​Нейросети, 3D-печать имплантатов, доставка лекарств с помощью наноматериалов – об этом вы узнаете в заключительной, третьей части обзора уникальных исследований и технологий университетов Проекта 5-100 по направлению «Новая медицина». 

Ученые кафедры системного программирования Высшей школы электроники и компьютерных наук ЮУрГУ обучили нейросеть определять псориаз по фото. 

«Определение псориаза по фотографии с помощью нейросетевого подхода позволит сократить вероятность ошибки дерматологов в определении типа заболевания, – рассказывает руководитель проекта, кандидат технических наук, доцент Михаил Сухов. – В современной науке и медицине тема применения нейронных сетей для определения наличия заболевания очень популярна. Такие системы имеют ряд преимуществ перед врачом-экспертом. Они объективны, устойчивы, выдают наиболее оптимальное решение, основанное на огромной базе знаний, которую сохраняют навсегда. В то же время такой подход полностью исключает человеческие факторы, ведь знания даже компетентного специалиста могут забываться или путаться».  

В специально созданном для диагностики этого кожного заболевания приложении использованы изображения, собранные вручную с медицинского сайта-атласа DermLine. Нейросеть «практиковалась» с помощью обучающей выборки предобработанных фотографий. Теперь перед учеными Южно-Уральского государственного университета стоят задачи по расширению баз данных для более точной классификации фотографий и снижения риска ошибочного диагноза. 

Сотрудник технопарка «Университетский» Уральского федерального университета Евгений Волохин впервые в России разработал модификацию 3D-принтера, способного печатать медицинские протезы и имплантаты из полиэфиркетона, уникального износостойкого биополимера. Преимущество полиэфиркетона перед, например, титановыми пластинами заключается в его химической плотности, схожей с плотностью костей человека. Это существенно снижает риск повторного перелома в месте стыка и облегчает проход через металлодетекторы. Проект был поддержан Фондом содействия инновациям и победил в конкурсе «УМНИК». В настоящий момент ведутся переговоры с инвесторами, для того чтобы начать промышленное производство уникальных 3D-принтеров.   

urfu-novaya mediccina.jpg

Также ученым из Уральского федерального университета удалось впервые в мире получить поликристаллические пластины на основе твердых растворов галогенидов серебра и таллия, которые могут стать безопасной заменой рентгеновским аппаратам и приборам магнитно-резонансной томографии.  

«Пропускная способность наших кристаллических материалов в видимом, инфракрасном и терагерцовом диапазонах достигает 76%. Это исключительный показатель. На сегодня в мире насчитывается всего три класса таких материалов – высокоомный кремний, сапфир и наши кристаллы на основе галогенидов серебра и таллия. Кроме них, в терагерцовом диапазоне используются и некоторые полимеры, но они не обладают такой же прозрачностью, стойкостью к температурным нагрузкам и давлению», – поясняет младший научный сотрудник научной лаборатории волоконных технологий и фотоники УрФУ Анастасия Южакова.  ​

Кроме того, химики УрФУ получили поликристаллические световоды – перспективные волокна, которые можно использовать в приборах для диагностики заболеваний кожи и внутренних органов. Применение новых поликристаллов можно расширить и до использования в устройствах для сканирования людей и багажа, которые придут на смену громоздким металлодетекторам с вредным рентгеновским излучением.  

Тем временем химики Томского государственного университета разрабатывают методы модификации материала, способствующего заживлению ожогов. Принцип работы скаффолда из биоразлагаемого полилактида прост: волокнистый каркас накладывают на поврежденную кожу для ускорения заживления, который впоследствии разрушается и выводится из организма. Задача томских химиков – улучшить слабое сцепление и смачиваемость поверхности скаффолда.  

tgu-novaya medicina.jpg

«Образование на поверхности материала кислородсодержащих и азотсодержащих функциональных групп способствует улучшению биосовместимости, но важно правильно подобрать режимы обработки материала, – говорит автор проекта, аспирантка, сотрудник лаборатории химических технологий ТГУ Олеся Лапуть. – На первом этапе проекта будут подобраны оптимальные параметры воздействия – время обработки, скорость потока плазмы и другие. Работа будет проводиться на установке, которая располагается на базе НИИ химии нефти СО РАН». 

