​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.
    2511
  • 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).
    2148
  • 01/03/2021

    Синтез магнитных пленок станет более экологичным благодаря углеводам

    Красноярские ученые разработали простой, экологически чистый и эффективный способ получения пленок сплава железо-кобальт. Они поменяли токсичные вещества-восстановители на безопасные полисахариды. Пленки, синтезированные по новой методике, не уступают полученным традиционным методом, и имеют высокие магнитные показатели.
    505
  • 28/07/2017

    Нестоличная наука: новгородские викинги, миниатюрный лазер и нейросеть-кардиолог

    ​​Робот-разведчик, древняя птица, рентгеновская линза и другие открытия и разработки российских ученых, сделанные вне Москвы и Санкт-Петербурга. Великий Новгород Уникальное кладбище X-XI веков обнаружила экспедиция Института археологии РАН при раскопках в центре Новгорода.
    1933
  • 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.
    6400
  • 04/09/2021

    Летающая машина, возможность видеть сквозь стены и бактерии, борющиеся с опустыниванием

    В дайджесте Минобрнауки России собраны самые важные, по мнению редакции, материалы о науке и образовании. Сегодня в рубрике: устройство, которое помогает видеть людей через стены, отслеживание эффективности приема лекарств пациентами с сердечно-сосудистыми заболеваниями и структура, которая концентрирует энергию внутри себя и не излучает ее наружу.
    474
  • 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.
    620
  • 21/05/2019

    По итогам сочинского форума «Наука будущего — наука молодых»

    ​В Сочи завершились III Международная конференция «Наука будущего» и IV Всероссийский форум «Наука будущего — наука молодых». Мы попросили сибирских ученых, в них участвующих, рассказать, какие проекты они представляли на мероприятиях форума и с какими целями приехали сюда.
    1964
  • 16/02/2021

    День российской науки — 2021

    Традиционно в честь Дня российской науки сибирские институты проводят просветительские мероприятия для студентов, школьников и всех, кто желает узнать чуть больше о большой науке. ​«Этот год был объявлен годом науки и технологий.
    7156
  • 11/05/2021

    Что общего у белковых молекул и цунами?

    Механизм, по которому белки сворачиваются и разворачиваются (фолдинг и анфолдинг) — ключ к лечению многих тяжелых заболеваний, в том числе онкологии.  Ученым известно, что правильная структура белка формируется поэтапно.
    300