Свежий воздуха глоток
Проблема экологии в Свердловской области сегодня стоит особенно остро. Множество промышленных предприятий – заводов и фабрик – дают о себе знать. Деятели науки активно занимаются этой проблемой. Так, ученые Уральского и Сибирского отделений РАН с коллегами из Уральского федерального университета (УрФУ) разработали порошок для очистки воздуха и воды, который ускоряет процесс разложения загрязнений. Участвовала в разработке аспирант УрФУ Ирина Дорошева.
«Мы получаем фотокализатор, работающий под действием солнечного света, состоящий из нанотрубок диоксида титана. Вообще, диоксидом титана учёные занимаются уже очень давно. Основная его проблема в том, что он работает только под ультрафиолетовым излучением, но это излучение вредно для организма человека и предполагает дополнительные затраты на энергообеспечение. Для того чтобы эффективно использовать диоксид титана в качестве фотокатализатора необходимо сделать так, чтобы он работал под действием солнечного света, поскольку солнце у нас доступное и пока бесплатное. Для решения этой задачи мы использовали подход с физической точки зрения. Мы создали дефекты в структуре, которые позволили катализатору работать под действием солнечного света», – рассказала Ирина Дорошева.
Кроме того, она отметила, что активно занимаются этим процессом ещё с 2016 года. Со временем тема развивается, поэтому удаётся получать результат всё лучше и лучше.
«Пока сложно сказать, когда будет завершение, потому что нет предела совершенству»,- резюмировала Дорошева.
Сеньор Помидор
Тем временем на Урале создаются новые сорта томата – в тепличном комплексе УГМК-Агро ведут селекцию новых высокопродуктивных устойчивых к основным заболеваниям гибридов, которыми планируется заменить импортные сорта. Этим также занимается аспирант факультета агротехнологий и землеустройства Уральского государственного аграрного университета Валентина Куимова.
«Мы пытаемся вывести новый сорт томата на предприятии УГМК, где находятся современные теплицы. Там уже шесть лет проводим скрещивания на базе нашего университета. Готовы семена, а один гибрид выведен на госсортоиспытание – он называется "Наставник". Пока названий саженцев нет – это номерные гибриды. Названия им присуждают тогда, когда гибрид начинает хорошо себя показывать – в таком случае наблюдение за ним становится активнее. Всего номерных гибридов 38 штук. Предсказать, сколько из них будет выведено, почти невозможно, потому что проявляются материнские и отцовские гены. Мы наблюдаем, и если нас, например, устраивает урожайность, но не устраивает листовая пластина или ещё что-то, меняется содержание генов на молекулярном уровне. На то, чтобы вывести, десятки лет уходит. Это не так просто, что скрестил, понравилось и давайте выращивать»,- поделилась Валентина Куимова.
Работа Валентины Куимовой по селекции новых гибридов была отмечена губернаторской премией в числе 22 лучших разработок.
«Гибридные томаты отличаются более насыщенным вкусом и урожайностью – до 50 килограммов в год с одного квадратного метра. Наша задача создать такой вид томата, который будет более урожайным, чем голландские»,- рассказала лауреат губернаторской премии Валентина Куимова.
Под эксперимент в тепличном хозяйстве отведено порядка 400 кв. метров. Современные теплицы УГМК позволяют поддерживать необходимый температурный режим (15 ̊С – ночью, 17 ̊С – днем) и влажность 68-70%. Посеянные в ноябре культуры дадут плоды в марте-апреле.
Смоделированное сердце
Человеческий организм – сложная система, в которой важна работа каждого органа. Самым значительным из них по праву считается сердце, а потому учёные с особой тщательностью занимаются его изучением. Вклад в это внесла и Ольга Соловьёва – доктор физико-математических наук, профессор, заведующий лабораторией математической физиологии в ИИФ УрО РАН и лабораторией «Математическое моделирование в физиологии и медицине с использованием суперкомпьютерных технологий» УрФУ.
