12 открытий ученых из Красноярска, которые изменят жизнь обычных людей

Изобретения оценили за рубежом, а с рекомендациями считается ООН

В ноябре Сибирский федеральный университет отметил 15-летие. Самое крупное учебное заведение за Уралом входит в топ-15 вузов России и объединяет различные научные школы Красноярска. В лабораториях и исследовательских институтах первого в стране федерального вуза выполнили более 5000 научных проектов, многие из которых прямо сейчас меняют мир и дают людям надежду на будущее. Как минимум — в плане здоровья и комфорта. Как максимум — на планету, не испорченную глобальным потеплением и разрушительным влиянием человека. Вы даже не предполагали, что эти масштабные открытия сделали российские ученые. Читайте и выбирайте лучшее.

Напечатали новые кости для людей — это спасение при переломах

Фантастическое кино позволяет мечтать о временах, когда любой орган можно будет просто вырастить. Тогда даже после серьезных травм, аварий или болезней близкие люди останутся живы и в полном здравии. Вы не так далеки от истины. Вот, например, печать костей — дело уже почти реализованное.

Революцию в мире науки и медицины готовят в СФУ. Уже сейчас здесь научились воспроизводить костные имплантаты из биополимеров. Нужную кость печатают на 3D-принтере по индивидуальным параметрам пациента. Помещенный в организм имплантат постепенно обрастает сетью остеобластов. Эти клетки вырабатываются в теле человека и формируют костную ткань на созданной основе.

Таким образом получится изменить подходы к лечению переломов костей во всей мировой практике. Сейчас нечто похожее делают с использованием металлических имплантатов, но биокости — совсем другое дело.

В перспективе удивительную разработку смогут использовать не только для лечения переломов. Можно будет, например, удлинить ноги, исправить искривление позвоночника, нарастить кости лица детям с врожденными деформациями. Только представьте, сколько миллионов семей это сделает счастливее.

поняли, как снизить вероятность выгорания на работе и даже госпереворота

Можно ли предсказывать будущее? Да, для этого достаточно быть математиком. Ученые СФУ совместно с коллегами из Великобритании усовершенствовали концепцию биологической адаптации и разработали универсальный математический метод. Он позволит предвидеть наступление кризиса в организме человека. А еще его можно применять для различных биологических и социальных систем, анализируя, как они адаптируются к стрессовым факторам окружающей среды.

Использовать метод корреляционной адаптометрии можно в самых разных сферах — в медицине, спорте, экологии, финансах, государственном управлении.

Точно понимая, когда наступит предкризисное состояние, можно не доводить ситуацию до точки невозврата. И вовремя предотвратить или хотя бы смягчить отрицательные последствия.

Нашли на планете оазисы, без которых всем крышка — это применят в ООН

Чтобы жить долго и счастливо и растить детей и внуков в мире, где еще есть кислород, вода и ископаемые, нужно беречь природу. Но что это значит? Оказывается, есть конкретные территории-оазисы, без которых планета лишилась бы большей части ресурсов (например, чистой воды), флоры и фауны. Международная группа исследователей, куда вошли специалисты Сибирского федерального университета, составила рейтинг таких территорий, его возглавили локации в Юго-Восточной Азии, Западной и Центральной Африке, а также Папуа — Новой Гвинее.

Знать мало. Нужно понимать, что делать. Поэтому исследователи сформировали рекомендации для государств и общественных организаций. Они касаются хозяйственной деятельности человека. Если им следовать, то можно сохранить максимальное количество биологических видов животных — до 79% (включая редкие и исчезающие), сохранить общие запасы углерода до 85,3% и чистой воды до 89,8%.

Предложения направлены на рассмотрение в лаборатории биоразнообразия ООН. Ожидается, что их используют, чтобы сформировать глобальную программу устойчивого экологического развития на ближайшие десятилетия.

открыв новый сплав для судостроения

Самолеты, корабли, автомобили — вряд ли кто-то задумывается, как их производят. А вот конечная цена очень важна и влияет буквально на всё, вплоть до стоимости гречки в супермаркете (ведь ее нужно как-то доставить, а чем дешевле транспорт, тем меньше оплата).

