Smart-мембраны, глюкозные тест-полоски, носители для стволовых клеток - молодые ученые о разработках
Ежегодно ряды сотрудников Национальной академии наук Беларуси пополняют примерно 300-350 молодых людей. Сегодня в организациях НАН трудятся около 2,2 тыс. молодых специалистов или чуть более четверти всего состава исследователей академии. В преддверии Дня белорусской науки корреспонденты БЕЛТА пообщались с молодыми учеными, которые рассказали о самых интересных своих разработках.
Одним из довольно частых осложнений после операции на брюшной полости являются спайки (тонкие пленки либо толстые волокнистые образования в виде полос, состоящие из соединительной ткани). Их формирование - это нормальный физиологический процесс при восстановлении органа после хирургического вмешательства, однако спайки могут значительно разрастаться, вызывая смещение органов, нарушая их функционирование и уменьшая проходимость протоков.
Помочь решить проблему могут биосовместимые и биоразлагаемые пленки, в том числе содержащие стволовые клетки, рассказывает заведующая лабораторией микро- и наноструктурированных систем Института химии новых материалов Национальной академии наук Беларуси, кандидат химических наук Виктория Куликовская. "Это одна из наших разработок, над которой мы работаем совместно с сотрудниками 2-й кафедры хирургических болезней БГМУ (УЗ "Городская клиническая больница скорой медицинской помощи")", - уточняет заведующая лабораторией.
Перед учеными стояла задача создать тонкопленочный материал, который бы в течение двух недель полностью рассасывался в организме. На это время оно должно выполнять барьерную функцию, предотвращая образование соединительных тканей. "Мы разработали высокопористые пленки со структурой спонжей из полисахаридов, обладающие биосовместимостью, способностью полностью рассасываться и удерживать стволовые клетки. Жизнеспособность этих клеток - более 95%", - отмечает ученый. Уже были проведены первые испытания на мышах, которые показали: пленка полностью рассасывается в организме, не возникает ни воспалительных реакций, ни осложнений, и наблюдается противоспаечный эффект.
Теперь слово за медиками: они проверят по гистологии реакцию организма мышей. "Если все результаты будут положительными, следующим шагом должна стать совместная программа, во время которой можно будет говорить о дальнейших испытаниях", - рассказывает Виктория Куликовская.
Рост числа больных сахарным диабетом во всем мире и в Беларуси, распространенность этой патологии, ранняя инвалидизация определяют особую актуальность своевременных диагностики и коррекции нарушений углеводного обмена. Первостепенное значение приобретают разработка и активное внедрение передовых методов контроля уровня глюкозы в крови. "Именно биосенсорные системы удовлетворяют требования, предъявляемые к устройствам для клинической диагностики, персонифицированной терапии и индивидуального использования, - рассказала научный сотрудник лаборатории ферментов Института микробиологии НАН Ольга Демешко. - В настоящее время существуют как стационарные лабораторные анализаторы глюкозы, так и портативные системы, состоящие из прибора - глюкометра и тест-полосок, позволяющие производить замеры в домашних условиях".
Бесспорно, больные диабетом должны быть обеспечены качественной продукцией. Требования современного анализа - чувствительность, избирательность, низкая цена, простота и экспрессность. Чтобы удовлетворить их, коллектив авторов создает глюкозные тест-полоски нового поколения, основанные на использовании наноматериалов в составе биорецепторного элемента сенсора. "Это гарантирует дальнейшее улучшение биоэлектрохимических тест-полосок, а следовательно, и качество анализов, что повысит конкурентоспособность отечественной экспресс-системы по технологическим параметрам", - отметила ведущий научный сотрудник лаборатории ферментов Института микробиологии НАН Татьяна Семашко.
Тест-полоски изготавливаются путем создания многослойных структур методом трафаретной печати на изолирующих подложках. Ферментативную основу тест-полосок составляет ферментный препарат "Глюкозооксидаза", выпускаемый лабораторией ферментов Института микробиологии. "Сейчас наша лаборатория полностью обеспечивает потребность отечественного производителя тест-полосок - ОАО "Минский НИИ радиоматериалов" - в таком препарате. Также учеными совместно с НПС "Глюкосен" на основе бимедиаторной системы и модифицированных ферментов с повышенной термостабильностью разработана технология изготовления индикаторного слоя, что улучшило эксплуатационные характеристики датчиков", - проинформировала Ольга Демешко. Это достигнуто за счет расширения диапазона температуры хранения от минус 20 до плюс 30 градусов, увеличения сроков хранения до 12 месяцев, а также роста воспроизводимости и достоверности результатов. Способ получения индикаторного слоя защищен патентом Республики Беларусь. Данная технология внедрена в Минском НИИ радиоматериалов в 2013 году. В том же году данный проект занял второе место в Республиканском конкурсе инновационных проектов.
