Декабрь — традиционное время подведения итогов и составления самых разных рейтингов. В этом году «Наука в Сибири» публикует список десяти громких инфоповодов — разработок, экспедиций, комментариев сибирских ученых, — которые привлекли наибольшее внимание СМИ.
Сменные фильтры из нановолокон для масок-респираторов, защищающих от вирусов, придумали молодые ученые ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН». Самоочищающиеся фильтры для масок делают в виде витражной структуры, которая способна задерживать инфекционные частицы размером менее 100 нанометров и обеспечивать защиту органов дыхания на 99 %. Фильтр из нановолокон, соединенных с металлической микросеткой, помещается в маску-респиратор. Это позволяет проводить по ней электрический импульс, что очищает поверхность мембраны. Для подачи электричества в фильтре размещен нагревательный элемент, работающий при напряжении в 5 вольт. Сам же фильтр отличается нанопористостью и микронной толщиной пористого слоя, что дает ему возможность задерживать мельчайшие частицы и не создавать при этом большого сопротивления дыханию. Большинство аэрозольных фильтров способны задерживать частицы размером 2,5 микрометра. Однако такие фильтры не препятствуют прохождению частиц с меньшими диаметрами, например вирусов или сажи. Именно поэтому возникла идея создания маски, которая не только станет отличным средством защиты для врачей и пациентов в период гриппа и острых вирусных инфекций, но и пригодится шахтерам, постоянно нуждающимся в респираторной защите. Сибирские ученые уже создали первую партию инновационных фильтров и получили патент на промышленный образец изобретения.
Бурные обсуждения в научном сообществе и в СМИ вызвал вопрос, который подняла в ходе заседания Совета при президенте РФ по науке и образованию лауреат премии президента России в области науки и инноваций для молодых ученых за 2020 год старший научный сотрудник ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» Анастасия Сергеевна Проскурина: она пожаловалась президенту РФ Владимиру Владимировичу Путину на уровень зарплат. По ее словам, как старший научный сотрудник она получает 25 тысяч рублей в месяц плюс с этого года положена надбавка в 6 тысяч рублей. В РАН прокомментировали ситуацию с зарплатами ученым следующим образом.
«Мы благодарны Анастасии за то, что она вынесла на самый верх то, о чем в Академии наук говорят уже несколько лет. Диспаритет финансирования науки в России по отношению к тому уровню, который должен быть, — это три-четыре раза, — заявил глава Сибирского отделения РАН академик Валентин Николаевич Пармон. — И в регионах зарплаты почти в два раза меньше, чем в Москве и Санкт-Петербурге, потому что в указе написано, что они должны составлять 200 % от среднего уровня по субъекту Федерации». По его словам, в зарплате ученого есть часть, которая идет из федерального бюджета, гранты (деньги, которые можно выиграть для проведения конкретных работ) и деньги по контрактам с промышленностью или другими заказчиками. «Источников много, но базовый уровень, безусловно, обязан быть поддержан федеральным бюджетом… Честно говоря, Академия наук в нынешнем состоянии отлучена от этих вопросов уже в течение семи лет, с 2014 года», — подытожил В. Н. Пармон.
Ковидная повестка в 2021 году не теряет актуальности. Так, ученые новосибирского НИИ терапии и профилактической медицины — филиала ФИЦ ИЦиГ СО РАН предсказали резкий рост заболеваний сердца из-за пандемии. Специалисты прогнозируют через несколько лет всплеск сердечно-сосудистых заболеваний из-за синдрома выгорания, сопровождающего пандемию коронавируса. Термин «синдром выгорания» (жизненное истощение) вошел во врачебный оборот в конце XX века. Он обозначает совокупность негативных симптомов, включая физическое истощение и чувство безнадежности.
Воздействию этого фактора подвергались и подвергаются многие люди во время длительной вынужденной изоляции. Спустя некоторое время это неизбежно скажется на состоянии их здоровья. Сибирские ученые отмечают, что ведущиеся долгие годы в Новосибирске исследования позволяют спрогнозировать сроки и масштабы этой отложенной реакции. Специалисты начали изучение влияния психосоциальных факторов на риск развития сердечно-сосудистых заболеваний в 1980-е годы в рамках программы MONICA Всемирной организации здравоохранения. Исследования показали, что их роль огромна. По расчетам медиков, жизненное истощение повышает риск развития ишемической болезни сердца, инсульта, артериальной гипертензии (спустя трипять лет) в два с половиной — три раза. Учитывая всемирные масштабы влияния пандемии и карантина, рост сердечно-сосудистых заболеваний тоже может измеряться многими миллионами новых пациентов. Исследования сибирских ученых вызвали большой интерес у европейских кардиологов. Медики считают, что эта информация будет полезной для органов власти при выработке мер профилактики сердечно-сосудистых заболеваний.