Группа ученых-материаловедов СФУ создала новый сплав алюминия и магния, легированный добавками скандия и циркония. Материал получился высокопрочный и недорогой. В составе минимальное количество редкого скандия, поэтому стоимость нового сплава по сравнению с привычными Sc-содержащими сплавами становится ниже примерно в 2,5–3 раза. При этом все ключевые качества сохранены, и можно легко внедрять разработку в судо- и самолетостроение, а также в автомобильную отрасль.

Это открытие может уже в ближайшем будущем улучшить финансовое положение многих государств и их жителей.

Расшифровка генома лиственницы поможет сохранить и улучшить леса будущего

Одно из самых значимых открытий ученых СФУ может с легкостью считаться открытием мирового уровня. Только две команды исследователей к началу 2019 года смогли расшифровать геномы хвойных деревьев — ели, сосны и дугласии. В лаборатории университета сумели сделать это для лиственницы.

Это событие важно для экологии и лесного хозяйства. Узнав, как устроено дерево на уровне генома, можно увеличивать численность лесов, выводить новые породы деревьев, устойчивые к разным вредителям и засухам. А еще с помощью ДНК-диагностики определять происхождение древесины и бороться с нелегальными вырубками и продажами, которые сейчас наносят огромный ущерб экономике и здоровому будущему человечества.

Кстати, анализ генома лиственницы — тяжелая работа. Его размер в 4 раза больше генома человека. Секвенирование и сборка такого крупного генома требуют значительных затрат финансовых и умственных ресурсов. Специалисты и техника должны уметь обрабатывать колоссальные объемы данных. В СФУ в связи с этим применили уникальную методику поэтапной сборки генома по частям — она помогла обойти ограничения современных программ-сборщиков и получить надежную сборку генома сибирской лиственницы на сравнительно небольших объемах вычислительных ресурсов.

Покорить Арктику: сделали термокейс для буровых скважин

Арктика — это не только холод, лед и белые мишки, но и невероятные открытия. Арктические недра содержат много полезных ископаемых, включая нефть и газ, но достать их не так просто — малейшая ошибка может навредить хрупкой экосистеме Крайнего Севера. Именно поэтому нужны особые бережные технологии для работы с ископаемыми.

Сделать термос — почему бы и нет, решили в СФУ. И придумали особое устройство для управления тепловыми процессами внутри нефтяных скважин. Идея простая — специальный термокейс помогает поддерживать нужную температуру вокруг скважины во время работ и не дает ей замерзнуть раньше положенного срока. Этого можно добиться за счет применения термоэлектрических элементов в сочетании с пассивной теплоизоляцией колонн.

Человек может управлять термоэлектрическими модулями благодаря эффекту Пельтье — разности температур при протекании электрического тока. Установка уникальна, и никто в мире пока не создал ничего подобного. В случае успешной реализации она поможет осваивать Арктику, не нанося вред почвам, растительному и животному миру этой природной зоны.

Наука СФУ в цифрах

80
научных лабораторий

более 500
научно-исследовательских проектов ежегодно по 60 научным направлениям

70 фундаментальных проектов и 400 прикладных работ

21 малое инновационное предприятие как в сфере технологий, так и в сфере консалтинговых и сервисных услуг

свыше 100 патентов на изобретения ежегодно

свыше 1 млрд рублей, заработанных за счет научных исследований

Создали лекарства для растений, это повысит урожаи

Аграрии бьются за рекорды, ученые им помогают. Под руководством доктора биологических наук, заведующей базовой кафедрой биотехнологии Татьяны Воловой в СФУ создали биополимер, который защитит растения от патогенов — грибов и других возбудителей заболеваний.

Важное преимущество в том, что средство достаточно всего один раз поместить в почву перед посадкой. Биополимер действует весь сельхозпериод, постепенно отдавая необходимые вещества в микродозах. Они не накапливаются в пшенице, ячмене, свекле и томатах, не оседают на листьях и плодах и не представляют опасности для животных и человека. Зато буквально на корню истребляют многие сорняки и защищают от фузариоза — опасного заболевания, поражающего многие культурные растения.

Раньше ради такого эффекта приходилось обрабатывать не только почву, но и зерно, да и сами растения фунгицидами, гербицидами и инсектицидами, причем несколько раз в сезон. В ближайшем будущем фермеры смогут просто приобрести специальные таблетки или гранулы, в которые спрессован композит из биополимерных частиц.

Научились проверять биобезопасность еды и почвы с помощью светлячков

Что мы едим, в каких условиях живем — этот вопрос с каждым годом волнует человечество всё сильнее. Именно поэтому на производствах, в медицине и в различных службах безопасности применяют тест-системы, чтобы определять загрязнения.

