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.
Носители для стволовых клеток
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.
Глюкозные тест-полоски нового поколения
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.
Smart-мембраны
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.
Лишайники как индикатор состояния еловых лесов
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)".
Макроэкономическая эффективность прямых иностранных инвестиций
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-
