Сделано в России 🇷🇺: вечная флешка, беспилотники для доставки медикаментов и другие изобретения ноября

На заглавном фото — беспилотник, который протестировали в Томской области. Он будет доставлять медикаменты и другие социальные грузы в труднодоступные районы. Постепенно количество таких аппаратов будет увеличиваться, а территория применения технологии расширится на всю страну.

Успешное тестирование нового дрона — лишь одно из событий ноября в российской науке и промышленности. Были и другие достижения, которые заслуживают внимания.

Самарские учёные разработали способ диагностики рака по капле крови за считанные минуты

Проблема: чем позже диагностируют рак, тем сложнее лечение. Поэтому важно проводить диагностику как можно чаще. Существующие методы исследования крови занимают время и стоят дорого для массового применения.

Решение: использование метода рамановской спектроскопии крови. Процедура проводится с помощью оптических технологий. Свет обменивается энергией с анализируемым веществом. Это позволяет установить конкретный тип молекул и их концентрацию в крови. Такой подход предложили учёные из Самарского университета им. Королёва и Самарского медуниверситета.

 Предварительный диагноз можно будет поставить за пару минут / Фото: СамГМУ

Главное преимущество новой технологии — высокая скорость постановки диагноза. Сейчас способ демонстрирует меньшую точность, чем лабораторные исследования, зато его можно применять на портативном оборудовании. Это позволит удешевить анализы крови и проводить массовые скрининговые исследования для выявления рака на ранних стадиях.

Что дальше: cледующий этап — усовершенствование методов анализа и проведение широких клинических испытаний на различных группах пациентов. Чтобы создать сам прибор для диагностики, потребуется участие физиков, химиков, математиков, инженеров и других специалистов.

В Новосибирске создали препарат из коры берёзы для регенерации клеток после химиотерапии

Проблема: при лечении хронических заболеваний часто применяют химиотерапевтические средства. Среди их побочных эффектов — токсическое воздействие на внутренние органы.

Решение: сотрудники Новосибирского института органической химии разработали препарат, который ускоряет регенерацию клеток печени, почек, костного мозга, а также способствует снижению токсических эффектов химиотерапии и антибиотикотерапии. В его основе — бетулоновая кислота, которую получают из коры берёзы. Исследования проводились в институте с 1996 года. Эксперименты показали высокую эффективность препарата на фиброзе и циррозе печени, различных воспалениях.

Что дальше: применение нового препарата в комплексной терапии значительно ускорит процесс восстановления пациентов после химиотерапии и антибиотикотерапии. Средство уже продают в аптеках Новосибирска под названием «Бетоксовит». Также им заинтересовались фармацевты из Белоруссии и Чехии.

В Москве начали ставить диагнозы с помощью искусственного интеллекта

Проблема: на постановку диагноза иногда уходит много времени. К тому же врачам сложно держать в голове полную клиническую картину каждого пациента и учитывать все особенности его здоровья.

Решение: в московских медицинских учреждениях начали применять систему искусственного интеллекта, которая помогает врачу поставить предварительный диагноз. Нейросеть анализирует указанные симптомы и формирует три наиболее вероятных варианта. При этом учитываются все факторы, в том числе проведённые ранее процедуры.

ИИ — не замена врача, а его помощник / Фото: Пресс-служба Мэра и Правительства Москвы

Окончательное решение остаётся за врачом. Специалист изучает выводы нейросети и ставит диагноз. Он также может назначить дополнительные исследования, результаты которых затем обрабатывает искусственный интеллект, дополняя клиническую картину.

Что дальше: сейчас системой постановки диагноза с помощью нейросетей пользуются около 3000 врачей. Она заработала в октябре и всего за месяц помогла выписать более 25 000 направлений на диагностику. В дальнейшем планируется расширение сферы применения искусственного интеллекта в медицинских учреждениях Москвы.

В Туле разработали способ очистки почвы и воды от нефтепродуктов за несколько дней

Проблема: загрязнение нефтью и продуктами её обработки — одна из больших экологических проблем. Нефтепродукты оказываются в воде и почве из-за чрезвычайных ситуаций и неправильных условий хранения, наносят окружающей среде вред, который устраняется десятилетиями.