Сейчас в стране для обеспечения рациональной инсулинотерапии больных диабетом и осуществления самоконтроля за уровнем сахара в крови представлены импортные, а также разработаны и внедрены отечественные тест-системы. Так, до 2015 года выпускалась анализаторная экспресс-система, состоящая из глюкометра ГМ-2 (завод "Измеритель", Новополоцк) и биоэлектрохимических тест-полосок "Глюкосен" (ОАО "Минский НИИ радиоматериалов"). Позднее НИИ радиоматериалов разработал новый глюкометр, по техническим характеристикам соответствующий импортным аналогам, - "ИРМА". Его выпуск начат с марта 2016 года. Новая портативная система, состоящая из глюкометра "ИРМА" и тест-полосок "Глюкосен", по точности не уступает зарубежным.
Молодые ученые Института физико-органической химии Национальной академии наук под руководством старшего научного сотрудника лаборатории мембранных процессов института Татьяны Плиско разработали новые smart-мембраны, которые способны реагировать на изменение параметров разделяемой среды (pH).
"Данные мембраны относятся к умным материалам, которые за счет изменения конформации макромолекул полиэлектролитов, иммобилизованных на поверхности селективного слоя мембраны, способны изменять размер пор, а также свою проницаемость и задерживающую способность. Благодаря этому мембраны меньше засоряются в процессе эксплуатации, а также увеличивается их эффективность и срок службы", - рассказывает Татьяна Плиско.
Спектр использования данных мембран довольно широкий - это пищевая промышленность, целлюлозно-бумажная, фармацевтическая. Также они могут быть использованы в биотехнологии для разделения и концентрирования целевых компонентов растворов.
"Работа проводится по гранту Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований с Лундским университетом (Швеция). На данный момент планируется наработать опытную партию мембран и испытать ее для выделения ценных компонентов из отходов целлюлозной промышленности и промывочных вод пищевой промышленности", - отмечает старший научный сотрудник.
Исследование, проведенное ведущим научным сотрудником лаборатории экологической физиологии растений Центрального ботанического сада Национальной академии наук Беларуси Павла Белого, позволяет определять, насколько сильно пострадал еловый лес в результате хозяйственной деятельности человека.
В центре научной работы - лишайники (живые организмы, которые совмещают в себе признаки грибов и водорослей). Они играют существенную роль в сложении растительного покрова земли. Как комплексные организмы они обладают высокой экологической пластичностью, позволяющей переносить им крайне неблагоприятные условия среды. В то же время лишайники - наиболее чуткие компоненты экосистем, реагирующие на загрязнение атмосферы и нарушение экологического равновесия в природе. Это позволяет им быть прекрасными индикаторами состояния окружающей среды.
В своем исследовании молодой ученый выявил ряд лишайников, которые служат индикатором техногенной трансформации еловых лесов Беларуси, а также 52 вида лишайников, которые, напротив, могут являться индикаторами слабонарушенного состояния леса. Кроме того, определены уровни накопления некоторых тяжелых металлов. "На основании изучения уровней содержания кальция в лишайниках установлено достоверное различие в его содержании в слоевищах Hypogymnia physodes, формирующихся в условиях техногенной нагрузки, по сравнению с фоновыми. В свою очередь на основании проведения качественного экспресс-анализа содержания кальция в образцах H. physodes с применением лазерной многоканальной атомно-эмиссионной спектрометрии предложен метод индикации инициальных стадий техногенного разрушения эпифитного лихенопокрова, что нашло применение в экологическом мониторинге как природных, так и урбанизированных ландшафтов", - рассказывает Павел Белый.