«Мы много лет занимаемся разработкой математической модели сердца, которое описывает сердце на уровне клетки, уровне ткани и на уровне самого органа. Одно из достижений, что отличает нашу группу от многих других групп, – мы описываем в комплексе наиболее важные с точки зрения функций сердца процессы – это электрическое возбуждение и механическое сокращение. Много групп занимается исследованием или только электрической функции или только отдельно взятой механической функции, а вот весь этот комплекс вместе моделируют лишь единичные группы, в том числе наша. Без него невозможна работа целого сердца как органа, необходимого для жизнедеятельности нашего организма. В этом сопряжении между электрическими явлениями и механическими очень много тонких связей, которые в рамках наших моделей учитываются»,- рассказала Соловьёва.
Кроме того, Ольга Соловьёва отметила, что сейчас эти модели уже научились применять для фундаментальных исследований важных механизмов работы природы, также профессор надеется, что их можно будет использовать в практических задачах.
«В частности такие модели сейчас очень успешно применяются в фармакологии для оценки, например, токсичности тех или иных новых разрабатываемых фармакологических препаратов, или можно такие модели использовать для предсказания проведения той или иной терапевтической процедуры или хирургической операции – чтобы предсказывать её успех или неуспех. И, прежде всего, такие модели можно использовать в научных исследованиях для того чтобы сначала найти явление, а потом уже его в биологическом эксперименте проверить – действительно существует или не существует. Поскольку сейчас все бьются, чтобы сократить количество животных, которые необходимо использовать в биологических экспериментах, то вот такое сначала виртуальное исследование явлений в математических моделях является очень важным этапом в проведении дальнейших физиологических экспериментов»,- поделилась доктор физико-математических наук.
Математическая модель сердца в будущем может позволить заранее определять, есть ли у человека предпосылки к заболеванию.
«Сейчас говорить о прогнозировании болезни тяжело, но усилия именно в эту сторону направлены, чтобы по набору тех или иных клинических данных при помощи модели предсказать риск, например, сердечно-сосудистых заболеваний, для ранней диагностики тех или иных проявлений и для эффективности лечения. Сегодня модель как инструмент врача ещё не используется, но некоторые начальные этапы использования тех или иных моделей в диагностических целях (моделей функциональных или информационных) уже предпринимаются. В основном для диагностики и определения факторов риска тех или иных ухудшений состояния пациента. Как инструмент – мне кажется, в ближайшие пять-десять лет, наверное, на этот уровень модель выйдет»,- подытожила Соловьёва.
«Я видела некоторую предвзятость по отношению ко мне»
Урал – опорный край державы, поэтому на его территории расположено множество промышленных предприятий. К решению их задач привлекаются даже студенты. Так, научно-образовательную деятельность ведёт и зам. директора Технического университета УГМК по высшему образованию, заведующая кафедрой электроэнергетики и электротехники Технического университета УГМК, кандидат наук Светлана Фёдорова.
«Так как я работаю в техническом университете УГМК, мы настроены на выполнение задач, научных исследований именно под конкретное предприятие»,- рассказала Светлана Фёдорова.
Уже в течение шести лет её исследовательская деятельность направлена на решение задач УГМК. Это прикладные научные исследования, разработка мероприятий для повышения надёжности систем электроснабжения, для эффективности работы энергохозяйства.
«Если человек однажды включился в научную деятельность и был там успешен, добился чего-то нового и почувствовал эйфорию от открытия, то это ощущение остаётся на всю жизнь. Оно запоминается, и его всё время хочется повторить. Причём не факт, что это может повторяться только при выполнении научно-исследовательской работы. Это превращается в стиль жизни, когда ты что-то делаешь, и у тебя всё время возникает алгоритм «если я что-то делаю – я хочу сделать что-то новое» или «прежде чем я что-то сделаю, я должна исследовать», и этот алгоритм сопровождает меня абсолютно в разных областях, начиная даже от кухни – работая бабушкой по выходным дням, мы с внуками занимаемся экспериментами, исследованиями и всегда открываем что-то новое»,- поделилась Светлана Фёдорова.
Такой алгоритм кандидат наук использует и во время занятий со студентами, пусть даже на повестке дня не инновационная тема, а изучение какого-то классического закона. Она выстраивает занятие так, чтобы открытия совершались вместе со студентами. Именно такая технология использования методологии научного исследования позволяет студентам вовлечься в создание нового.