Упростить технологию поиска ядовитых веществ в продуктах питания смогли биофизики Сибирского федерального университета совместно с учеными Института биофизики ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН». Предложенная ими технология упаковки позволяет многократно продлить срок годности ферментов-индикаторов и снизить затраты на их хранение. Ферменты играют роль катализаторов во всех живых организмах. Даже небольшой объем любых токсинов резко снижает активность ферментов. Благодаря этому свойству их широко применяют в качестве индикаторов для контроля загрязнения продуктов питания, воды, почвы, воздуха.
Например, наблюдая за реакцией фермента бутирилхолинэстеразы с яблочным соком, можно достоверно выяснить, сколько в образце содержится пестицидов, попадающих в плоды из почвы. Ферменты чувствительны к условиям хранения — они легко разрушаются из-за перепадов температуры или изменения влажности. Из-за этого качественный лабораторный анализ может быть весьма дорогостоящим. Специалистам СФУ и ИБФ ФИЦ КНЦ СО РАН удалось решить эту проблему, поместив фермент в оболочку из крахмального или желатинового геля.
Раствор природных полимеров уберегает фермент от потери нужных свойств. В такой упаковке хранить фермент можно не менее полутора лет, особенно не заботясь об условиях. Сейчас лабораторные ферменты живут в среднем от нескольких дней до нескольких месяцев. Метод, разработанный сибирскими учеными, не имеет аналогов по простоте и эффективности. Готовый продукт — высушенные капельки геля с дозой фермента, похожие на крошечные круги из рисовой бумаги. Один анализ на лабораторном оборудовании с таким препаратом обойдется в сумму, не превышающую 100 рублей. Если продукт реакции фермента и анализируемого вещества приобретает в спектрофотометре ярко-желтый цвет, значит, доля фосфорорганических пестицидов в пробе на допустимом уровне. Если же желтого цвета нет — проба серьезно загрязнена. Аналогичным образом, варьируя ферменты, можно обнаруживать почти любые опасные примеси.
Исследователи из Новосибирского института органической химии им. Н. Н. Ворожцова СО РАН совместно с коллегами из Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН создали нетоксичные контрастные реагенты для магнитно-резонансной томографии. Дело в том, что значительное количество подобных веществ, используемых для МРТ-диагностики, включает в себя ионы тяжелых металлов, например гадолиния, которые могут вызвать негативные реакции у обследуемых людей. Соединения, полученные сибирскими учеными, действуют так же, как и обычные, исходя из магнитных свойств частиц, однако состоят из нитроксильных радикалов, устойчивых в организме, а также человеческого сывороточного альбумина. При этом в новых нетоксичных контрастных реагентах можно использовать альбумин непосредственно самих пациентов — это позволяет минимизировать негативные эффекты и отторжение препарата.
Одной из самых ярких тем стал второй сезон Большой Норильской экспедиции. В 2021 году ученые из разных научных организаций Сибири вновь отправились на Таймыр, чтобы провести там ландшафтные, почвенные и ботанические исследования. Работы экспедиции были разбиты на три этапа. На обширной территории, сопряженной с Норило-Пясинской системой водоемов, прошел сбор данных о состоянии водных объектов, многолетней мерзлоты, атмосферы, почв, животных и птиц. Кроме того, в отличие от первой экспедиции, в полевую программу 2021 года были включены и гидрологические измерения. Ряд измерений ученые провели в окрестностях ТЭЦ-3 города Норильска, два полевых отряда обследовали течения и поймы Далдыкана и Амбарной, пострадавших год назад от разлива нефтепродуктов. Также участники Большой Норильской экспедиции провели полевые испытания опытных образцов препарата для биоремедиации, разработанного в якутском Институте проблем нефти и газа СО РАН. Препарат на основе углеводородокисляющих микроорганизмов протестировали на нескольких участках Большая Норильская экспедиция обследует верховья Пясины Многокомпонентный реагент на основе бутирилхолинэстеразы, иммобилизированной в крахмальный гель в прибрежной зоне устья реки Амбарной. Разработчики препарата рассчитывают, что их новинка поможет ускорить очистку почв и будет способствовать восстановлению наземных экосистем в целом. Одним из важных направлений работы БНЭ этого года стали ихтиологические исследования. Они проводились при активном участии представителей коренных малочисленных народов Севера, которые содействовали ученым СО РАН в решении задач пробоотбора по северным районам.