На последующих этапах проекта, поддержанного грантом РФФИ, ученые проанализируют биосовместимость модифицированного покрытия с клетками иммунитета человека. 

Физики НИЯУ МИФИ тоже ведут работу над усовершенствованием методов лечения трудно заживающих ран и ожогов, но с применением не имеющей аналогов технологии – антибактериальной фотодинамической терапии (ФДТ), превосходящей антибиотики по эффективности в 10 раз. Интерес к этому способу продиктован все возрастающей резистентностью бактерий к антибиотикам. Подход основан на введении в организм человека фотосенсибилизаторов (синтетических поликатионных бактериохлоринов), на которые воздействуют светом из специального излучателя. Произведенная световая энергия преобразует молекулы кислорода в активную форму, противостоящую инфекции. 

«Эксперименты показали высокую эффективность бактериохлоринов на штаммах бактерий, обладающих устойчивостью к антибиотикам, причем это были как менее агрессивные грамположительные бактерии, так и более агрессивные грамотрицательные. Это серьезно увеличивает наши шансы на успех в реальных клинических работах», – отметила аспирантка Инженерно-физического института биомедицины НИЯУ МИФИ Екатерина Ахлюстина. ​

Коллектив ученых, включающий физиков из ИОФ РАН и НИЯУ МИФИ, микробиологов из НИЦЭМ им. Н.Ф. Гамалеи и химиков из ГНЦ «НИОПИК», уже получил патент на химические соединения, используемые в качестве фотосенсибилизаторов. 

Ученые Сибирского федерального университета заняты поиском наиболее эффективного способа доставки лекарственных средств в пораженные органы и ткани с помощью наночастиц минерала ферригидрита.   

sfu-ferrigidrit-novaya medicina.jpg

На базе лаборатории экстремальных состояний организма Института физики СО РАН под руководством доктора физ.-мат. наук, профессора кафедры общей физики СФУ Сергея Столяра и лаборатории молекулярной клеточной физиологии и патологии Научно-исследовательского института медицинских проблем Севера «Красноярский научный центр СО РАН» из продуктов жизнедеятельности бактерий Klebsiella oxytoca были получены наночастицы ферригидрита, обладающие магнитными свойствами.  

По словам соавтора исследования, профессора кафедры биофизики и кафедры медико-биологических основ физической культуры и оздоровительных технологий Оксаны Коленчуковой, «самое вероятное применение изученных наночастиц – это сделать их „курьерами“, доставляющими сильнодействующие лекарства адресно в пострадавший орган, минуя здоровые органы и ткани человека, не раздражая желудочно-кишечный тракт, чем грешат многие медикаменты». ​​

Также, по мнению авторов, ферригидриты способны решить проблему железодефицитных анемий у животных (домашней птицы, крупного рогатого скота), таким образом улучшив производительность животноводческих комплексов и фермерских хозяйств. 

Как сделать более комфортным сосуществование животных и людей, знают в Сеченовском Университете. До конца этого года в России появится первая вакцина против аллергии на кошек. Особенность препарата состоит в том, что его можно будет применять для предупреждения заболевания, то есть тем людям, у которых еще нет ярко выраженной симптоматики. Вакцина также ослабит тяжелое течение болезни. Специалисты кафедры клинической иммунологи и аллергологии Первого Московского государственного медицинского университета имени Сеченова совместно с коллегами из Венского университета завершили все необходимые исследования. Документы на регистрацию профилактического препарата готовы и скоро будут поданы. 