Решение: учёные из Тульского государственного университета предложили новый метод очистки почвы и воды от загрязнений нефтепродуктами с помощью микроорганизмов и гуминовых кислот, получаемых из торфа. Применение этого способа позволяет существенно ускорить процесс: восстановление почвы происходит в среднем за 7 дней, воды — за 2 дня.

В биокомпозиции используется сочетание природного сорбента — гуминовых кислот. Их получают из торфа и микроорганизмов, которые способны разлагать нефть. Раствор наносят на почву или добавляют в воду. Очистка почвы начинается через сутки, воды — уже через два часа. Гуминовые кислоты разлагают нефтяные капли на мелкие составляющие, после чего в дело вступают микроорганизмы.

Что дальше: по словам разработчиков, научная работа по проекту полностью завершится к лету 2021 года. Сейчас разработка проходит лабораторные испытания. После их успешного завершения можно будет приступить к производству биокомпозиции.

В Томске протестировали систему доставки медикаментов с помощью беспилотников

Проблема: на некоторых территориях ограничена транспортная доступность, но там тоже живут люди, которые нуждаются в лекарствах и вакцинах. Единственный способ доставить им медикаменты — воздушный транспорт.

Решение: использование беспилотников для доставки грузов, в том числе медицинского назначения. Томская область стала первым регионом России, где начались такие эксперименты. Они проходят в рамках проекта «Тайга», запущенного в 2018 году. Он подразумевает создание на территории региона наземной инфраструктуры для беспилотников: взлетно-посадочной площадки, складов, базы для ремонта, системы диспетчеризации, навигации и связи.

Беспилотники готовы заменить вертолёты / Фото: РИА Томск

В начале ноября в рамках проекта «Тайга» протестировали доставку лекарств и вакцин. Груз поместили в медицинский контейнер массой 7 кг. В нём поддерживается специальный температурный режим от +2°C до -20°С. Контейнер подходит для перевозки вакцин, сывороток, термолабильных лекарственных средств, иммунобиологических препаратов, крови и ее компонентов. Беспилотник поднялся в небо и городе Колпашево и спустя полчаса приземлился в селе Чажемто. На наземном транспорте эта дорога заняла бы в 3 раза больше времени.

Что дальше: специалисты продолжат тестовые полёты. В следующем году в Томской области начнёт действовать особый правовой режим, который позволит использовать беспилотники по упрощённой схеме. Впоследствии проект может быть масштабирован на всю страну. Пока же в регионе планируют доставлять два типа грузов: социальные и промышленные — например, запчасти для нужд предприятий нефтегазовой отрасли, которые тоже находятся на удалённых территориях.

Учёные разработали биологический клапан сердца с неограниченным сроком работы — аналогов в мире нет

Проблема: операции по протезированию сердечных клапанов делают уже более полувека, но негативные последствия для организма исключить не удаётся. Импланты изнашиваются и требуют замены (пусть и спустя несколько десятилетий), а люди после таких операций вынуждены всю жизнь принимать лекарства, чтобы исключить отторжение искусственного клапана организмом и снизить риск возникновения тромбов.

Решение: специалисты Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН совместно с компанией «Кардиотехника» разработали имплант, который не изнашивается и не требует постоянного приёма препаратов, препятствующих образованию тромбов. Клапан состоит из стента, синтетической обшивки и биоматериала. В последний заселяются клетки пациента. Благодаря этому создаётся структура живой ткани, которая не требует приёма антикоагулянтов для профилактики тромбоза. Кроме того, имплант не подвергается износу и воспалениям, в отличие от используемых сейчас клапанов.

Что дальше: имплант успешно протестировали на стендах, имитирующих работу сердца. Авторов разработки поддержала рабочая группа Национальной технологической инициативы HealthNet, они получат грант на дальнейшее развитие технологии.

