1. Расшифровка генома

Начнём с открытия мирового уровня. Нашим генетикам удалось расшифровать геном лиственницы. Ядерные геномы хвойных имеют громадный размер, в 4–9 раз превыщающий геном человека и состоящий на 70–80 % из высокоповторяющихся элементов. Это в значительной степени затрудняет их анализ, и в мире существуют только две команды учёных, сумевших расшифровать геном хвойного дерева.

А это открытие, между прочим, вошло в рейтинг самых «горячих» статей в 2020 году, опубликованных в журнале Королевского Химического Сообщества Physical Chemistry Chemical Physics. Учёные СФУ вместе с коллегами из Швеции и США изучили оптические свойства металлических нанооболочек атомарного размера.

Интерес к таким формам наночастиц связан с тем, что их можно использовать в качестве безопасных «контейнеров», в которые можно «упаковать» лекарственный препарат. После попадания в организм человека оболочки наночастиц разрушаются, например, лазерным излучением и высвобождают лекарственное средство. Этот вариант снимает проблему системной нагрузки на организм — «упакованный» в оболочку наночастицы препарат бьёт точно в свою мишень — поражённый заболеванием орган, не задевая здоровые ткани.

Эта работа международной научной группы — часть большого цикла, в котором будут исследоваться оптические свойства наночастиц с «нестандартными» размерами, слишком большими для квантово-химических расчётов и слишком маленькими для классических методов современной оптики.

Биотехнологи СФУ придумали, как защитить сельскохозяйственные растения от различных патогенов, приводящих к снижению или потере урожая. Для решения этой задачи они разработали композит из биополимерных частиц, который планируется выпускать в виде прессованных таблеток и гранул.

В отличие от традиционных агротехнологических схем, подразумевающих обработку зерна, почвы, а затем и развивающихся растений фунгицидами, гербицидами и инсектицидами несколько раз за сезон, разработанное средство помещается в почву однократно перед посадкой, и работает весь вегетативный период. Такой эффект обеспечивает особый полимер, полученный в лаборатории новых биоматериалов под руководством доктора биологических наук, заведующей базовой кафедрой биотехнологии Татьяны Воловой. Этот полимер способен медленно деградировать в почве, постепенно освобождая действующее вещество, обеспечивающее охрану здоровья растений.

Эти «лекарства от болезней растений» уже прошли лабораторные испытания. Токсины, высвобождающиеся в микродозах, не накапливаются в модельных растениях (пшенице, ячмене, свёкле и томатах), но показали свою эффективность против ряда растений-сорняков и возбудителя наиболее опасного заболевания злаковых — фузариоза.

Географическое положение СФУ располагает к исследованию северных территорий России и созданию проектов для развития Арктики. Наши учёные предложили ноу-хау – уникальный термокейс для буровых скважин, который поддерживает температуру вокруг скважины в заданных диапазонах, что, в свою очередь, увеличивает срок эксплуатации скважин в районах с мёрзлыми породами.

Этот термокейс активного типа, и человек может управлять происходящими процессами в системе «скважина — мёрзлая порода». Происходит это за счёт использования термоэлектрических модулей, основанных на применении термоэлектрического эффекта Пельтье — возникновении разности температур при протекании электрического тока.

При этом наши учёные беспокоятся не только о модернизации процесса добычи нефти, но и о защите окружающей среды от загрязнения нефтепродуктами. Так, они создали «пожирателя» нефтепродуктов – специальный сорбент для сточных вод, который основан на живых бактериях, обладает свойством биоокисления и способен «переварить» компоненты нефтепродуктов.

Путём физико-химического анализа учёные составили досье на нефтепродукты стоков различных предприятий и подобрали сорбенты, способные улавливать токсиканты, которые раньше не попадали в ловушки технических систем отчистки сточных вод.

Новый биосорбент представляет собой небольшие гранулы, удобные в использовании в промышленных масштабах.