Новые тест-системы помогают оценивать состояние различных сред — почвы, жидкостей, продуктов питания на предмет химического и бактериального загрязнения. Открытие сделали ученые Института фундаментальной биологии и биотехнологии СФУ под руководством доктора биологических наук, заведующей кафедрой биофизики Валентины Кратасюк.

Экспресс-анализ проходит с применением иммобилизованных ферментных препаратов на основе люциферазы жуков-светляков и бактерий «Энзимолюм». Исследование быстрое и точное, аналогов практически не существует. А еще эта биоразработка совершенно безвредна для всего живого и не наносит урон природе.

Доставят интернет в каждый дом, юрту, иглу и полевой госпиталь

Поставить лайк в соцсетях, выложить фото, да просто позвонить родным по видеосвязи или прослушать образовательный онлайн-курс. То, что мы привыкли делать каждый день, физически невозможно более чем на 60% страны. Да, у жителей значительной части России нет доступа к широкополосному интернету. В условиях всеобщей удаленки это просто катастрофа.

Но смотрите шире. Геологоразведка, спецоперация и полевые медицинские лагеря — тут связь может быть жизненно важна.

Эффективные антенные решетки принимают даже слабый сигнал любого оператора и доводят до необходимого (требуемого) уровня. При помощи разработки можно будет организовать видеонаблюдение, охрану, автоматизировать промышленные и сельскохозяйственные предприятия в отдаленных уголках страны, включая Крайний Север. И это тоже дело рук ученых СФУ.

Разобрались, что происходило с климатом
в голоцен – человеческую эру

Чтобы думать о будущем, нужно осознавать прошлое. Специалисты СФУ с коллегами из разных стран сумели реконструировать изменения климата в Восточной Сибири за последние 9000 лет. Для этого провели анализ болотных отложений около Красноярска, а затем сравнили результаты с данными из разных районов региона более чем по десяти разным методикам. Комплексный подход помог обнаружить такие данные, о которых раньше не знали, и заметно уточнить уже существующие.

Оказалось, что жарче всего здесь было примерно 8150–7400 лет назад. Тогда климат был очень влажным, а в лесах часто встречалась пихта. Примерно 7400–5100 лет назад в регионе была засуха и пожары, а 4,5 тысячи лет назад снова наступил влажный период, да такой, что реки выходили из берегов.

Ученые сравнили полученную реконструкцию с другими исследованиями, полученными на основе сибирских данных. Получилось проследить, как влияла циркуляция атмосферы в разные этапы голоценовой эры (еще ее называют человеческой) на изменения климата во всей Сибири и ближайших регионах.

Эркюль Пуаро отдыхает: обнаружили мышьяк
в питьевой воде

Люди, которые живут в районах заводов (особенно горнорудных предприятий и производств по добыче цветных металлов) знают, что им важно следить за качеством питьевой воды. В ней может быть мышьяк. Чрезмерное употребление такой воды опасно для здоровья и способно привести к онкологическим и иммунным заболеваниям.

Ученые СФУ совместно с коллегами из российских вузов предложили новый простой метод выявления мышьяка в воде. Для этого сконструировали специальные картриджи и разработали уникальные нетоксичные сорбенты. Важно, что процедуру проверки сможет выполнить любой научный сотрудник химической лаборатории, а не только специально обученный химик-синтетик.

Сорбент ученые планируют использовать как базу для других контрольных проверок. На данный момент в СФУ разрабатывают способ определения неорганических форм селена и меди. Дальше с помощью синтезированных сорбентов научатся определять ксенобиотики, в частности, антибиотики, гербициды и пестициды.

Делают приложение, чтобы тексты лучше передавали эмоции

Хороший роман может заставить плакать или смеяться, а в переписке можно поругаться, даже не слыша собеседника. Письменная речь умеет вызывать эмоции.

Ученые СФУ проанализировали, как отдельные слова и целые тексты запускают переживания у читателя. И создали компьютерную программу для распознавания эмоциональной окраски текстов. Эта разработка также способна генерировать тексты с нужным настроением для образования и других сфер.

Специалисты университета заканчивают работу над таким классификатором, его планируют запаковать в коммерческое приложение. Также изучат, как на восприятие эмоциональности текста влияют возраст, гендер и профессия.