Московские химики создали вечный цифровой носитель

Проблема: существующие носители недолговечны. Флешки, оптические диски, HDD и SSD со временем приходят в негодность, так что считать с них данные невозможно. Особенно остро эту проблему ощущают в организациях, хранящих большие объёмы оцифрованных данных, — например, в государственных архивах.

Решение: использование для хранения данных цифрового носителя на основе кварцевого стекла. Он не подвержен старению, не требует особых условий, устойчив к электромагнитному полю, свету, агрессивной химической среде, радиации, повышенной температуре, в том числе от открытого пламени. Прототип оптической памяти на выставке «Химия-2020» показали сотрудники Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева.

Сверхстабильная оптическая память должна решить проблему с хранением данных / Фото: Научная Россия

Что дальше: разработчики считают, что новая технология не станет конкурентом для флешек и оптических дисков. В первую очередь она предназначена для хранения архивной информации особой важности. Сейчас за результатами исследований следят несколько организаций, которые работают с крупными оцифрованными архивами.

В МИСиС научились облегчать металлоконструкции в 1,5 раза

Проблема: для получения высокопрочного материала в его состав добавляют дополнительные химические элементы. Из-за этого в процессе обработки на заводе свариваемость металлоконструкций ухудшается. Чтобы организовать крепкие соединения, приходится использовать болты. Это значительно увеличивает вес металлоконструкций.

Решение: учёные МИСиС разработали технологию измельчения внутренней структуры металла за счёт прессования на установке интенсивной пластической деформации. После многократного прессования зёрна металла измельчаются до наноразмерного уровня. Это позволяет получить соединение технически чистого железа, которое сохраняет прочность при проведении сварочных работ. Благодаря этому появляется возможность отказаться от болтовых соединений и таким образом уменьшить вес металлоконструкций до 1,5 раз.

Что дальше: разработчики продолжат исследование наноструктурированного железа с применением других сварочных технологий, металлов и методов производства. По мнению учёных, наибольшее практическое применение новые технологии найдут в автомобильной промышленности и авиастроении.

Ростех представил модернизированную гарнитуру для разговоров под водой

Проблема: специальным службам, научно-исследовательским и коммерческим организациям, проводящим исследования под водой, нужна устойчивая голосовая связь. Она должна проходить даже в условиях гидрошумов, преодолевать искусственные и естественные препятствия.

Решение: концерн «Автоматика», входящий в состав госкорпорации «Ростех», представил модернизированную радиостанцию для подводной связи IVA S/W. В отличие от предыдущих версий, она обладает уменьшенным весом и позволяет общаться под водой на расстоянии до 150 метров. Дальность передачи сигнала не зависит от волнения воды, изменения температуры, подводных течений. Связь можно установить даже через границу «вода — лёд — воздух».

Этот прибор позволяет оставаться на связи почти в любых условиях под водой / Фото: Ростех

Подводная радиостанция состоит из приёмопередатчика, антенны, полнолицевой маски с гарнитурой и контроллерами управления связью. У маски имеются стандартные разъёмы для подключения воздушных шлангов. Соединительные провода и общие габариты позволяют комфортно разместить модули на акваланге.

Что дальше: сейчас создан промышленный образец гарнитуры, который проходит испытания в Баренцевом море. Опытную партию планируют изготовить до конца первого квартала 2021 года.

На Урале разработали стекла, защищающие от радиации

Проблема: на объектах ядерной промышленности и энергетики, в исследовательских лабораториях высок риск облучения, чреватого мутацией клеток и омертвением тканей. Раньше для защиты людей в безопасных зонах использовали свинец. Но из-за токсичности, непрозрачности и непрочности от него отказываются в пользу стёкол.

Решение: уральские учёные предложили усилить характеристики радиационной защиты стёкол за счёт добавления оксида висмута. Он обладает высокой плотностью, пропускает инфракрасное излучение, устойчив к влаге. При этом наличие оксида висмута увеличивает прозрачность, химическую стойкость и термическую стабильность стекла.

Что дальше: результаты первоначальных исследований уральские учёные опубликовали в научном журнале Science Direct. Сейчас специалисты продолжают изучение радиационных свойств новых материалов для разработки компонентов защиты от излучения.