Еще одна группа Института фундаментальной биологии и биотехнологий СФУ, зарекомендовавшая себя на международном уровне, занимается созданием биолюминесцентных биотестов на основе светящихся бактерий для изучения токсичности в разных средах. Автор нового направления биолюминесцентного анализа — ферментативного биотестирования токсичности – доктор биологических наук Валентина Александровна Кратасюк. При помощи тест-системы с применением иммобилизованных ферментных препаратов на основе люциферазы светляков и бактерий «Энзимолюм» можно производить экспресс-оценку химического и бактериального загрязнения почвы, биологических жидкостей, продуктов питания. Биолюминесцентные ферментативные биотесты — чемпионы по скорости и качеству оценки.

Мы привыкли, что громкие события в судостроительной отрасли — это закладка судна, спуск его на воду или подъем флага. Но нередко бывает так, что о важном не трубят на всех углах — просто где-нибудь в лаборатории ученые после многолетних исследований, наконец, добиваются успеха. А потом результат их работы начинает серьезно влиять на отрасль, закладывая новые тенденции и постепенно меняя ее лицо.

Так, группа учёных-материаловедов Сибирского федерального университета в сотрудничестве со специалистами РУСАЛа разработали недорогой высокопрочный сплав алюминия и магния, легированный добавками скандия и циркония. Уникальные свойства сплава, обусловленные, в частности, минимальным вовлечением в сплав скандия, делают его оптимальным для использования в судо-, авиа- и автомобилестроении.

Разработанные новые сплавы системы Al-Mg содержат минимальное количество скандия, что при сохранении ключевых свойств позволяет сократить себестоимость производства тонны экономнолегированного сплава более чем на $3000.

Сегодня нам сложно представить мир без интернета. Несмотря на это, почти 60% территории России до сих пор не имеет доступа к широкополосному интернету. И с этим вызовом работают наши учёные. Они разработали усилители антенных решеток, которые позволят Интернету «добраться» до отдаленных уголков России и даже до Крайнего Севера. Усилители также позволят решить множество задач по организации широкополосного доступа к Интернету и мультимедиа в условиях геологоразведки, спецопераций и полевых медицинских лагерей.

Прибор будет ловить слабый сигнал какого-либо оператора, усиливать его и доводить до приемлемого уровня широкополосного доступа. При помощи разработки можно будет организовать видеонаблюдение, охрану, автоматизировать промышленные и сельскохозяйственные предприятия.

Новую уникальную технологию поиска нефти, металлических руд и других полезных ископаемых разработали учёные Сибирского федерального университета, притом аналогов разработке сибирских исследователей нет ни в России, ни за рубежом. В СФУ был собран лёгкий, мобильный пассивный прибор, который анализирует и электромагнитные, и сейсмические шумы Земли. Если на исследуемом участке есть какая-либо залежь, в приборе возникает корреляция, соответственно, на этой площадке можно вести работы, например, бурить. Этот прибор может сделать геологоразведку более эффективной и позволит вести её в труднодоступной горно-таёжной местности. Кроме того, в два-три раза сократить время поиска ископаемых.

В СФУ трудятся над разработкой, которая может полностью изменить подходы к лечению переломов костей во всем мире. Здесь создают костные имплантаты из биополимеров на 3D-принтере. За основу берут уникальный биополимер «Биопластатан», затем печатают на 3D-принтере имплантат по индивидуальным параметрам и помещают его в организм на место поврежденной кости. Постепенно на поверхность имплантата оседают остеобласты — клетки, задача которых — восстановление и обновление костной ткани. Остеобласты закрепляются на имплантате и начинают формировать костную ткань.

Когда проект будет реализован, технология поможет миллионам людей. Представьте: вместо металлического штыря пациент получит новую кость. Притом технологию можно использовать не только для лечения. Проект способен помочь изменить внешность: удлинить ноги, исправить искривление, нарастить скулы, причем, спустя какое-то время это уже будут не имплантаты, это будет естественная кость.