«Методология науки заставляет человека по-другому относиться к этой жизни. Наука очень тесно соединяется с философией (не зря есть философия науки и техники) и мне это тоже очень интересно. Если есть потребность в создании нового и есть творческие мысли – их нужно воплощать. Здесь по-другому нельзя, нужно слушать себя, внутренний голос и достигать своей цели. Конечно, когда я разбирала темы, в которых женщины не защищали диссертации, я видела некоторую предвзятость по отношению ко мне. Но это лишь придавало дополнительные силы для того чтобы доказать, что я достойна этого»,- резюмировала Светлана Фёдорова.
Всякий есть что он ест
Тема правильного питания сейчас набирает особую популярность. Некоторые отказывают себе во вредных продуктах, чтобы сохранить здоровье и продлить жизнь. В Свердловской области также уделяют этому внимание, создавая условия для получения экологически безопасной продукции. Для этого пристально следят за здоровьем продуктивных животным. Этим и многим другим занимается директор Уральского федерального аграрного научно исследовательского центра, доктор ветеринарных наук, профессор, член-корреспондент РАН Ирина Шкуратова.
«Мы занимаемся разработкой методов сохранения здоровья продуктивных животных – крупного рогатого скота – в Свердловской области. Проводим изучение заболеваний крупного рогатого скота. Свердловская область – промышленный регион, поэтому здесь очень важна экологическая составляющая. В условиях техногенного загрязнения нами предложены определённые методы содержания животных так, чтобы от них получать экологически безопасную продукцию. Важно также своевременно диагностировать различные заболевания, которые начинаются на ранних этапах. Уже в нашем институте разработаны методы ранней диагностики заболеваний животных и методы лечения и профилактики, которые обеспечивают увеличение продолжительности жизни животных (так называемое продуктивное долголетие) и получение высококачественной продукции молочного животноводства»,- рассказала Ирина Шкуратова.
Кроме того, директор института отметила, что они работают почти со всеми племенными предприятиями Свердловской области. Также институт продолжает работу по оздоровлению от лейкоза – в Свердловской области было более 600 пунктов неблагополучных по лейкозу крупного рогатого скота, теперь область уже более 20 лет как оздоровлена, ведётся постоянный мониторинг. Кроме Среднего Урала, в институте работают и с другими регионами – Тюменской и Курганской областями, Башкирией. Благодаря сотрудникам института почти в два раза сокращено количество неблагополучных пунктов по лейкозу в Тюменской области.
«Сейчас очень много хороших наработок по антибиотико-резистентности – это очень актуальная тема. Мы изучаем микрофлору сельскохозяйственных предприятий и находим заболевания, на которые антибиотики не действуют. Фактически хозяйствам не нужно тратить деньги на приобретение антибиотиков, нагружать ими организм (потому что они всё равно потом перейдут в продукцию)»,- расказала Шкуратова.
Я сам своего рода онколог
Ассистент кафедры дерматовенерологии УГМУ, врач-дерматовенеролог Свердловского областного кожно-венерологического диспансера Александра Шубина создала мобильное приложение, которое позволяет выявить рак кожи, просто сфотографировав родинку через специальный прибор на объективе смартфона.
«Врачи первичного звена, а иногда даже онкологи и дерматовенерологи не всегда диагностируют злокачественные новообразования на ранних стадиях. Когда мы это поняли, решили сделать программу, которая поможет им в этом. Работа над ней началась еще в 2016 году, когда мы получили грант «Умник». Нейронная сеть обучается, и чем больше фотографий мы в нее заложим, тем точнее она будет распознавать злокачественность процесса. Начинали работу мы с точностью в 80%, далее точность диагностики увеличилась до 90%. На сегодняшний день точность составляет 96%. И это не предел, ведь мы продолжаем совершенствовать программу»,- уточнила Шубина.
Отмечается, что прототип был сделан в 2018 году, а в 2019 году запустили его тестирование. Программа уже зарегистрирована и прошла первые испытания в Свердловском областном кожно-венерологическом диспансере. С ее помощью осмотрели более 1000 человек. Уже нашли более 300 человек, которые входят в группу риска, у 17 из них оказалась меланома кожи. В 89% случаев заболевание диагностировали на ранних стадиях.
Фотографии предоставлены героями публикации.