Подробнее на сайте Проекта 5-100:

Источники

3D-печать, нейросети и наноматериалы для "Новой медицины"
Проект 5-100 (5top100.ru), 31/03/2021
3D-печать, нейросети и наноматериалы для "Новой медицины"
Аддитивные Технологии (additiv-tech.ru), 01/04/2021

Похожие новости

  • 03/02/2021

    Программа мероприятий, посвященных Дню российской науки

    ​Ежегодно 8 февраля российское научное сообщество отмечает свой профессиональный праздник — День российской науки. ​ По традиции к этой дате в институтах и вузах, находящихся под научно-методическим руководством Сибирского отделения РАН, приурочены научно-популярные мероприятия: дни открытых дверей, экскурсии, лекции и так далее.
    1019
  • 22/03/2021

    Водородные технологии и снижение углеродного следа обсудили ТПУ и «Газпром нефть»

    В Томском политехническом университете в течение двух дней работала делегация «Газпром нефти». Специалисты компании познакомились с разработками вуза в области водородных технологий и снижения выбросов углекислого газа.
    323
  • 04/09/2019

    Цитируемые ученые ТПУ: катализаторы из золота и оболочки для ТВЭЛов

    ​Проект «Цитируемые ученые ТПУ» подводит итоги публикационной активности ученых Томского политехнического университета за летний период. Самый высокоцитируемый соавтор статей ученых ТПУ имеет индекс Хирша 75, а самый высокорейтинговый журнал — импакт-фактор 9,405 (Green Chemistry, Q1).
    1742
  • 30/12/2020

    Топ-30 разработок сибирских ученых в 2020 году

    ​На портале «Новости сибирской науки» можно познакомиться с инновациями и последними достижениями сибирских ученых. Сегодня мы предлагаем вашему вниманию Топ-30 сообщений о наиболее значимых и интересных научных разработках 2020 года, размещенных на нашем сайте.
    2080
  • 03/03/2021

    Новый материал для лечения сложных ожогов разрабатывают химики ТГУ

    Молодой ученый химического факультета Томского госуниверситета Олеся Лапуть работает над созданием материала, способствующего ускорению регенерации повреждённых кожных покровов. Основным инструментом для достижения этой цели выступает обработка потоками низкотемпературной плазмы, модифицирующей поверхность импланта.
    567
  • 15/04/2021

    Гиперзвуковые двигатели на полимерах: новая ступень развития авиации

    Аспирант физико-технического факультета ТГУ Надежда Скибина при поддержке РФФИ проводит исследование процессов, протекающих при работе прямоточного воздушно-реактивного двигателя со сверхзвуковым течением окислителя в камере сгорания.
    244
  • 07/11/2019

    Более 30 студентов и аспирантов ТПУ получили стипендии Президента и Правительства РФ

    ​В числе стипендиатов Президента РФ — четыре студента и семь аспирантов Томского политехнического университета. Стипендию Правительства России будут получать 13 студентов и семь аспирантов. В течение учебного года, помимо основной, они ежемесячно будут получать дополнительную стипендию.
    1253
  • 29/12/2020

    Наталья Гусева: «2020 год потребовал самоотверженности и готовности к переменам»

    ​Директор Инженерной школы природных ресурсов ТПУ Наталья Гусева поделилась результатами, которых достиг коллектив школы в 2020 году, и рассказала о целях и задачах на будущий год.​   Уходящий год стал точкой отсчета новой реальности для всего мира, и, чтобы в нее «встроиться», нам пришлось многое пересмотреть и изменить в своей деятельности.
    492
  • 25/02/2020

    Ученые — о ближайшем будущем технологий

    ​Ученые из российских вузов Проекта 5–100 рассказали о том, каких прорывов и открытий в сфере своих научных интересов они ждут в ближайшее десятилетие. Мы отобрали прогнозы о развитии технологий, к которым стоит присмотреться бизнесу.
    2012
  • 19/02/2021

    Данные учёных ТГУ помогут в обследовании пациентов с инсультом

    Учёные лаборатории нейробиологии ТГУ в ходе серии экспериментов, проведённых с использованием модели ишемического инсульта у крыс, получили новые данные о процессах, которые происходят в очаге поражения головного мозга.
    253