Также разработана методика фотометрического определения пигментов (антрахинонов, каротиноидов и хлорофиллов) в слоевищах модельного токситолерантного (т.е. устойчивого к загрязнению) вида Xanthoria parietina. "Определение уровней содержания пигментов в лишайниках для целей экологического мониторинга применяли и ранее. Но для видов, имеющих только хлорофилл и каротиноиды (это виды лишайников, имеющие преимущественно серо-зеленую окраску слоевища и к тому же являющиеся чувствительными к изменению условий среды), - отмечает ученый. - Нами же разработана методика для вида Xanthoria parietina. Этот вид содержит кроме хлорофилла и каротиноидов еще и антрахиноны - пигменты, обусловливающие желто-оранжевую окраску слоевища. А присутствие каротиноидов мешает определению антрахинонов. Еще одним достоинством разработанной методики является то, что Xanthoria parietina является устойчивым к атмосферному загрязнению видом, что позволяет проводить сравнительную оценку уровней загрязнения атмосферы там, где это действительно нужно, - в крупных городах или же в окрестностях промышленных предприятий (там, где в большинстве случаев не растут чувствительные виды лишайников)".
Заведующий отделом инновационной политики государственного научного учреждения "Институт экономики Национальной академии наук Беларуси", кандидат экономических наук Денис Муха самостоятельно провел исследование и написал монографию на тему "Макроэкономическая эффективность привлечения прямых иностранных инвестиций в Республику Беларусь". В научной работе рассматривались поступающие в страну инвестиции и их влияние на экономику.
"Стояла главная задача - разработать действенные механизмы, инструменты и направления по привлечению средств зарубежных инвесторов, которые бы максимально способствовали развитию национальной экономики. Чтобы она развивалась сбалансированно, устойчиво, а от привлеченных инвестиций получать максимально возможный эффект в виде ускорения темпов экономического роста, развития внутренней инвестиционной деятельности, увеличения эффективности производства, реализации экспортного потенциала, повышения уровня экономической безопасности", - рассказал он. Помимо прямых экономических эффектов важно также было предусмотреть условия для возникновения и социальных эффектов: увеличения заработной платы, создания новых рабочих мест, в том числе высокопроизводительных. Таким образом, продолжил ученый, идея проекта заключалась в том, чтобы создать условия для привлечения качественных инвестиций, которые смогли бы вывести страну на новый путь развития.
Во время исследования был разработан ряд методик, в том числе по оценке эффективности привлечения ПИИ, определению инвестиционного потенциала различных отраслей, а также комплекс мер и инструментов, использование которых позволило бы добиться наибольших результатов.
К примеру, созданы методические рекомендации по проведению мониторинга и определению потенциальной значимости и эффективности того или иного проекта с привлечением иностранных инвестиций для национальной экономики. Были обозначены факторы, которые определяют уровень эффективности. В частности, научно-технический уровень используемых технологий, добавленная стоимость, экологичность, рыночная ориентация, создание новых рабочих мест. Также оценивалась величина издержек для создания благоприятных условий для инвесторов. Потенциальные эффекты соотносились с теми льготами и преференциями, которые инвесторам предоставляются. "Исходя из того, как тот или иной инвестиционный проект по этим критериям оценивается, выставляются баллы. Рассчитывается итоговый балл, и таким образом определяется потенциальный уровень значимости для страны этого проекта - высокий, средний или низкий. Соответственно, если его эффективность признается высокой, то для стимулирования притока таких инвестиций предлагается расширять число льгот и преференций в эту сферу", - добавил Денис Муха.
Также проект содержит предложения по оптимизации налоговых, таможенных льгот, связанных с проведением научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, и т.д. Разработаны направления, связанные с созданием институциональных условий: по усилению степени защиты прав собственности инвесторов, повышению эффективности работы судебной системы в отношении разрешения инвестиционных споров. Анализировались позиции Беларуси в международных рейтингах. В связи с чем выработан комплекс мер по упрощению условий ведения бизнеса и международной торговли. Также намечены конкретные шаги по упрощению доступа к кредитованию, чтобы предприятия могли получать финансовые ресурсы по более низким процентным ставкам либо с использованием специальных программ. В том числе разработаны меры как по уменьшению налоговой нагрузки в целом, так и по упрощению административных процедур, связанных с налогообложением. Кроме того, сформулированы предложения по повышению эффективности работы Национального агентства инвестиций и приватизации, а также уровня исполнения инвестиционных договоров, заключенных с Беларусью.
"Весь комплекс предложений представлен в Министерство экономики, получены две справки о внедрении данных мер. Некоторые из них находят отражение в ряде программных документов, например, в готовящемся в настоящее время проекте стратегии привлечения прямых иностранных инвестиций в Республику Беларусь до 2030 года", - добавил ученый.
БЕЛТА.-0-