А этому датчику без разницы, он химически взаимодействует с молекулой и распознает любой запах, — поделился заведующий кафедрой аналитической и медицинской химии химического факультета ННГУ им. Лобачевского Александр Князев.

Электронный нос сможет предупреждать о выделении угарного газа в бане, протечке газа в квартире, моментально сообщит о запахе гари при начавшемся лесном пожаре и даже распознает наркотические средства в аэропорту, поезде.

Сейчас учёные пытаются создать портативный датчик, который в ближайшие несколько лет можно будет запустить в массовое производство. Можно безусловно сказать, что данная разработка незаменима для раннего предупреждения техногенных, химических и биологических угроз, мониторинга окружающей среды, обеспечения безопасности на транспорте, в здравоохранении и пищевой промышленности.

В лаборатории медицинской химии занимаются созданием лекарственных средств, которые могут быть использоваться при лечении трудноизлечимых заболеваний кожи, также ожогов.

— Сейчас актуальными становятся полимерные пленки, которые можно приложить к коже и будет тот же самый эффект, как и при сложных инъекциях или капельницах, но уже без травмирования человека, — поделилась профессор кафедры аналитической и медицинской химии химического факультета ННГУ им. Лобачевского Нина Мельникова.

По словам исследователей, полимерные плёнки более удобны, эффективны и позволяют лекарственным средствам проникать и впитываться глубоко под кожу. Пленки хорошо липнут к коже, также имеют антибактериальные свойства. Полимерные пленки пригодятся для лечения псориаза, дерматита, предраковых состояний. Исследования пока продолжаются.

Настоящей инновацией стал разработанный в нейронаучном центре ННГУ экзоскелет. Созданная с нуля разработка позволяет садиться, вставать и ходить людям с тяжелыми нарушениями опорно-двигательного аппарата. Экзоскелет разработали в лаборатории, а после успешных испытаний и запустили в продажу. Уникальность этого особого робота-костюма заключается в том, что он управляется нейроинтерфейсом.

— Это такая технология, которая способна считывать сигналы головного мозга, понимать, что думает человек, и направлять на управление, например, экзоскелетом, — объяснила профессор кафедры нейротехнологий института биологии и биомедицины ННГУ им. Лобачевского Сусанна Гордлеева.

Например, если человек подумал, что нужно идти вперед, то запускается система управления, которая реализует это движение. Сейчас стоимость экзоскелета на отечественном рынке варьируется от 2,5 до 3 миллионов, так как комплектации очень разные.

В лаборатории по разработке методов нейропротекции учёные занимаются созданием такого метода борьбы с онкологией как иммуногенная клеточная смерть, которая может позволить лечить онкологические заболевания, не убивая здоровые клетки.

— Современное лечение — это целый комплекс. Это хирургическое удаление опухоли с последующим проведением терапии. Но, к сожалению, если для некоторых типов рака это работает, то для пациентов с глиомами мы говорим только о пятилетней выживаемости, — рассказала доцент кафедры нейротехнологий института биологии и биомедицины ННГУ им. Лобачевского Татьяна Мищенко. — Именно по этой причине мы проводим наше исследование.

Сама фотодинамическая терапия представляет собой многоэтапный процесс, при котором в организм вводится вещество, проникающее в опухолевую клетку и активирующее каскад реакций. Именно эти реакции в дальнейшем способствуют гибели больной клетки.

Ученые изучили, что компоненты иммунной системы «отвечают» на взаимодействие с разрушенными при помощи фотодинамической терапии раковыми клетками. Удалось доказать, что подобная терапия способна активировать собственный иммунный ответ организма. Это дает возможность разработать новые способы лечения онкологических заболеваний со сниженным риском образования метастаз.

Калькулятор биологического возраста

Нижегородские ученые также занимаются исследованиями по биологическому, иммунологическому возрасту, когнитивному возрасту и особенности активации возраст-зависимых заболеваний. Это разработка позволит в скором будущем не только продлить здоровую и активную жизнь человека, но и предотвратят развитие заболеваний, в том числе онкологических.

— Оказывается, что в наших генах зашиты наши внутренние биологические часы. Есть специальные участки ДНК, которые линейно изменяются с возрастом. Вот и получается, что в 50, 60 или 70 лет наш паспортный возраст и истинный биологический может отличаться, — поделилась директор института биологии и биомедицины ННГУ им. Лобачевского Мария Ведунова. — Поэтому довольно логично определять свой биологический возраст раньше, когда ещё нет и 40 лет, чтобы скорректировать свой образ жизни.

Причины, по которым биологический возраст может отличаться от хронологического, лежат на поверхности: наследственность, стрессы, экология, вредная работа. Кстати, на сайте ННГУ можно узнать свой биологический возраст, человеку всего лишь необходимо загрузить в специальную программу несколько показателей из общего анализа крови и общедоступных биохимических маркеров.

Мемристор или флешка будущего

В лабораториях физического факультета и научно-образовательного центра «Физика твердотельных наноструктур» ННГУ им. Лобачевского ученые показали исследования и разработки, направленные на создание аппаратной базы искусственного интеллекта.

— Мемристоры — это электронные компоненты, которые по принципу функционирования подобны нервной системе и мозгу человека, — рассказал заведующий лабораторией мемристорной наноэлектроники НОЦ ФТНС ННГУ Алексей Михайлов. — Это простое устройство, оно одновременно является умным и живым элементом электронных схем, из которых можно собирать искусственные нейронные сети. Они обладают высокой энергоэффективностью, компактностью, а значит, могут напрямую и безопасно взаимодействовать с живыми нейронными сетями и обмениваться информацией.

Нижегородские физики продемонстрировали, как изготавливают и исследуют отдельные мемристоры, проверяют их работоспособность и соединяют в схемы.