В августе 2021 года в новосибирском Академгородке побывал министр обороны РФ Сергей Кужугетович Шойгу. На встрече с научной общественностью Академгородка он акцентировал необходимость создания в Сибири крупных городов, имеющих четко определенную научно-промышленную направленность. По словам Сергея Шойгу, развитие Сибирского региона сегодня является одной из приоритетных задач, стоящих перед российским правительством. Впоследствии эта тема активно развивалась в публичном пространстве. В частности, министр обороны уточнил, что такие научно-промышленные и экономические центры должны будут стать новыми полюсами притяжения, как для населения всей России, так и для жителей стран СНГ и дальнего зарубежья. При этом новые агломерации должны будут стать профильными, в зависимости от наличествующих в тех или иных регионах Сибири ресурсов, энергетики, транспортных коридоров. Надо отметить, что в Клубе межнаучных контактов Дома ученых СО РАН прошла дискуссия, посвященная новым городам, где ученые, а также представители органов власти и бизнеса поделились своим видением этого пути развития. В частности, председатель СО РАН академик Валентин Николаевич Пармон напомнил об уже воплощаемой в жизнь программе «Академгородок 2.0» и подчеркнул, что она должна быть дополнена стратегией, гибкой и компромиссной.
Также внимание аудитории привлекли традиционные комментарии сибирских ученых, посвященные Нобелевским премиям 2021 года, которые получили: по медицине и физиологии — исследователи из США Дэвид Джулиус и Ардем Патапутян за открытие рецепторов температуры и осязания; по физике (одну часть) — Клаус Хассельман и Сюкуро Манабе за новаторский вклад в понимание сложных физических систем; по химии — Беньямин Лист и Дэвид Макмиллан за новые методы синтеза молекул, в частности за развитие симметрического органокатализа; по экономике — Дэвид Кард за эмпирический вклад в экономику труда, Джошуа Ангрист и Гвидо Имбенс за их методологический вклад в анализ причинно-следственных связей. Каждый год специалисты из сибирских научных организаций не только простым и доступным языком поясняют, в чем суть работ нобелевских лауреатов, но и рассказывают о похожих исследованиях, которые ведутся в Сибири. Так, в одной из лабораторий НИИ нейронаук и медицины, по словам ее руководителя доктора биологических наук Тамары Владимировны Козыревой, ученые занимаются в том числе и реакциями человека на холод, рассматривая, с помощью каких реакций наш организм защищается от низких температур, как эти механизмы запускаются и какие ионные каналы в этом участвуют. Работы в области моделирования климатических систем также активно ведутся в соответствующих сибирских институтах. В частности, в лаборатории Института вычислительной математики и математической геофизики СО РАН развивается одна из моделей, с помощью которой изучаются климатические последствия, в частности редукции морского льда в Арктике.
Заместитель губернатора Новосибирской области Ирина Викторовна Мануйлова рассказала о том, что власти региона планируют перевести транспорт в городах-спутниках региона на экологически чистое водородное топливо. В качестве одной из пилотных площадок проекта может быть выбран наукоград Кольцово, а неоценимую помощь в этом направлении способен оказать ФИЦ «Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН». Надо отметить, что недавно ИК СО РАН выиграл грант государственной поддержки центров компетенций Национальной технологической инициативы (НТИ). Уже в этом году начнет работать Центр компетенций «Водород как основа низкоуглеродной экономики». Он займется разработкой и модернизацией технологий получения, хранения и транспортировки водорода, использования его в производственных процессах. Кроме того, ученые будут создавать и совершенствовать водородные технологии для транспорта, энергетики и безопасности.
Институт автоматики и электрометрии СО РАН совместно с новосибирской компанией «Сайнтификкоин» разработали HEALTHMONITOR — компактный аппарат, диагностирующий наличие коронавируса у человека. Для определения заболевания не нужно проводить никаких сложных манипуляций, достаточно лишь подышать в специальную трубочку. Инновационный газоанализатор действует на основе метода оптико-эмиссионной спектрометрии, для этого была создана специальная нейронная сеть. Для того чтобы протестировать работу аппарата, специалисты устанавливали его в аэропортах и торговых центрах. Кроме того, несколько приборов поставят в ряд московских клиник, чтобы впоследствии получить медицинский сертификат. Кстати, созданный сибирскими учеными газоанализатор может определять не только COVID-19, но и другие заболевания — дыхательной системы, желудочно-кишечного тракта, диабет, а также использоваться в спортивной медицине для оценки наличия допинга
ИСТОЧНИКИ
Топ-10 информационных поводов сибирской науки в 2021 году
- Наука в Сибири (www.sbras.info), № 50 (23 декабря 2021 г.), стр. 4